Выбор и обоснование трассы скважины.
Для качественного решения геологических задач необходима точная привязка геологической информации, получаемой с помощью буровой скважины, к определенным точкам на глубине геологического массива. Для этого необходимо проведение скважины в нужных местах геологического массива с целью пересечения толщи пород в заданных проектом координатах, при возможно меньшем объеме буровых работ и их минимальной стоимости.
Положение оси скважины в пространстве называется трассой скважины. В практике разведочного бурения проходятся скважины различного направления и формы трассы, и задача проектирования - выбрать оптимальный вариант трассы скважины, отвечающий геологическому заданию и учитывающий влияние геологических, географических и технико-экономических факторов.
Контроль положения оси скважины в пространстве и точное проведение ее по заданной трассе является важной и ответственной работой геофизиков.
Трассы разведочных скважин различаются по кривизне на прямолинейные, криволинейные и комбинированные и по направлению относительно вертикали; кроме того, скважина может быть однозабойной или многозабойной.
Прямолинейные скважины проектируются в наиболее простых геологических разрезах, как правило, в однородных изотропных породах с перпендикулярным пересечением осью скважины границ пластов. Направление прямолинейных скважин может быть любым, и соответственно скважины называются: вертикальные (вниз), наклонные, горизонтальные и восстающие (в том числе вертикальные вверх). Рис. 6.
|
|
|
|
Рис. 6
Выбор направления скважины обуславливается наиболее полным решением геологических задач. Самая точная информация о породах пласта (структура, мощность пласта) получается при пересечении скважиной пласта в крест простирания, т.е. под углом 90º.
При бурении скважины в сложных геологических разрезах на поведение её оси существенное влияние оказывают ряд факторов, прежде всего геологические (при переходе из пород одной твердости в породы с другой твердостью, слоистость, трещиноватость, анизотропные свойства пород и другие), а также технико-технологические. В результате, ствол скважины в процессе бурения искривляется, и провести в таких условиях прямолинейную скважину оказывается весьма трудно или даже невозможно. Такое искривление оси скважины называется естественным. В этих случаях целесообразно уже заранее, с учетом факторов, вызывающих искривление, проектировать, криволинейную трассу скважины. При этом криволинейные трассы часто являются не только легче осуществимыми, но и более рациональными, чем прямолинейные.
|
|
|
Поскольку для проведения скважины по заданной трассе необходимо применять специальные технические средства и технологические приемы, то в этом случае искривление скважины называется «искусственное искривление», а работа по исполнению такой трассы называется «направленное бурение»
Криволинейные трассы, как и прямолинейные, могут иметь любое направление и различаются 'на искривленные с постоянной кривизной, с переменной кривизной, с искривлением в двух направлениях, и комбинированные сочетающие прямолинейные и криволинейные участки. (Рис.7)
| Рис. 7 | 
|
Скважины, прибурении которых из одного основного ствола проходятся еще один или несколько дополнительных стволов, называются многозабойными. Трассы основного и дополнительных стволов многозабойных скважин могут быть весьма многообразны, располагаться в одной или нескольких плоскостях, количество дополнительных стволов достигает 20. (Рис. 8)
Рис.8
| 
|
Наряду с многозабойными скважинами в практике разведочного бурения применяется многоствольное бурение (неправильно многоствольная скважина), когда с одной площадки (за- счет поворота вращателя станка) одним буровым станком последовательно проходятся несколько скважин под разными углами (рис. 9 а, б)
|
|
|
| 
|
а б
Рис. 9
Такое решение дает существенный экономический эффект при бурении не очень глубоких скважин в труднодоступной местности (рис.9 б) и глубоких нефтегазовых скважин (рис.9 а), позволяя экономить на прокладке транспортных путей и оборудовании площадок, а также уменьшить экологический ущерб.
Проектирование трассы скважины осуществляется в следующей последовательности:
1. Выбор между одноствольной и многозабойной скважиной. При этом, прежде всего, играет роль экономическая целесообразность и необходимость решения геологических задач. Особо важную роль в настоящее время начинают играть вопросы охраны природы - при каждой перевозке и монтаже буровой наносится серьезный ущерб природе - это обязательно надо учитывать.
2. Если выбрана однозабойная скважина, определяется ее направление: вертикальная, наклонная, горизонтальная, восстающая. С точки зрения трудозатрат, они возрастают в том порядке, как (ранее) названы направления.
3. Следующий шаг - определение прямолинейности или криволинейности трассы скважины. В наиболее простых геологических разрезах (с монотонным залеганием пластов или в монолитных массивах) обычно выбирается прямолинейная трасса. В случае, когда в силу действия геологических и технологических причин, скважина будет искривляться, выгоднее использовать естественное искривление и спроектировать трассу скважины криволинейной. При этом надо учитывать, что с ростом интенсивности искривления скважины увеличиваются и трудности ее проведения (возрастают затраты мощности и возможность обрыва бурильных труб). Принято считать допустимой интенсивность искривления не более 0.05 град/м. Криволинейная трасса проектируется и с целью решения определенных задач и может быть более эффективной, чем прямолинейная. Например, при подсечении скважиной крутопадающих пластов прямолинейная наклонная скважина должна закладываться с большим зенитным утлом, что создает технические трудности, кроме того, протяженность такой скважины будет больше чем у криволинейной (L1>L2) (Рис.10).
|
|
|
|
| Рис. 10 |
Другой пример эффективности криволинейной скважины - необходимость попасть в точку, расположенную под недоступным местом (водоем, застройка и т.п.) Рис.11.
|  
|
| Рис. 11 |
В практике эксплуатационного бурения используются криволинейные скважины, конечная часть которых, входящая в продуктивный пласт, приближается горизонтальному положению и проходит вдоль пласта, что увеличивает возможности добычи полезного ископаемого (в нефтяном бурении такие скважины называют «горизонтальные», но правильнее когда их называют «скважина с горизонтальным окончанием - с.г.о.»). (рис.12).
Рис. 12
3. 3. Составление конструкции скважины.
Составление рациональной конструкции является одной из наиболее важных задач проектирования бурения скважины. Конструкция скважины - это устройство скважины с указанием диаметров и глубин интервалов ствола скважины, размеров колонн обсадных труб и условия их закрепления в
стволе скважины, интервалов и видов дополнительных операций по закреплению или расширению ствола скважины.
Конструкция скважины изображается графически в виде схемы - разреза и обозначается шифром, отражающим все параметры скважины. Рациональная конструкция скважины должна обеспечивать полноценное выполнение цели бурения скважины, при минимальных затратах с обеспечением безаварийного проведения работ.
О сновные принципы построения конструкции геологоразведочных скважин:
1. Снизу-вверх. Только такой принцип позволяет обоснованно выбрать диаметры интервалов ствола скважины. Составление конструкции начинается с обоснования конечного диаметра скважины. Величина конечного диаметра скважины, в первую очередь, зависит от назначения скважины. При этом следует исходить из того, что чем меньше размер конечного диаметра, тем дешевле и быстрее осуществляется бурение.
Для геологоразведочных скважин при разведке месторождений твердых полезных ископаемых минимальный размер конечного диаметра строго регламентируется требованиями геологического опробования и должен обеспечивать получение керна минимально допустимого диаметра. В каждом конкретном случае минимально необходимый диаметр керна определяется геологом. После определения минимального диаметра керна, величина конечного диаметра скважины корректируется с учетом применяемого бурового инструмента (бурильные трубы, породоразрушающий инструмент). Кроме того, учитывается возможность применения специальных средств: гидро или пневмоударников, тампонажных снарядов, забойных двигателей и других средств направленного бурения и некоторых геофизических измерительных приборов, опускаемых в скважину, для которых минимальный размер скважины может быть 59 мм, а иногда даже 76 мм.
При бурении эксплуатационных и технических скважин размер конечного диаметра скважины определяется задачами использования скважины.
2. Максимально возможная простота и экономичность конструкции скважины. Для этого должно быть минимальное число изменений диаметра скважины (ступеней), и главное, минимальное количество обсадных труб (наиболее дорогая часть стоимости скважины). Желательно чтобы общая длина обсадных труб не превышала 30% длины скважины, не считая эксплуатационной колонны.
3. Обоснованность выбора всех ступеней и размеров в конструкции скважины. Должна быть убедительно обоснована необходимость установки обсадных колонн, невозможность их замены более дешевыми методами борьбы с осложнениями. Должна быть обоснована необходимость каждого изменения диаметра ствола скважины, особенно если это не связано с установкой обсадных труб.
4. При составлении конструкции скважины должны быть учтены возможные специальные работы в скважине, в том числе и геофизические - расширение ствола, отбор боковых проб, использование кернометрии, а также оставление запасного диаметра на случай аварии (в весьма сложных геологических условиях).
5. Конструкция скважины представляется графически в виде схемы - либо полный продольный разрез - рис.13.а, либо, учитывая симметричность, его половина - рис. 13 б.
| Рис.13 Рис. 14 |
6. Кроме графического изображения конструкция скважины определяется ее шифром и пояснительной запиской с обоснованием ее параметров.
Пример описания конструкции скважины шифром ( на примере рис.14):
132/127ц(20) 112/108цб(220), 93/89цп(440...480), 76(1000)
Основные обозначения шифра:
132… -цифра, обозначающая диаметр бурения
/…… -знак, обозначающий крепление трубами
127.. -цифра, стоящая за знаком /, обозначает диаметр обсадных труб,
(20)… -цифра в круглых скобках после размера обсадных труб обозначает, до какой глубины обсажена скважина
(440...480)-интервал установки потайной колонны
Дополнительные обозначения шифра:
Ц - знак цементирования всей колонны. Ставится за диаметром обсадных труб.
Цб - знак цементирования только башмака (нижней части) колонны
Цп - знак цементирования башмака и верхнего конца потайной обсадной колонны
Знание конструкции скважины необходимо при планировании и проведении геофизических исследований в скважине. Это и учет диаметров интервалов скважины, и наличие на отельных участках скважины стальных обсадных труб, ограничивающих возможности геофизических работ в скважине, и наличие и размеры интервалов цементирования. Следует отметить, что в последнее время многие гидрогеологические и водозаборные скважины закрепляются полимерными трубами. Частично полимерные трубы применяются и для крепления верхней части разведочных и технических скважин, что расширяет возможности геофизических работ в скважине.
3. 4. Очистные агенты, используемые при бурении скважин.
Как указывалось выше большинство разведочных, эксплуатационных и технических скважин, бурятся с использованием циркуляции различных очистных агентов. Правильный выбор очистного агента и его свойств для конкретных геолого-технологических условий бурения играет важную роль в оптимизации процесса бурения скважины. Очистной агент выполняет целый ряд важных функций при бурении:
1. Всегда обязательные, крайне важные.
- Очистка забоя (своевременное и достаточное удаление с забоя частиц разрушенной породы).
- Охлаждение породоразрушающего инструмента (ПРИ).
2. Всегда нужные, но могут быть исключения.
- Удаление разрушенной породы (шлама) из ствола скважины.
- Удержание частиц разрушенной породы во взвешенном состоянии при остановке циркуляции.
3. Весьма нужные при бурении в твердых породах.
- Снижение трения между буровым снарядом и стенками скважины за счет смазывающих свойств, для возможности высокооборотного бурения.
- Понижение твердости пород на забое (для усиления усталостного разрушения породы).
4. Необходимые и весьма важные при наличии геологических осложнений.
- Ликвидация или снижение поглощения промывочной жидкости,
- Закрепление стенок скважины в неустойчивых породах.
- Предотвращение водо-нефте-газопроявлений в скважине при встрече
пластов с повышенным давлением.
- Предотвращение растворения и расплавления пород на стенках скважины
и керна в соответствующих породах.
5. Необходимые для использования энергии потока очистного агента.
- Гидравлической энергии при гидромониторном бурении и при использовании гидромониторного эффекта при бурении специальными головками и долотами.
- Для работы забойного гидравлического двигателя.
- Гидравлической энергии при бурении гидроударниками.
- Пневматической энергии при бурении пневмоударниками.
Виды очистных агентов:
- Газообразные: воздух, инертные газы (для вскрытия нефтегазовых пластов),
масляный туман.
- Газожидкостные смеси: аэрированная жидкость (α =3-50), пена (α =50-300),
где α=Vг//Vж
- Промывочные жидкости: вода, структурные жидкости, эмульсии и поли-
мерные растворы, солевые растворы.
Рис. 15.
В зависимости от условий бурения скважины выбираются вид очистного агента и его параметры. Параметры очистных агентов подбираются и регулируются с помощью добавок различных реагентов, химической и физической обработкой. При бурении в сложных геологических условиях для придания промывочной жидкости оптимальных свойств, приходится использовать дорогостоящие хим. реагенты, так, что стоимость очистного агента (жидкости) может составлять значительную часть стоимости буровых работ.
При проведении геофизических исследований в скважине особо важно учитывать свойства промывочных жидкостей, используемых для промывки данной скважины.
Эмульсионные жидкости, содержащие капельки масла могут влиять на электропроводность.
Структурные жидкости обладают рядом свойств, влияющих на работу геофизических приборов в скважине.
- Плотность от 1,0 для воды до 1,2г/см3 для обычных глинистых растворов и до 2,0 г/см3 и более для утяжеленных промывочных жидкостей, применяемых при бурении нефтегазовых скважин, может влиять на условия спуска геофизических приборов в скважину.
- Вязкость - для воды условная вязкость 15 сек., для структурных жидкостей может быть до 30 – 45 сек, т.е. в два – три раза выше, и тоже может влиять на спуск геофизических приборов в скважину
- Прочность структуры (статическое напряжение сдвига), свойство при покое создавать структуру и приобретать свойства желеобразного твердого тела. Это свойство промывочных жидкостей позволяет удерживать во взвешенном состоянии частицы шлама во взвешенном состоянии при остановке циркуляции.
Влияние на геофизические приборы, так же как и вышеприведенные свойства.
- Водоотдача (фильтрация) – наиболее важное свойство отфильтровывать в проницаемые стенки скважины воду и образовывать на стенках скважины глинистую корочку. Чем меньше водоотдача, тем тоньше и прочнее корочка и тем лучше для закрепления стенок скважины, условий работы бурового инструмента и, главное для геофизиков – толстая рыхлая глинистая корка мешает движению геофизических приборов.
Дата добавления: 2016-01-04; просмотров: 90; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!