Особенности технологии бурения скважины
Министерство образования и науки Украины
Национальный технический университет Украины «КПИ»
Институт энергосбережения и энергоменеджмента
Кафедра инженерной экологии
Практическая работа на тему:
«Расчет промывочной жидкости для бурения скважины»
с дисциплины:
«Нетрадиционные методы разрушения горных пород»
Выполнила: студентка 5 курса ИЭЭ
Гр. ОЗ-61
Романенко К. В.
Проверил: д.т.н. Ткачук К. К.
Киев-2011
Расчет промывочной жидкости для бурения скважины
Теоретические свединия
Повышение эффективности поисковых и разведочных работ немыслимо без совершенствования технологии промывки скважин при бурении. Технология промывки скважин – это комплекс технологических процессов и операций по выбору состава, приготовлению, очистке, обработке, циркуляции, оценке потерь сопротивлений при циркуляции и воздействия на стенки скважины и керн промывочной жидкости. Значительного улучшения технико-экономических показателей бурения можно достичь за счет совершенствования технологии промывки.
Правильный выбор промывочной жидкости и тампонажных смесей, технологии промывки и тампонирования позволит проводить бурение с большей эффективностью и высоким качеством буровых работ, а также уменьшить загрязняющее воздействие на окружающую среду и избежать ухудшения экологической обстановки земной коры.
|
|
|
Современная технология бурения разведочных скважин и разнообразие горно-геологических условий предопределили целый комплекс функций промывочных жидкостей и основание требования к ним. Основные функции промывочных жидкостей сведены к следующему:
1. Гидродинамические функции:
· очистка забоя скважины от шлама и выноса его на поверхность;
· охлаждение породоразрушающего инструмента;
· разрушение породы на забое (гидромониторный эффект) передача энергии от бурового насоса к забойному двигателю (турбобуру гидроударнику).
Гидростатические функции :
· удержание части шлама во взвешенном состоянии при прекращении циркуляции;
сохранение равновесия в системе скважина – пласт: а) обеспечение минимального гидростатического давления в скважинах с нижним пластовым давлением для предотвращения поглощений; б) обеспечение высокого гидростатического для предотвращения проникновения в ствол скважины газа, нефти, воды и последующих фонтанирования и выбросов;
· сохранение целостности стенок скважины;
· снижение нагрузки на талевую систему.
Коркообразующие функции :
· уменьшение проницаемости пористых стенок скважины;
· сохранение или усиление связности слабосцементированных пород;
|
|
|
· уменьшение трения бурильной колонны о стенки скважины.
Физико–химические функции :
· сохранение связности пород;
· предохранение бурового инструмента и оборудования от коррозии и абразивного износа;
· сохранение проницаемости продуктивного горизонта при его вскрытии;
· сохранение качества бурового раствора в процессе воздействия на него среды скважины (шлама, подземных вод, высокой или низкой температуры скважины);
· облегчение разрушения породы забоя.
Прочие функции :
· сохранение теплового режима в многолетнемерзлых породах;
· гашение вибраций бурильной колонны при алмазном бурении;
· содействие установлению геологического разреза по данным скважиной геофизики и шламовому опробованию.
Краткая геологическая характеристика разреза скважины
| № | Описание пород | Категория буримости | Категория абразивности | Твердость по штампу МПа | Интервалы | Осложнения |
| ||
| От | До | Всего | |||||||
| 1 | Чередование глин, песка с галькой. | II | 1-1,5 | 
| 0 | 200 | 200 | Поглощение К=10 обвалы | |
| 2 | Глины песок. | II | 1-2 | 
| 200 | 600 | 400 | Набухания осыпи поглощение | |
| 3 | Чередование песка с галькой Глины песчанистые | III | 3-5 | 
| 600 | 1100 | 500 | Обвалы осыпи | |
| 4 | Доломиты Мергель. | VI | 3-4 | 
| 1100 | 1500 | 400 | ||
| 5 | Песчаник аргелиты | V | 4-6 | 
| 1500 | 1820 | 320 | коагуляция | |
| 6 | Известняки с прослоями доломитов | VI | 4-5 |
| 1820 | 2040 | 220 | ||
| 7 | Доломиты, известняки | VI | 4-5 |
| 2040 | 2250 | 210 | ||
| 8 | Известняки | VI | 5 | 1000-2000 | 2250 | 2530 | 280 | Нефть
Рпл=20Мпа
Рбок=17Мпа
| |
|
|
|
Песчаные породы – псаммиты. К ним относятся : пески, состоящие из зерен различных размеров и по этому признаку разделяемые на грубозернистые, крупнозернистые, среднезернистые и мелкозернистые; песчаники, представляющие собой породу, образующуюся в результате цементации песков различными цементирующими веществами ( железистыми соединениями, известковыми, кремнистыми и др.) По минералогическому составу пески и песчаники также характеризуются неоднородностью. В природных условиях встречаются однородные кварцевые пески и песчаники, состоящие не менее чем на 95% из зерен кварца. Чаще они слагаются зернами многих материалов. М. С. Швецовым, помимо однородных мономинеральных разностей, выделяются еще олтгомиктовые пески и песчаники, в которых преобладает кварц ( 75 –95%), но наблюдается значительная примесь и других минералов (полевого шпата, слюды), и полимиктовые, состоящие из зерен различных минералов ( кварца, полевых шпатов и цветных минералов).
|
|
|
При этом характерно, что полимиктовые песчаники в большинстве случаев встречаются в геосинклинальных областях ( подвижных зонах земной коры), а олигомиктовые и одноминеральные – в пределах платформ.
В случае преобладания в песках и песчаниках кварца и полевого шпата их называют аркозовыми. Если же они состоят из обломков различных пород и минералов, то называются граувакковыми. При значительном содержании глауконита выделяются глауконитовые пески.
Различные примеси придают пескам и песчаникам соответственную окраску : окислы железа – бурую, глауконит - зеленую, органические вещества – черную.
Пески по своему происхождению могут быть морскими, речными, озерными, эоловыми, флювиогляциальными.
Глинистые породы. Они широко распространены, составляя больше половины всех осадочных горных пород, и по своему происхождению занимает промежуточное положение между чисто химическими и обломочными. Они состоят из частиц меньше 0,01 мм. И содержат свыше 30% тончайших частиц размером менее 0,001 мм. В большинстве случаев глинистые породы образуются за счет химического выветривания магматических и др. горных пород.
Глины обладают специфическими физическими свойствами:
ü Пластичностью, т.е. способностью принимать любую форму под давлением.
ü Способностью при смачивании поглощать воду и разбухать ( увеличиваться в объеме до 40 – 45 % и более ).
ü Слабой водопроницаемостью
В составе глин, по Л.Б. Рухину, наблюдаются три группы минералов:
А) Глинистые минералы – каолинит, монтмориллонит, гидрослюды и др. Эти минералы слагают наиболее тонкозернистые (коллоидные) частицы глин.
Б) Обломочные зерна минералов кварца, карбонатов, сульфатов и др.
В) Вкрапление гидроокислов, карбонатов, сульфатов и др. Кроме того в глинах присутствует органическое вещество.
В зависимости от обогащения глинистых минералов различными примесями, получаемыми главным образом при переносе и отложении, выделяется много разновидностей глин – чистые, известковистые, кремнистые, бутоминозные, песчанистые и др. Если примесей песка и пылеватых частиц много, то глины переходят в алевролиты.
В подавляющем большинстве случаев глины, образованные путем осаждения в водной среде, имеют смешанный состав. Чистые разновидности встречаются среди континентальных пород, в частности элювия. К ним относятся каолиновые (огнеупорные) и монтмориллонитовые ( отбеливающие) глины, имеющие большое практическое значение.
Аргиллиты представляют собой уплотненные сцементированные в процессе катагенеза глинистые породы.
Сланцеватые аргиллиты – еще более уплотненные глинистые породы в условиях более высокого давления.
Породы химического и органического происхождения. Большая группа пород возникает в различных водоемах и местами на суше в результате разнообразных химических процессов и жизнедеятельности животных и растений, а так же в следствие накопления органических остатков после отмирания животных и растений. Среди них могут быть выделены карбонатные породы, кремнистые, сернокислые, галоидные, железистые, фосфатные и каустобиолиты.
Карбонатные породы. К группе карбонатных пород относятся известняки, доломиты и мергель. Известняки (CaCO3) имеют наибольшее распространение.
Органогенные известняки слагаются обычно из известковых раковин моллюсков, фораминифер, остатков криноидей, известковых водорослей, кораллов и др. В зависимости от преобладания остатков тех или иных морских организмов известняки называют коралловыми, брахиоподовыми, фузулиновыми и др. среди известняков химического происхождения известны : оолитовые известняки, представляющие собой скопление шаровидных известняков зерен – оолитов; известковые туфы, отложенные источниками, богатыми растворенной в воде двууглекислой известью, и др. Выделяются также обломочные известняки, состоящие из обломков карбонатных пород (известняков). В зависимости от размера и окатанности обломков выделяются конгломератовидные и брекчиевидные известняки.
Писчий мел представляет собой породу, образованную двояким путем. Значительную часть его, около 60-70%, составляют остатки планктонных организмов; остальная часть – тонкозернистой, порошкообразный кальций – возникла, по-видимому, химическим путем.
Мергель даёт пример горной породы переходной между карбонатными и глинистыми породами, возникшей двояким путем. Он состоит на 50-70% из СаСО3 органического происхождения, а остальные 50-30% падают на глинистые частицы, в составе которых имеются частицы как обломочного, так и химического происхождения. Мергели имеют большое практическое значение как сырьё для цементной промышленности, особенно ценны мергели, содержащие 75% СаСО3 и 25% глинистых примесей.
Доломиты по химическому составу представляют собой ( на 90-95%) двойную углекислую соль кальция и магния СаМg(СО3)2. При содержании не менее 50% СаСО3 порода называется известковистым доломитом. Доломит может образовываться путем выпадения осадка из воды с повышенной соленостью, в этом случае пласты доломита нередко чередуются с пластами гипса. Но часто доломиты образуются вследствие изменения («доломитизации») соответственными растворами известняков (или известковых осадков) до превращения последних в горную породу, а также метасоматическим путем в результате последиагенетических изменений пород.
Особенности технологии бурения скважины
Так как скважина является разведочно-эксплуатационной на нефть и ее глубина составляет 2530м, выбираем буровую установку БУ-80 БрД.
Выбор буровой установки
| № | Параметры | Значения | |
| 1 | Максимальная грузоподъемность, т | 140 | |
| 2 | Рекомендуемая глубина бурения (при массе бурильной колонны 30 кг/м), м | 2800 | |
| 3 | Максимальная оснастка талевой системы | 4Х5 | |
| 4 | Длинна свечей, м | 24 | |
| 5 | Максимальное натяжение ходовой ветви талевого каната, кН | 200 | |
| 6 | Диаметр талевого каната, мм | 28 | |
| 7 | Вид привода | Дизель - гидравлический | |
| 8 | Тип Привода | Групповой | |
| 9 | Мощность на барабане лебедки, кВт | 560 | |
| 10 | Лебедка | ЛБ - 20Бр | |
| 11 | Буровой насос | БРН - 1 | |
| 12 | Число насосов | 2 | |
| 13 | Гидравлическая мощность, кВт | 280 | |
| 14 | Максимальная подача насоса, л/с | 34,3 | |
| 15 | Ротор | Р - 460 | |
| 16 | Мощность, передаваемая на ротор, кВт | 220 | |
| 17 | Вертлюг | ШВ14 - 160М | |
| 18 | Вышка | А-образная мачтовая | |
| 19 | Полезная высота вышки, м | 39,5 | |
| 20 | Кронблок | - | |
| 21 | Грузоподъемность кронблока, т | 185 | |
| 22 | Талевый блок | - | |
| 23 | Грузоподъемность талевого блока, т | 140 | |
| 24 | Дизель-генераторные станции | ДЭА - 100 | |
| 25 | Количество дизель - генераторных станций | 2 | |
| 26 | Мощность станции, кВт | 100Х2 | |
| 27 | Производительность (суммарная) компрессорных станций, м3/мин | 9 - 10 | |
| 28 | Максимальное рабочее давление воздуха, мПа | 0,8 | |
| 29 | Расстановка свечей | - | |
| 30 | Удержание колонны, пневматические клинья | ПКР - Ш8 | |
| 31 | Свинчивание и развинчивание свечей | АКБ - 3М | |
| 32 | Регулятор подачи долота | РПДЭ - 3 | |
| 33 | Метод монтажа | Агрегатный, мелкоблочный, крупноблочный | |
1) Согласно рекомендациям и заданному дебиту
выбираем диаметр эксплуатационной колонны равный 127 мм. 
.
Принимаем эксплуатационную колонну безмуфтового соединения.
2) Диаметр долота при бурении под эксплуатационную колонну.
где: 
- минимальная допустимая разность диаметров ствола скважины и обсадной колонны.
Принимаем 
.
3) Внутренний диаметр промежуточной колонны.
.
Принимаем 
.
4) Диаметр долота при бурении под промежуточную колонну.
.
Принимаем 
.
5) Внутренний диаметр кондуктора.
Принимаем 
6) Диаметр долота при бурении под кондуктор.
.
Принимаем 
.
7) Внутренний диаметр направляющей колонны.
.
Принимаем 
.
8) Диаметр долота при бурении под направляющую колонну.
.
Принимаем 
.
Построение конструкции скважины ведется по проектному геологическому разрезу снизу вверх, начиная с конечного диаметра бурения. Так как бурение ведется под геологоразведочную колонну, то все интервалы бурения будут обсаживаться и цементироваться.
Конструкция скважины предусматривает:
· Направляющая
· Кондуктор
· Промежуточная обсадная колонна
· Эксплуатационная колонна
Дата добавления: 2018-09-22; просмотров: 131; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!