какие скважины относятся к пологим

10. Понятие скважина. Типы скважин

10. Понятие скважина. Типы

Так что же такое скважина?

При проектировании конструкции нефтяной скважины исходят из следующих основных требований:

Давайте разберем, как строят скважины и какова их типовая конструкция на примере нефтяных скважин, которые бурят на месторождениях Удмуртии.

​

Зачем нам нужен кондуктор? До глубины порядка 500 метров расположена зона пресных вод с активным водообменном. Ниже глубины 500 м (глубина может быть различна для разных регионов) идет зона затрудненного водообмена с солеными водами, а также другими флюидами (нефтью, газами). Кондуктор нам необходим в качестве дополнительной защиты, предотвращающей возможность засолонения пресных вод и попадания в них вредных веществ с нижележащих пластов.

Между кондуктором и эксплуатационной колонной в некоторых случаях (например, при большой глубине скважины) спускают промежуточную (техническую) колонну.

В зависимости от геологических условий нефтяного месторождения бурят различные типы скважин. Нефтяная скважина может быть пробурена как:

Вертикальная скважина – это скважина, у которой угол отклонения ствола от вертикали не превышает 5°.

Если угол отклонения от вертикали больше 5°, то это уже наклонно-направленная скважина.

Скважины с двумя и более стволами называют многоствольными (многозабойными).

Чем отличается многоствольная скважина от многозабойной?

Если же дополнительные стволы скважины забурены из основного ствола выше продуктивного горизонта и, таким образом, скважина имеет больше одной точки пересечения с продуктивным горизонтом или, как вариант, дополнительные стволы пробурены на разные горизонты, то это многоствольная скважина (МСС).

Категории скважин

По своему назначению скважины подразделяются на следующие категории:

Поисковые скважины – это скважины, которые бурят с целью поиска новых залежей (месторождений) нефти и газа.

Разведочные скважины бурят на площадях с уже установленной нефтегазоносностью для уточнения запасов нефти и газа, а также для сбора и уточнения исходных данных, необходимых для составления проекта (технологической схемы) разработки месторождения.

При проектировании и разработке нефтяных месторождений выделяются следующие группы эксплуатационных скважин:

Добывающие (нефтяные и газовые) скважины предназначены для извлечения из залежи нефти, нефтяного и природного газа, газоконденсата и других сопутствующих компонентов. В зависимости от способа подъема жидкости добывающие скважины подразделяются на фонтанные, газлифтные и насосные.

Нагнетательные скважины предназначены для воздействия на продуктивные пласты путем нагнетания в них воды, газа, пара и других рабочих агентов. В соответствии с принятой системой воздействия нагнетательные скважины могут быть законтурными, приконтурными и внутриконтурными. В процессе разработки в число нагнетательных скважин в целях переноса нагнетания, создания дополнительных и развития существующих линий разрезания, организации очагового заводнения могут переводиться добывающие скважины.

Часть нагнетательных скважин может временно использоваться в качестве добывающих.

Резервный фонд скважин предусматривается с целью вовлечения в разработку отдельных линз, зон выклинивания и застойных зон, которые не вовлекаются в разработку скважинами основного фонда в пределах контура их размещения. Количество резервных скважин обосновывается в проектных документах с учетом характера и степени неоднородности продуктивных пластов (их прерывистости), плотности сетки скважин основного фонда и т. д.

Контрольные (наблюдательные и пьезометрические) скважины предназначаются:

Оценочные скважины бурятся на разрабатываемых или подготавливаемых к пробной эксплуатации месторождениях (залежах) с целью уточнения параметров и режима работы пластов, выявления и уточнения границ обособленных продуктивных полей, оценки выработки запасов нефти отдельных участков залежи в пределах контура запасов категории А+В+С1.

Специальные скважины предназначаются для добычи технической воды, сброса промысловых вод, подземного хранения газа, ликвидации открытых фонтанов. К специальным относятся водозаборные, поглощающие скважины:

Скважины-дублеры предусматриваются для замены фактически ликвидированных из-за старения (физического износа) или по техническим причинам (в результате аварий при эксплуатации) добывающих и нагнетательных скважин.

1. Норман Дж. Хайн. Геология, разведка, бурение и добыча нефти. М.: ЗАО «Олимп-Бизнес», 2008г. – 752 стр.

2. Грей Форест. Добыча нефти. Переведено с английского М.: ЗАО «Олимп-Бизнес», 2001г. – 416 стр.: ил. – (Серия «Для профессионалов и неспециалистов»).

Подготовил: Легковский А.А.

Статья создана исключительно в информационно-познавательных целях и может быть удалена по просьбе автора или правообладателя входящих в нее материалов.

Источник

Наклонно-направленное бурение

Бурение таких скважин отличается тем, что вначале они имеют прямолинейное направление, заданное шпинделем бурового станка, a затем в силу анизотропии разбуриваемых пород отклоняются от прямолинейного направления.

Рост объемов ННБ скважин с углами отклонения ствола скважин от вертикали более 50° обусловили ограничения по применению традиционных методов исследований с помощью аппаратуры, спускаемой в скважину на кабеле, и вызвали необходимость разработки специальных технологий доставки скважинных приборов в интервал исследований.

Решение этой проблемы возможно с помощью бескабельных измерительных систем, доставляемых на забой с помощью бурового инструмента.

Горизонтально направленное бурение является частным случаем наклонного бурения.

Наклонно направленные скважины подразделяют на одно- и многозабойные.
При многозабойном бурении из основного, вертикального или наклонного ствола проходится дополнительно один или несколько стволов.

Искусственное отклонение скважин широко применяется при бурении скважин на нефть и газ.

Искусственное отклонение скважин делится на:

Искусственное отклонение вплоть до горизонтального применяется в следующих случаях:

1) при вскрытии нефтяных и газовых пластов, залегающих под пологим сбросом или между 2 я параллельными сбросами;

2) при отклонении ствола от сбросовой зоны (зоны разрыва) в направлении продуктивного горизонта;

3) при проходке стволов на нефтеносные горизонты, залегающие под соляными куполами, в связи с трудностью бурения через них;

4) при необходимости обхода зон обвалов и катастрофических поглощений промывочной жидкости;

5) горизонтальное бурение незаменимо при вскрытии продуктивных пластов, залегающих под дном океанов, морей, рек, озер, каналов и болот, под жилыми или промышленными застройками, в пределах территории населенных пунктов

6) при проходке нескольких скважин на продуктивные пласты с отдельных буровых оснований и эстакад, расположенных в море или озере;

7) при проходке скважин на продуктивные пласты, расположенные под участками земли с сильно пересеченным рельефом местности (овраги, холмы, горы);

8) при необходимости ухода в сторону новым стволом, если невозможно ликвидировать аварию в скважине;

9) при забуривании 2 го ствола для взятия керна из продуктивного горизонта;

10) при необходимости бурения стволов в процессе тушения горящих фонтанов и ликвидации открытых выбросов;

11) при необходимости перебуривания нижней части ствола в эксплуатационной скважине;

12) при необходимости вскрытия продуктивного пласта под определенным углом для увеличения поверхности дренажа, а также в процессе многозабойного вскрытия пластов;

13) при кустовом бурении на равнинных площадях с целью снижения капитальных затрат на обустройство промысла и уменьшения сроков разбуривания месторождения;

14) при бурении с целью дегазификации строго по угольному пласту, с целью подземного выщелачивания, например, калийных солей и др.

Искусственное отклонение скважин в нефтяном бурении в основном осуществляют забойными двигателями (турбобуром, винтовым двигателем и реже электробуром) и при роторном бурении.

Основные способы искусственного отклонения скважин.

-Использование закономерностей естественного искривления на данном месторождении (способ типовых трасс).

В этом случае бурение проектируют и осуществляют на основе типовых трасс (профилей), построенных по фактическим данным естественного искривления уже пробуренных скважин.

Способ типовых трасс применим только на хорошо изученных месторождениях, при этом кривизной скважин не управляют, а лишь приспосабливаются к их естественному искривлению.

Необходимо также для каждого месторождения по ранее пробуренным скважинам определять зоны повышенной интенсивности искривления и учитывать это при составлении проектного профиля.

— Управление отклонением скважин посредством применения различных компоновок бурильного инструмента.

В этом случае, изменяя режим бурения и применяя различные компоновки бурильного инструмента, можно, с известным приближением, управлять направлением ствола скважины.

Этот способ позволяет проходить скважины в заданном направлении, не прибегая к специальным отклонителям, но в то же время значительно ограничивает возможности форсированных режимов бурения.

— Направленное отклонение скважин, основанное на применении искусственных отклонителей: кривых переводников, эксцентричных ниппелей, отклоняющих клиньев и специальных устройств.

Перечисленные отклоняющие приспособления используются в зависимости от конкретных условий месторождения и технико-технологических условий.

К наклонным скважинам при турбинном и роторном бурении на нефть и газ относятся в основном скважины, забуриваемые с поверхности вертикально с последующим отклонением в требуемом направлении, вплоть до горизонтального, т.е. под углом в 90 градусов.

Получив широкое распространение, одноствольное наклонное бурение не исчерпало своих резервов.

Возможность горизонтального смещения забоя относительно вертикали (проекции устья скважины на пласт) позволила создать вначале кустовой, а затем многозабойные методы бурения.

Техническое усовершенствование наклонного бурения явилось базой для расширения многозабойного и кустового бурения.

Под кустовым бурением понимается способ, при котором устья скважин группируются на общей площадке, а конечные забои находятся в точках, соответствующих проектам разработки месторождения.

Горизонтальное и разветвленное горизонтальное бурение применяются для увеличения нефте- и газоотдачи продуктивных горизонтов при первичном освоении месторождений с плохими коллекторами и при восстановлении малодебитного и бездействующего фонда скважин.

При этом протяженность завершающего участка скважины, расположенного в продуктивном пласте (горизонтального участка), может превышать 1000 м.

К разновидностям кустового бурения можно отнести 2-ствольное последовательное, 2-ствольное параллельное и 3-ствольное бурение.

Преимущества параллельного 2-ствольного бурения скважин:

— возможность совмещения отдельных операций: подъем бурильного инструмента из одной скважины со спуском его в другую;

— промывка, выравнивание раствора и механическое бурение в одной скважине с геофизическим исследованием в другой.

— с одним комплектом бурильных труб и с одного подвышечного постамента осуществляют одновременную проходку 2 х наклонных или 1 й вертикальной и 2 й наклонной скважин.

При этом вместо обычного ротора применяют спаренные роторы типа РМБ-560, перемещающийся крон-блок типа К.

Источник

Проектирование профиля наклонно направленной пологой скважины

В последние годы в отечественной и зарубежной практике разработки нефтяных и газовых месторождений широкое применение получило строительство горизонтальных скважин (ГС). Однако, как известно, бурение ГС требует использования специальной техники и технологии. Кроме того, до настоящего времени ряд проблем строительства ГС не получил достаточно полного решения. Это проблемы крепления, проведения геофизических исследований, вторичного вскрытия продуктивного пласта и капитального ремонта, а также предотвращения и ликвидация аварий и осложнений в процессе бурения.

Во-первых, при вскрытии ПП под углом a = 60-70 о обеспечивается увеличение длины ствола в пласте в 2,0-2,92 раза по сравнению с вертикальной скважиной, вследствие чего увеличивается площадь фильтрации, а следовательно, и дебит скважины.

Во-вторых, до указанных значений a представляется возможность осуществлять строительство наклонных скважин с использованием стандартной техники и технологии бурения.

Отличительной особенностью проектирования профиля пологой скважины является то, что здесь предварительно, в зависимости от толщины продуктивного пласта h_пл и требуемых значений длины ствола l_пл (или проекции ствола на горизонталь а_пл) задается зенитный угол a = a_кр, под постоянным значением которого полностью вскрывается ПП. В таблице 10 и на рисунке 11 приведены расчетные данные по l_пл и a_пл вычисленные для a = 60-70 о при различных значениях h_пл = 10-80 м. Пологие скважины могут быть пробурены по различному по форме (интервалу) профилю в зависимости от горно-геологических условий бурения, требований эксплуатации скважины, обеспечения нормальной работы внутрискважинного оборудования. Ниже приводится методика расчета пятиинтервального профиля пологой скважины как профиля более общего типа, из которого путем исключения одного-двух интервалов получаются четырех- и трехинтервальные профили.

Принятый пятиинтервальный профиль (рисунок 12) характеризуется: вертикальным участком, 2 участками набора кривизны, 2 участками стабилизации кривизны.

Зенитный угол a₁ и радиус искривления R₁ принимают в зависимости от условий бурения, параметров конструкции скважины – диаметра и глубины спуска кондуктора (промежуточной колонны) с целью обеспечения условий нормального спуска и крепления обсадной колонны. Кроме того, a₁ остается постоянным на всей длине 1-го участка стабилизации кривизны с учетом требований установки внутрискважинного оборудования в интервале стабильной кривизны скважины.

Таблица 10 – Расчетный данные параметров пологой скважины

Рисунок 11 – Расчетная схема

При принятых значениях a и a_кр в зависимости от параметров (эффективности работы) ориентируемой отклоняющей компоновки низа бурильной колонны (КНБК) определяется радиус искривления ствола скважины на 2-м участке набора кривизны R₂. Заметим также, что проектное отклонение ствола от вертикали А_кр, как правило, устанавливается по глубине кровли продуктивного пласта по вертикали Н_кр. Таким образом, А_пр = А_кр, а общее отклонение А_общ включает также отклонение ствола от вертикали в продуктивном пласте а_пл:

, (64)

Параметры профиля пологой скважины в пределах ПП определяются по формулам (таблица 10 и рисунок 11):

, (65)

, (66)

для расчета параметров проектного профиля пологой скважины предварительно определяется глубина точки зарезки Н_о первоначального искривления скважины в проектном азимуте:

, (67)

где , (68)

(69)

(70)

(71)

(72)

(73)

(74)

(75)

(76)

подставляя значения в формулу 67 получим:

, (77)

если принять , то получается формула для определения Н_о для 3-интервального профиля, состоящего из участков – вертикального, набора кривизны до и участка стабилизации кривизны в продуктивном пласте:

, (78)

Рисунок 12 – Проектный профиль и конструкция пологой скважины

по пятиинтервальному профилю

Глубина скважины по вертикали Н_скв равна:

, (79)

Глубина скважины по длине ствола составит:

, (80)

В профилях пологих скважин расчеты выполнены для значений R₁ = 238 м ( м) и R₁ = 573 м ( м).

Анализ данных таблицы 2 показывает, что в пологих скважинах за счет больших значений a глубина скважины несколько больше, чем в обычных наклонных скважинах. В тоже время в пятиинтервальном профиле глубина скважины меньше чем в четырехинтервальном, при этом чем большеR₁, тем больше глубина скважины.

Однако при применении четырехинтервального профиля увеличивается глубина точки зарезки, что является более предпочтительным с точки зрения производства электрометрических работ, увеличения скорости бурения скважины. Расчеты показали, что при одном и том же типе профиля с увеличением a увеличивается глубина Н_о и несколько увеличивается L_скв. Однако по мере увеличения А_кр разница между глубинами скважин по разным вариантам профилей уменьшается при м пологая скважина с принятыми исходными данными оказывается оптимально пробуренной только по четырехинтервальному профилю. Таким образом, выбор типа профиля пологой скважины зависит от конкретных геологических и технологических условий бурения скважин на данном месторождении. В таблице 11 приведены также результаты расчета параметров четырехинтервального профиля пологой скважины с А_кр = 1200, 1800, 2400 м. По полученным значениям глубины скважины по длине ствола определены параметры конструкций этих скважин (таблица 12).

Известно, что конструкция скважины выбирается в соответствии с требованиями «Правил безопасности в нефтяной и газовой промышленности».

Из таблицы 12 видно, что при А_кр = 600 м конструкции обычной и пологой скважины практически не отличаются.

В пологих скважинах с м в конструкцию включается дополнительная промежуточная колонна. Это обусловлено необходимостью сокращения длины открытого ствола между обсадными колоннами с целью предупреждения прихватов инструмента и других осложнений в процессе бурения и крепления скважины.

Строительство пологих скважин, естественно, вносит определенную сложность в технологический процесс бурения, особенно при наборе и стабилизации кривизны, в управление траекторией ствола. Однако, как показывает опыт бурения горизонтальных скважин, эти проблемы легко решаются. Тем более, что в последние годы отечественная промышленность освоила выпуск высокоэффективных винтовых двигателей – отклонителей, стабилизирующих устройств, телесистем, другой геофизической аппаратуры, а применение импортных управляемых КНБК в сочетании с телесистемами типа MWD (LWD). Высококачественных буровых растворов позволит еще больше повысить эффективность широкого внедрения метода строительства пологих скважин при разработке нефтегазовых месторождений.

Источник

Классификация и категории скважин

Под скважиной понимают выработку, имеющую круглое сечение. Ее пробуривают с поверхности земли с помощью специального бурового инструмента.

Классификация буровых скважин

Классификация буровых скважин В зависимости от назначения источники делят на:

Вибрационный метод бурения используется на рыхлых почвах, комбинированный же способ используют на участках со сложными грунтами.

Такой вид скважины, как картировочная, создается в целью установки наличия воды и также разведывания гидрогеологической обстановки в определенной местности. Диаметр выработки может быть 76-150 мм. При их создании обязательно используются обсадные трубы, что позволяет предотвратить обвал рыхлых грунтов, а также разделить водоносные пласты.

Поисковая скважина создается на перспективной или открытой территории с целью проведения поисковых гидрологических мероприятий. Опорный тип необходим для регионального изучения глубокозалегающего водоносного пласта.

Классификация водяных скважин К категории разведочных скважин относят источники с большим диаметром, предназначенные для исследования всех типов водоносных горизонтов. Бурение проводится при необходимости осуществления гидрогеологических, геологоразведочных и инженерно-геологических изысканий.

Эксплуатационным водозабором считают тот источник, который был передан в эксплуатацию. Такое название не может быть присвоено скважине на стадии проектирования.

Классификация водяных скважин предусматривает одиночные и групповые источники.

Групповые подземные водозаборы включают несколько источников, расположенных на небольшом расстоянии друг от друга, которые способны взаимодействовать между собой при определенных эксплуатационных условиях.

Категории скважин Категории водяных скважин:

— артезианские (на известняк),
— песчаные (на песок),
— промышленные.

Артезианские водозаборы бурятся на глубину 20-1000 м и более. Их глубина зависит от удаленности водоносного известняка, под которым располагаются подземные воды. Как правило, бурение производится шарошечным способом и занимает от 2 до 7 дней. Срок эксплуатации такого источника достигает 50 лет. Продолжительность использования зависит от объема подземных вод. Артезианская скважина не зависит от сезонных колебаний воды и не заиливается.

Промышленный водозабор может иметь глубину 300-1000 м и более. Это артезианская скважина, диаметр которой достигает 600 мм. На устройство такого источника водоснабжения уходит до 2 недель. Бурение проводится роторным методом с использованием промывки специальным глиняным раствором. Дебит источника может достигать 120 м3/ч.
Отдельной категорией выступает совершенный колодец (скважина), который бурится на толщину первого водоносного горизонта и устраивается таким образом, чтобы в него попадала вода из водоносного слоя. Глубина такого источника составляет 3-5 м, при этом дебит не превышает 3 м3/ч. Недостатком этого типа водозабора является быстрое заиливание.

Источник