Лекция_Методы проектирования конструкции скважины

Выбор конструкции скважины – основной этап её проектирования. Он должен обеспечить высокое качество строительства скв., как долговременно эксплуатируемого сложного нефтепромыслововго объекта, предотвратить аварии и осложнения в процессе бурения, создать условия для снижения времени и материально-технических средств на бурение.
Определяющим принципом проектирования рациональной конструкции скважины считается обоснованное распределение всего интервала бурения на несколько зон в зависимости от несовместимости условий бурения отдельных интервалов скважины.

Под несовместимостью условий бурения понимают такое их сочетание, при котором заданные параметры технологических процессов бурения нижележащего интервала скважины вызывают осложнения в пробуренном, вышележащем интервале, если последний не закреплён обсадной колонной, а проведение специальных дополнительных технологических мероприятий по предотвращению этих осложнений невозможно.

Если кондуктор или промежуточная колонна оборудуются ПВО, то глубина установки башмаков этих колонн определяется по формуле:
Н1 = Р1 / (Δ р2 - Δ р1), где
Р1 – ожидаемое давление на устье скважины;
Δ р2 - min значение градиента давления разрыва пласта для интервала ниже башмака кондуктора (промежуточной обсадной колонны);
Δ р1 – ожидаемое значение градиента гидростатического давления газированного бурового раствора в случае газопроявления в процессе бурения под очередную обсадную колонну.

По мере разработки залежи пластовое давление падает и приближается к гидростатическому. Вследствие этого появляется возможность уменьшать глубину установки башмаков обсадных колонн оборудованных ПВО, а конструкция скважин упрощается и становится менее металлоемкой.
Методика прогнозирования глубины спуска обсадных колонн, использующая эмпирические данные, служит основой проектирования конструкций скважин в США. Глубины спуска колонн выбираются из условий предупреждения гидроразрыва горных пород и несовместимости отдельных интервалов по условиям бурения. Аналогичный подход к определению зон крепления скважин принят в настоящее время в РФ.
При этом соблюдается еденный принцип выбора конструкции скважин – совместимость отдельных интервалов геологического разреза по горно-геологическим условиям бурения.

Для выбора числа обсадных колонн
(зон крепления)
используют
совмещённый график
изменения пластового давления,
давления гидроразрыва пород и
гидростатического давления столба бурового раствора,
построенных на основании исходных данных в прямоугольных координатах глубина – эквивалент градиента давления.

Эквивалент градиента давления - это та относительная плотность некоторой жидкости, столб которой на глубине h создает давление равное давлению пластовому (поровому) Рпл, гидроразрыва Ргр или столба бурового раствора Рбр

Эквиваленты градиентов
пластового давления;
давления гидроразрыва;
гидростатического
давления столба бурового раствора по глубине
определяются по формулам:

где ρ эпл, ρ эгр и ρ эбр - эквиваленты градиентов:
- пластового давления Рпл (МПа),
давления гидроразрыва Ргр (МПа) и
гидростатического давления столба бурового раствора Р6р (МПа) соответственно;
h - глубина залегания рассматриваемого горизонта, м.

В исключительных случаях, при полном отсутствии промысловых данных, допускается использовать эмпирическую зависимость:
Ргр = 0,083 Н + 0,66 Рпл,
где
Ргр – давление гидроразрыва пластов;
Н – глубина определения гидроразрыва;
Рпл – пластовое давление на глубине определения давления гидроразрыва.

Величины Рпл, Ргр или определяют на основании данных промысловых исследований, или прогнозируют.
В интервалах залегания высокопластичных пород (например, галита при высоких давлении и температуре) вместо Рпл для определения ρэпл может быть использовано боковое горное давление.
В интервалах интенсивных поглощений бурового раствора, ликвидировать которые в процессе бурения не удается, вместо Рэгр при определении ρэп, можно использовать давление, при котором происходит интенсивное поглощение.

Определение зон совместимости,
числа обсадных колонн и
глубин их спуска
осуществляют в следующей последовательности:
1 - По литологической характеристике разреза выделяют интервалы с аномальным пластовым (поровым) давлением
2 -Для этих интервалов находят значения эквивалентов градиентов пластовых давлений

3 - По литологической характеристике разреза выделяют интервалы со значительными отличиями в давлениях гидроразрыва
4 - Для этих интервалов находят значения эквивалентов градиентов давлений гидроразрыва

5 - Параллельно оси ординат проводят линии AB, EF, KL, и OP через крайние точки эквивалентов градиентов пластового (порового) давления
6 - Параллельно оси ординат проводят линии CD, GH, MN, QS – через крайние точки кривой эквивалентов градиентов давления гидроразрыва

7 - Зоны ABCD, EFGH, OPQS являются зонами совместимых условий бурения
8 - Линии AB, EF, KL, и OP определяют граничные условия по пластовым давлениям
9 - Линии CD, GH, MN, QS определяют граничные условия по давлениям гидроразрыва
10 - Зоны совместимых условий бурения являются зонами крепления скважины обсадными колоннами. Число зон крепления соответствует числу обсадных колонн.
11 - Глубину спуска обсадной колонны (установки башмака) принимают на 10-20 м выше окончания зоны крепления (зоны совместных условий), но не выше глубины начала следующей зоны совместных условий.

12 - Плотность бурового раствора, применяемого при бурении в данной зоне крепления, должна находиться в пределах зоны совместных условий и отвечать следующим требованиям:
ИНСТРУКЦИЯ
ПО ПРЕДУПРЕЖДЕНИЮ ГАЗОНЕФТЕВОДОПРОЯВЛЕНИЙ И ОТКРЫТЫХ ФОНТАНОВ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ И РЕМОНТЕ СКВАЖИН В НЕФТЯНОЙ И ГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
РД 08-254-98
4. ТЕХНИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ ПО ПРЕДУПРЕЖДЕНИЮ ГАЗОНЕФТЕВОДОПРОЯВЛЕНИЙ И ОТКРЫТЫХ ФОНТАНОВ

4.8. Плотность бурового раствора при вскрытии газонефтеводонасыщенных пластов должна определяться для горизонта с максимальным градиентом пластового давления в интервале совместимых условий.
4.9. Плотность бурового раствора в интервалах совместимых условий бурения должна определяться из расчета создания столбом бурового раствора гидростатического давления в скважине, превышающего пластовое (поровое) давление на величину:
10-15 % — для скважин глубиной до 1200 м (интервалов от 0 до 1200 м), но не более 15 кгс/см2 (1,5 МПа);
5-10 % — для скважин глубиной до 2500 м (интервалов от 1200 до 2500 м), но не более 25 кгс/см2 (2,5 МПа);
4-7 % — для скважин глубиной

Глубина спуска
эксплуатационной колонны определяется способом заканчивания и эксплуатации скважины,
глубина спуска кондуктора – требованиями охраны источников водоснабжения от загрязнения, предотвращения осложнений при бурении под очередную обсадную колонну, обвязки устья скважины противовыбросовым оборудованием и подвески обсадных колонн

ИЗ
ПРОЕКТОВ

Грифоны и межколонные проявления
Грифон - внезапный прорыв на поверхность флюида (чаще всего газа), движущегося под большим давлением по затрубному пространству буровой скважины.