Проектирование горизонтальной скважины Южно-Люкского месторождения

Подробнее

Размер

1.82M

Добавлен

20.01.2022

Скачиваний

2

Добавил

Илья Леонтьев
Курсовая работа Магистратура
Текстовая версия:

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ

УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«УДМУРТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

институт нефти и газа им. М.С. Гуцериева

кафедра: «Бурение нефтяных и газовых скважин»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине: «Техника и технология строительства скважин в сложных горно-геологических условиях»

на тему: «Проектирование горизонтальной скважины Южно-Люкского месторождения»

Работу выполнил:

студент группы

Руководитель:

к.н., доцент кафедры БНГС

Ижевск – 2019 г.

ВВЕДЕНИЕ 6

1 ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О РАЙОНЕ БУРОВЫХ РАБОТ 7

1.1 Исходные данные для составления проекта. Общие сведения о районе работ 7

2 ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ…...................................................................................................10

2.1 Литолого-стратиграфическая характеристика разреза скважины 10

2.2 Нефтегазоводоносность 20

2.3 Градиенты давления 22

2.4 Возможные осложнения по разрезу скважины 24

2.5 Исследовательские работы и работы по испытанию в скважине……...…………………27

3 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ .35

3.1 Конструкция скважины…………………….…………………….….…………………….35

3.2 Профиль и траектория ствола скважины 40

3.3 Углубление скважины 43

3.3.1 Обоснование диаметра долот 43

3.3.2 Расчет глубины спуска кондуктора 44

3.3.3. Расчет утяжеленных бурильных труб (УБТ) 46

3.3.4 Расчет стальных бурильных труб (СБТ) 47

3.3.5 Расчёт бурильных колонн при бурении с использованием забойного двигателя (расчёт максимально допустимой глубины спуска бурильных труб) 48

3.3.6 Расчёт бурильных колонн при роторном способе бурения 50

3.3.6.1Расчёт на выносливость………………………………………………………………………………………50

3.3.6.2 Расчёт на статическую прочность…………………………………...........................52

3.3.7 Гидравлический расчет промывки ствола скважины при бурении роторным и турбинным способами 54

3.3.8 Способы и режимы бурения. Компановки 58

3.3.9 Выбор буровой установки 77

3.4 Буровые растворы 80

3.4.1 Обоснование плотности применяемых буровых растворов 80

3.4.2 Химические реагенты и обработка буровых растворов 82

3.4.2.1 Обработка бурового раствора 82

3.4.2.2 Контроль параметров бурового раствора 83

3.4.3 Требования безопасности при работе с химическими реагентами 95

3.4.4 Очистка бурового раствора 96

4 МЕРОПРИЯТИЯ ПО ПРЕДУПРЕЖДЕНИЮ АВАРИЙ И ОСЛОЖНЕНИЙ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ СКВАЖИНЫ 100

4.1 Мероприятия по повышению качества вскрытия продуктивных пластов…………………….100

4.2 Мероприятия по предупреждению и раннему обнаружению ГНВП 102

4.3 Мероприятия по предупреждению и ликвидации поглощений бурового раствора 108

4.4 Мероприятия по предупреждению обвалов пород 110

4.5 Мероприятия по предупреждению прихватов при прохождении прихватоопасных зон 111

4.6 Мероприятия по предупреждению аварийных ситуаций, возникающих при бурении наклонно-направленных и горизонтальных скважин 112

5 ПРОМЫШЛЕННАЯ И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ 118

5.1 Общие организационно-технические требования 118

5.2 Требования к персоналу 119

5.3 Требования к территории, объектам и рабочим местам 120

5.4 Промышленная санитария 123

5.5 Общие сведения охраны окружающей среды 124

5.6 Рекультивация земельного участка 126

5.7 Охрана поверхностных и подземных вод 128

5.8 Техника безопасности при строительстве скважин 130

5.9 Противопожарная безопасность 133

5.10 Меры безопасности при обращении с кислотами, щелочами и другими токсичными веществами 135

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 137

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 138

Приложения………………………………………………………………………………………………………………………………140

Перечень используемых условных обозначений, сокращений, использованных в курсовом проекте

АК – акустический каротаж;

БК - боковой каротаж;

БКЗ - боковое каротажное зондирование;

БМК - боковой микрокаротаж;

БУ - буровая установка;

ВЗД – винтовой забойный двигатель;

ГГК-П - гамма-гамма-каротаж плотностной;

ГГК-Ц - гамма-гамма-цементометрия;

ГИРС - геофизические исследования и работы в скважинах;

ГИС - геофизические исследования в скважинах;

ГК – гамма-каротаж;

ГНВП – газонефтеводопроявление;

ГРП - гидравлический разрыв пласта;

ГСМ – горюче-смазочные материалы;

ГТИ - геолого-технологические исследования;

ГТН - геолого-технический наряд;

ИК – индукционный каротаж;

КИП - контрольно-измерительные приборы;

КНБК - компоновка низа бурильной колонны;

КС – кажущееся сопротивление;

ЛБТ - легкосплавные бурильные трубы;

НГК - нейтронный гамма-каротаж;

НКТ - насосно-компрессорные трубы;

НОРМ- соединение обсадных труб (ОТ) с треугольной резьбой;

НУБТ – немагнитные утяжеленные бурильные трубы;

ОТТМ соединение обсадных труб с трапецеидальной резьбой;

ПАВ - поверхностно-активное вещество;

ПБ в НГП – правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности;

ПВО - противовыбросовое оборудование;

ПЦТ - портландцемент тампонажный;

СГДТ – селективный гамма-дефектомер-толщиномер;

СКО – соляно-кислотная обработка;

ТБПВ - трубы бурильные с высаженными концами;

ТБПК - трубы бурильные с приваренными концами;

УБТ - утяжеленные бурильные трубы;

ЦА - цементировочный агрегат;
ЭМК – электромагнитный каротаж;
ЯМК – ядерный микрокаротаж.

Введение

Курсовой проект по технике и технологии строительства скважин в сложных горно-геологических условиях способствует формированию инженера, умеющего квалифицированно оценивать результаты строительства скважин.

В предлагаемом курсовом проекте решается ряд задач, связанных с технологией бурения проектируемой скважины; выбором компоновки низа бурильной колонны; выбором обсадных труб; выбором методов вскрытия и герметизации нефтегазоносных объектов; безопасными приёмами труда; уменьшением вредного влияния на окружающую среду и т.д.

Курсовой проект состоит из 144 страниц, содержит 54 таблицы, 6 рисунков, 43 формулы и 5 приложений.

1.1 Исходные данные для составления проекта. Общие сведения о районе работ

Скважина № 3 Южно-Люкского месторождения проектируется для эксплуатации продуктивных пластов кыновского горизонта франского яруса верхнего девона.

Проектный горизонт – кыновский.

Вид скважины – горизонтальная с пилотным стволом.

Проектная глубина: пилотного ствола по вертикали– 1880м, по стволу- 2127м.

Горизонтального ствола по вертикали- 1840м, по стволу- 2289м.

Таблица 1

Основные проектные данные

Наименование данных

Значение (величина)

Месторождение

Южно-Люкское

Расположение (суша, море)

суша

Цель бурения

эксплуатационное

Назначение скважины

эксплуатация пласта D3tm

Проектный горизонт

D3tm

Вид скважин (верт. накл. и др.)

горизонтальная с пилотным стволом

Метод строительства

одиночный

Тип профиля:

десятиинтервальный

Глубина скважины по вертикали/стволу, м:

- пилотный ствол

1880/2127

- горизонтальный ствол

1840/2289

Глубина кровли по вертикали продуктивного
(базисного) пласта, м

D3tm - 1830

Окончание табл. 1

Отклонение от устья на кровлю, м

500

Длина горизонтального участка, м

150

Интервал отбора керна по вертикали, м

-

Число объектов испытания в процессе бурения

-

Число объектов испытания в эксплуатационной колонне

1

Способ бурения

турбинно-роторный

Тип буровой установки

БУ 2500/160ДЭП-1, МБУ ZJ-30

Тип вышки

Сб.01/БУ2500ЭУ, JJ18038

Буровые насосы

НБТ – 600-2 шт, NB-1300F- 2 шт

Вид привода

дизель-электрический

Наличие механизмов АСП

нет

Номер основного комплекта бурового оборудования

16

Тип буровой установки для испытания

А – 50/60

Максимальная масса колонны

бурильной

обсадной

80,93
69,2

Металлоемкость конструкции, м/кг

49,52

Продолжительность строительства всего, сут.

БУ 2500/160 ДЭП-1

ZJ-30

первичный

повторный

в том числе:

Вышкомонтажные работы

повторный


17,4


18

подготовительные работы к бурению

повторный монтаж


3

бурение

29,3

крепление

23

испытание в открытом стволе

-

испытание в эксплуатационной колонне

18,8

Проектная скорость бурения, м/ст-мес.

1663

Перечень скважин, строящихся по данному проекту

3

Таблица 2

Общие сведения о конструкции скважины

Конструкция скважины

Условный диаметр, мм

Глубина спуска, м

по вертикали

по стволу

Направление

324

30

30

Кондуктор

245

620

620

Пилотный ствол

215,9

620-1880

620-2127

Эксплуатационная колонна

168

0-1800

0-1916

Хвостовик

114

1730-1840

1778-2289

Таблица 3

Сведения о площадке строительства буровой

Наименование данных

Значение

Месторождение

Южно-Люкское

Год ввода месторождения в разработку

2015

Административное расположение

республика

Россия

округ

Удмуртская Республика

область

-

район

Завьяловский

Температура воздуха, С:

среднегодовая

+2,3

наибольшая летняя

+36

наименьшая зимняя

- 48

Максимальная глубина промерзания грунта, м

1,5

Продолжительность отопительного периода, сут.

265

Преобладающее направление ветров

ЮЗ, СЗ

Наибольшая скорость ветров, м/с

26

Назначение скважины

Эксплуатационная

2.1. Литолого-стратиграфическая характеристика разреза скважины

Таблица 4

Стратиграфический разрез скважины, элементы залегания и коэффициент кавернозности пластов

Глубина залегания, м

Стратиграфическое подразделение

Элементы залегания (падения)

пластов по подошве

Коэффициент кавернозности интервала

от

до

название

индекс

угол

азимут

0

15

Кайнозойская группа

KZ

0

15

Четвертичная система

Q

-

-

1,5 - под

15

1880

Палеозойская группа

PZ

кондуктор

15

620

Пермская система

P

15

400

Верхний отдел

P2

15

400

Татарский, казанский, уфимский ярусы

P2t, P2kz, P2u

-

-

400

620

Нижний отдел

P1

1,3 - под

400

450

Кунгурский и артинский ярусы

P1k, P1ar

-

-

эксплуатационную колонну

450

560

Сакмарский ярус

P1s

-

-

560

620

Ассельский ярус

P1a

-

-

620

1710

Каменноугольная система

С

620

790

Верхний отдел

C3

Окончание табл. 4

790

1140

Средний отдел

C2

790

1088

Московский ярус

C2m

-

-

790

895

Мячковский горизонт

C2mc

-

-

895

980

Подольский горизонт

С2pd

-

-

980

1034

Каширский горизонт

C2ks

-

-

1034

1088

Верейский горизонт

C2vr

-

-

1088

1140

Башкирский ярус

C2b

1,1

-

1140

1710

Нижний отдел

C1

-

1140

1235

Серпуховский ярус

C1s

1,15

-

1235

1405

Визейский ярус

C1v

-

1405

1690

Турнейский ярус

C1t

1,3

-

1405

1450

Кизеловский горизонт

C1kz

-

1450

1505

Черепетский горизонт

C1cp

-

1505

1690

Упинский+малевский гор.

C1up+ml

-

1690

1840

Девонская система

D

-

1690

1840

Верхний отдел

D3

-

1690

1760

Фаменский ярус

D3fm

-

1760

1840

Франский ярус

D3f

-

1760

1785

Ливенский,Евлановский,Воронежский горизонты

D3lv + D3ev+ D3vr

1,5

-

1785

1800

Мендымский горизонт

D3mn

2,0

-

1800

1820

Доманиковый горизонт

D3dm

-

1820

1830

Саргаевский горизонт

D3sr

-

1830

1850

Тиманский (кыновский) горизонт

D3tm

2,1

-

1,4

1850

1880

Пашийский горизонт

D3p

2,1

-

1,4


Таблица 5

Литологическая характеристика разреза скважины

Индекс стратиграфического разреза

интервал, м

горная порода

Стандартное описание горной породы: полное название, характерные признаки ( структура, текстура, минеральный состав и т.п. )

от (верх)

до (низ)

краткое название

% в интервале

KZ

0

15

Q

0

15

суглинки

супеси

пески

35

35

30

Суглинки, супеси и пески.

PZ

15

1840

P

15

620

P2

15

400

P2t, P2kz, P2u

15

400

песчаники

глины

алевролиты

мергели

известняки

30

30

20

10

10

Пестроцветные песчано- глинистые породы с подчиненными прослоями известняков и мергелей. Глины коричневато- красные с зеленовато- серыми пятнами, песчанистые, алевритистые. Песчаники и алевролиты буровато- коричневые, зелено- вато- серые, полимиктовые, в различной степени глинистые и известковистые.

P1

400

620

P1k, P1ar

400

450

ангидриты

гипсы

70

30

Ангидриты и гипсы с примазками и прослоями глин.

P1s

450

560

доломиты

известняки

ангидриты

50

40

10

Известняк серый, светло- серый, органогенный, тонко- кристаллический, с редкими прослоями гипса и серого кремня. Доломиты серые, коричневато- серые, тонко кристаллические, прослоями окремнелые, часто переслаивается с кристаллическим ангидритом.

P1a

560

620

доломиты

известняки

ангидриты

гипсы

40

40

15

5

Доломиты и известняки коричневато- серые, плотные, тонкозернистые, часто окремнелые, с включениями ангидрита, гипса. Известняки в разной степени доломитизированные.

С

620

1710

Продолжение табл. 5

C3

620

790

доломиты

известняки

50

50

Известняки серые, светло- серые, коричневато- серые, тонкозернистые, органогенно- детритовые. Доломиты серые, темно- серые, коричневато- серые, мелкозернистые, прос лоями пористо- кавернозные.

C2

790

1140

C2m

790

1088

C2mc

790

895

доломиты

известняки

50

50

Известняки серые, темно- серые, разнодетритовые, реже микрозернистые , прослоями доломитизированные, с гнездами ангидрита; доломиты серые,микро-и тонкозернистые, плотные, слабо известковис-тые, с включениями ангидрита, гипса.

С2pd

895

980

доломиты

известняки

50

50

Переслаивание известняков и доломитов, с преимуществом известняков. Известняки серые, органогенные, доломитизиро-ванные, плотные, пористые, Доломиты серые, микро-тонкозернистые, неравномерно глинистые, известковистые, прослоями пористые.

C2ks

980

1034

доломиты

известняки

50

50

Известняки и доломиты с мелкими прослоями аргиллита. Известняки светло- серые, органогенные и хемогенные, неравномерно доломитизиро-ванные, плотные и пористые. Доломиты светло- серые, коричневато- серые, микро- тонкозернистые, неравномерно известковистые.

C2vr

1034

1088

алевролиты

аргиллиты

известняки

доломиты

10

30

40

20

Переслаивание терригенных и карбонатных пород.Известняки светло- и темно- серые, органогенные и хемогенные, плотные и пористые. Аргиллиты пестроцветные, неравномерно алевритистые и известковистые, плитчатые. Алевролиты темно- серые и пестроцветные, полевошпатово –кварцевые, мелкозернистые, известковистые, с пологоволнистой слоистостью. Доломиты светло- серые, микро-тонко зернистые, глинистые.

C2b

1088

1140

известняки

100

Известняки светло-серые, органогенные (фораминиферовые и

криноидные), прослоями микрозернистые, плотные и пористые.

С1

1140

1710


Продолжение табл. 5

C1s

1140

1235

доломиты

известняки

60

40

Известняки и доломиты. Доломиты светло-серые, пористые, тонко-мелкозернистые известковистые. Известняки серые, светло-серые, почти белые, мелкозернистые, органогенные

C1v

1235

1405

известняки

аргиллиты

песчаники

доломиты

алевролиты

30

25

25

10

10

Верхняя часть разреза представлена известняками серыми, темно-серыми, мелкозернистыми, слабо пористыми и доломитами темно-серыми, коричневато-серыми, микро- и мелкокристаллическими, массивными, кавернозными.

Тульский и бобриковский горизонты представлен переслаиванием терригенных пород. Песчаники светло-серые, мелкозернистые, слабосцементированные, прослоями известковистые. Алевролиты темно-серые до черных, разнозернистые. Аргиллиты черные, неравномерно алевритистые, слюдистые, с обильными обуглившимися растительными остатками.

Нижняя часть разреза (радаевский горизонт) представлен преимущественно аргиллитами, реже алевролитами.

C1t

1405

1690

C1kz

1405

1450

известняки

аргиллиты

60

40

Переслаивание известняков серых, мелкозернистых и аргиллитов темно-серых, черных с прослойками глинистого материала.

C1crp

1450

1505

известняки

аргиллиты

65

35

Переслаивание известняков серых, мелкозернистых и аргиллитов темно-серых, черных с прослойками глинистого материала.

C1up+ml

1505

1690

известняки

100

Известняки светло-серые, серые, органогенные, плотные.

D

1690

1840

D3

1690

1840

D3fm

1690

1760

известняки

100

Отложения представлены светло-серыми, органогенными, микрозернистыми известняками, переходящие в глинистые известняки темно-серые до черных, микро- тонкозернистые с прослоями черных битуминозных сланцев.

D3f

1760

1840

D3lv+ D3ev+ D3vr

1760

1785

известняки

100

Известняки серые, темно-серые до черных, битуминозные, с прослоями сланцев черных, кремнистых, известковистых.

Окончание табл. 5

D3mn

1785

1800

известняки

мергели

90

10

Известняки темно-серые , с коричневатым оттенком, мелкокристаллические, с прослоями черных мергелей

D3dm

1800

1820

известняки

100

Известняки темно-серые до черных, битуминозные, кремнистые, сильно глинистые с прослоями сланцев черных, глинисто-битуминозных.

D3sr

1820

1830

известняки

100

Известняки темно-серые, коричневато-серые до черных, микро- тонкозернистые, окремнелые

D3tm

1830

1850

известняки

доломиты

песчаники

алевролиты

аргиллиты

20

20

30

20

10

Представлен в нижней части терригенными породами, в вер-хней – карбонатными.Породы тиманского (кыновского) горизонта сложены алевролитами светло-серыми, разнозернистыми, кварцевыми, аргиллитами зеленовато-серыми, плитчатыми и песчаниками светло-серыми, мелкозернистыми, кварцевыми. Верхняя пачка тиманского горизонта сложена доломитами и известняками зеленовато-серыми, с включениями одиночных кораллов. К песчаникам приурочен продуктивный пласт D-0.

D3p

1850

1880

песчаники алевролиты аргиллиты

40

40

20

Чередование песчаников и алевролитов, реже аргиллитов. Песчаники светло- серые, серые, мелкозернистые, кварцевые, хорошо отсортированные, неравномерно глинистые, алевритистые. Алевролиты светло- серые, глинистые.


Рисунок 1. Структурная карта кровли пласта D0ʹ тиманского (кыновского) горизонта Южно-Люкского месторождения