Проектирование горизонтальной скважины Южно-Люкского месторождения
Тип работы
Факультет
Преподаватель
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 | 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 | |
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 |
|
|
подготовительные работы к бурению повторный монтаж |
| |
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