Бурение на депрессии реферат
Обновлено: 02.07.2024
Бурение скважин на депрессии (UBD)- это технология бурения с отрицательным дифференциальным давлением в системе скважина-пласт, когда пластовое давление превышает давление столба жидкости в скважине.
Бурение скважин на депрессии (UBD)- это технология бурения с отрицательным дифференциальным давлением в системе скважина-пласт, когда пластовое давление превышает давление столба жидкости в скважине.
В этих условиях фильтрат бурового раствора, жидкость глушения и тд не попадают в продуктивный пласт, что не приводит к ухудшения коллекторских свойств пласта.
При создании депрессии на пласт в скважину будет поступать пластовый флюид (газ, нефть, вода) с различным дебитом.
Дебит флюида зависит от значения депрессии и коллекторских свойств пласта.
Обычно продуктивность пласта определяют в результате проведения комплексных газогидродинамических, гидрогеологических и геофизических исследований после его вскрытия и в законченной бурением скважине.
Бурение скважин на депрессии позволяет:
- минимизировать загрязнение пласта, в тч призабойной зону пласта (ПЗП);
- обеспечить одновременное повышение коэффициента извлечения нефти (КИН) и притока, в связи с минимизацией повреждения коллекторов;
- увеличить показатель проходки на долото и увеличить механическую скорости бурения, в связи со снижением угнетающего давления на забой скважины;
- снизить отрицательное воздействие бурового раствора на его коллекторские свойства.
Технология депрессивного бурения позволяет эффективно поддерживать (регулировать) заданное дифференциальное давление в системе скважина - пласт, что снижает вероятность поглощения промывочной жидкости, флюидопроявления, осыпей, обвалов и других осложнений ствола скважины.
Агента при использовании этой технологии применяют:
- раствор низкой плотности, к примеру, воду или нефть;
- аэрированные растворы, газифицированные воздухом, азотом, природным газом или даже отходящие газы двигателей внутреннего сгорания (ДВС).
При использовании технологии бурения на депрессии дебит скважины вырастает в разы.
Эффективность этой технологии снижает ее высокая стоимость.
Бурение на депрессии не всегда допустимо.
Допустимая депрессия на стенки скважины при бурении не должна превышать 10-15 % эффективных скелетных напряжений (разность между горным и поровым давлением пород).
При освоении скважин допустимая депрессии определяется из условия обеспечения устойчивости призабойной зоны пласта и сохранности цементного кольца за обсадной колонной.
Депрессия в 10-15 % эффективных скелетных напряжений пренебрежимо мала, в других случаях - велика или даже недопустимо велика.
К примеру, на истощенных месторождениях (особенно газоконденсатным и газовым), где падение пластового давления к первоначальному уровню доходит до 4 раз, использование этой технологии возможно с учетом величины коэффициента аномального давления пластов (kа) в зависимости от глубины.
для kа = 0,5 - 1,0 минимальная глубина составит примерно 1 км, для kа = 1,5 - не менее 2,5 км, kа = 2,0 - более 4 км.
В настоящее время наиболее распространено бурение на репрессии, когда давление столба жидкости в скважине превышает пластовое давление.
Вскрытие пласта происходит за счет циркуляции бурового раствора средней плотности 1,2 - 1,3 т/м 3 .
Бурение на репрессии эффективно на скважинах незначительной глубины и в неустойчивых грунтах.
Недостатком является относительно быстрое снижение дебита.
За 20 лет продуктивность добычи может снижаться в интервале 5 - 60 раз из-за быстрого падения скважинной проницаемости забойного пласта (ПЗП).
Это происходит при кольматации (закупоривании), независимо от используемого инструмента и типа бурового оборудования.
Задание: Изучить схему обвязки оборудования при бурение на депрессии.
Мировая тенденция истощения природных запасов углеводородов требует применения более совершенной техники и технологии бурения скважин, так как традиционное бурение уже не позволяет, в достаточной мере, удовлетворить потребности в качестве вскрытия продуктивных пластов. Возникает такая проблема, как вторжение бурового раствора в коллектор (рис. 1). Фильтрат, проникая в пласт, существенно снижает его фазовую проницаемость, что приводит к резкому уменьшению притока флюидов.
Актуальность проблемы получения максимального дебита, соответствующего вскрытой мощности и проницаемости коллектора, несомненна и должна решаться путем применения таких технологий, которые позволяют исключить проникновение рабочих жидкостей и их фильтратов в продуктивный пласт.
В некоторых случаях лучшим решением является не новая технология, а новое применение уже известных технологий. Хорошим тому примером является технология бурения при пониженном гидростатическом давлении в стволе скважины (бурение на равновесии или на депрессии). Ранее такой метод использовался для решения проблем, возникающих в процессе бурения. Вместе с тем, его можно также эффективно использовать для открытия дополнительных запасов, увеличения дебита, и повышения общей рентабельности месторождений
Сущность данной технологии заключается в создании в период вскрытия продуктивного пласта и последующего времени заканчивания скважины условий, не допускающих превышения забойных давлений над пластовым давлением вскрываемого горизонта.
При бурении на депрессии акцент делается на защите пластов от повреждений, особенно в истощённых пластах с низким давлением. Провоцируя приток из пласта во время бурения (рис. 2), предотвращается появление скин-эффекта и соответствующего отрицательного воздействия на производительность скважины и отдачу пласта. Пониженное давление в стволе скважины также увеличивает скорость проходки, удлиняет срок службы долота и предотвращает потерю бурового раствора в породу, сводя к минимуму вероятность прихвата под действием перепада давлений. Общий результат: увеличение производительности скважины и отдачи пласта.
Для бурения скважин на депрессии необходимо следующее дополнительное оборудование:
| Рис 3. Вращающийся превентор |
| Рис 4. Автоматизированный штуцерный манифольд: 1- блок управления, 2-массовый расходомер, 3-штуцер, 4- флюид из скважины. |
Автоматизированный штуцерный манифольд (рис. 4). Манифольд оснащен двумя штуцерами, при этом один может использоваться постоянно, а второй-в аварийной ситуации. Массовый расходометр установлен на манифольде, после штуцеров по ходу тока флюида и собирает данные (массовый и объемный расход, а также плотность и температуру бурового раствора) в затрубном пространстве в режиме реального времени, а периодичность отбора проб составляет несколько раз в секунду. Эти данные направляются на интеллектуальный блок управления системы. Блок интеллектуального управления включает в себя все компоненты для сбора необходимых данных в целях измерения и анализа физических свойств, включая реагирование на неблагоприятные ситуации в скважине. Блок использует алгоритмы для идентификации поминутного притока и поглощений раствора в скважине; кроме того, он способен различать вспучивание/смятие пород в стволе и более серьезный приток/поглощение раствора и передает эти данные оператору и на резервные интерфейсы. При работе в автоматическом режиме блок интеллектуального управления также управляет буровыми штуцерами для регулировки противодавления при необходимости.
Технологическая схема расположения дополнительного оборудования для бурения на депрессии показана на рисунке 5.
| Рис 5. Технологическая схема: 1-вращающийся превентор, 2-автоматизированный штуцерный манифольд, 3-буровой манифольд, 4- дегазатор, 5-система сжигания, 6-выход на вспомогательный сепаратор, 7-подача на систему очистки. |
| Рис 6. Мембранный генератор азота |
В состав системы производства газа входят мембранные генераторы азота мобильного и контейнерного исполнения, рассчитанные на работу в широком диапазоне внешних условий при низком и высоком расходе азота
Наиболее важным преимуществом бурения при пониженном гидростатическом давлении в стволе скважины является положителньое влияние этой технологии на работу пластов и ценность месторождения в целом. Использование этого метода проходки может выражаться в значительном уменьшении пластовых повреждений, а также повышении производительности скважины и суммарной добычи. По мере улучшения и развития средств бурения на депрессии изменяются также и задачи использования этой технологии. Например, стало возможным в реальном времени изучать пласт в области прохождения бурового долота. Используя бурение с отрицательным дифференциалом давления в системе “скважина - пласт”, нефтегазовым предприятиям удается определять и решать задачи, связанные с сейсмическими разломами, продуктивными пластовыми зонами и режимами потоков. В результате исследователи получают более подробную информацию о пластах, что повышает эффективность их эксплуатации. Выгоды от использования этого метода, такие как продуктивные скважины, улучшение коэффициента охвата коллекторов и дополнительный уровень пластовых сведений будут в ближайшее время влиять на планы разработки месторождений. В результате возникнет возможность снижения числа скважин и уменьшения затрат на единицу разработки.
Основными преимуществами бурения на гибких трубах на депрессии являются:
- увеличение коэффициента отдачи продуктивных пластов;
- отсутствие необходимости остановки процесса бурения для наращивания труб, вследствие чего управляемая депрессия на пласт постоянна на всем протяжении бурения;
- сокращение материальных и финансовых затрат на проведение операций по освоению скважин;
- сокращение расхода материалов на буровые растворы и технологические жидкости;
- рост механической скорости бурения и показателей работы долот за счет снижения гидростатического давления на забой скважины;
| Рис 7. Колтюбинговый комплекс |
- снижение затрат времени и расхода материалов на борьбу с осложнениями и авариями (отсутствие поглощений, отсутствие прихватов, вызванных репрессией и т. д.);
- полная экологическая безопасность вскрываемых коллекторов и окружающей среды;
- снижение общего времени бурения и заканчивания скважин.
Бурение на депрессии с использованием гибких труб осуществляется в несколько этапов. На первом этапе бурится скважина до продуктивного пласта с использованием обычной буровой установки или подготавливается ствол старой скважины. На втором этапе осуществляется вскрытие и проводка ствола скважины в пределах продуктивного пласта на депрессии с использованием колтюбингового комплекса (рис. 7).
ГОСТ
Суть технологии бурения скважины на депрессии
Бурение скважины на депрессии – это технология бурения скважин с дифференциальным давлением в системе скважина-пласт, когда пластовое давление выше, чем давление столба жидкости в скважине.
Суть этого способа состоит в том, что процесс бурения осуществляется с отрицательным дифференциальным давлением между скважиной и пластом. Эта особенность позволяет производить процесс бурения, при котором фильтрат бурового раствора не способен проникнуть в сам пласт, что способствует сохранению коллекторских свойств, то есть пласт и призабойное пространство скважины практических не загрязняются. При бурении скважины на депрессии используются следующие растворы:
- Растворы с низкой плотностью, обычно это вода или нефть.
- Аэрированные растворы, которые подверглись газификации азотом, воздухом, природным газом или отходящими газами внутреннего сгорания.
Коллекторские свойства пласта – это свойства горных пород пласта, к которым относятся трещиноватость, каверзность, пористость, проницаемость, неоднородность и водонасыщенность.
Бурение скважин на депрессии начинается с проведения газогидродинамических, гидравлических, геидрогеологических и геофизических исследований. Данные исследования проводятся, как перед началом бурения скважины, так и после его завершения. Для создания депрессии в сначала в пласт закачивается специальный флюид, обычно это нефть или вода, иногда газ. Расход закачиваемого флюида зависит от показателей депрессии и коллекторских свойств пластов, которые вмещают в себя залежь полезного ископаемого. Допустимая депрессия на стенки скважин в этом случае не должна превышать 10 – 15% эффективных скелетных напряжений. У данного способа бурения есть несколько преимуществ, к которым относятся: возможность регулирования дифференциального давления между скважиной и пластом, что способствует снижению вероятности размыва, обвала и т.п.; уменьшение степени воздействия буровых растворов на коллекторские свойства пласта; увеличение степени извлечения полезного ископаемого; увеличение дебита скважин; увеличение скорости бурения и проходки. Главным и основным недостатком данного способа бурения является его высокая стоимость по сравнению с традиционными. Пример схемы процесса бурения на депрессии изображен на рисунке ниже.
Готовые работы на аналогичную тему
Рисунок 1. Схема процесса бурения скважины на депрессии. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Оборудование для бурения скважин на депрессии
Для осуществления процесса бурения скважин на депрессии возникает необходимость в использовании ряда дополнительного оборудования, к которому относятся:
- Вращающийся противовыбросный превентор. Данный агрегат используется в системе возврата бурового раствора, который отвечает за сдерживание восходящего потока во время процесса бурения. Превентор представляет собой ключевой фактор бурения скважины на депрессии, при установленном давлении. Превентор направляет буровой раствор через манифольд управления, который в свою очередь оснащен датчиками для получения информации о растворе.
- Автоматизированный штуцерный манифольд. Данный агрегат оснащен двумя штуцерами, один из которых может быть использован постоянно, а второй в случае возникновения аварийной ситуации. Расходометр установлен на манифольде, сразу после штуцеров по ходу потока флюидов. Его задача заключается в сборе информации в затрубном пространстве в реальном времени с периодичностью сбора несколько раз в секунду. Все полученные отправляются на блок интеллектуального управления, где вся информация обрабатывается.
- Мембранный сепаратор газа. Данный агрегат используется для извлечения азота из воздуха и его подачи в скважину с целью снижения статического давления жидкости ниже того уровня, который модно получить с помощью изменения плотности бурового раствора. В мембранного сепаратора газа входят мембранные генераторы азота контейнерного или мобильного исполнения, которые могут работать при различных внешних условиях.
В последнее время все чаще при бурении скважин на депрессии используют гибкие трубы. Преимуществами их использования являются: рост механической скорости бурения, из-за снижения гидростатического давления на забой скважины; увеличение отдачи продуктивных пластов; значительное сокращение расходов на технологические жидкости и буровые растворы; возможность осуществления процесса бурения без остановок; снижение финансовых и материальных расходов на мероприятия по освоению скважин.
Бурение на депрессии — современная технология строительства скважин, которая позволяет более эффективно разрабатывать сложные запасы.
При традиционном способе бурения плотность бурового раствора подбирают так, чтобы давление жидкости в скважине (забойное давление) было выше пластового. Столб бурового раствора задавливает нефть и газ, находящиеся в пласте, не позволяя им вырваться наружу и создать риск аварии.
Чтобы продолжать бурение дальше, нужно удерживать равновесие между поглощением раствора и притоком в скважину пластового флюида — давление в пласте и в скважине должно быть одинаковым. На практике забойное давление делают чуть ниже, позволяя нефти и газу поступать в скважину, но происходит это под жестким контролем, так, чтобы скважина не начала фонтанировать. В качестве промывочной жидкости обычно используют нефть, которая легче воды, иногда с добавлением азота для дополнительного снижения плотности. Это и есть бурение на депрессии. Оно дает возможность вскрывать значительно больше трещин, повышая эффективность разработки карбонатных трещиноватых коллекторов.
Однако это требует использования достаточно сложного и дорогостоящего оборудования. Чтобы загерметизировать устье скважины, не прекращая бурения и спуско-подъемных операций, используется роторно-устьевой герметизатор. Штуцерный манифольд позволяет регулировать давление в затрубном пространстве, откуда промывочная жидкость поступает на поверхность. Высокоточные расходомеры обеспечивают измерение всех параметров поступающей жидкости. А специализированное программное обеспечение обрабатывает данные, поступающие с датчиков, и контролирует весь процесс.
Еще одно преимущество технологии — возможность начать добычу уже в процессе строительства скважины. Речь идет о той нефти, которая поступает в скважину из пласта в процессе бурения. Ее излишки удаляют на поверхности. К примеру, во время работы на Арчинском месторождении уже в процессе бурения было получено 450 тонн нефти. Кроме того, используемое оборудование позволяет вводить скважины в эксплуатацию в течение двух суток после окончания бурения — в восемь раз быстрее, чем обычно. За это время на первой скважине было дополнительно получено еще 2700 тонн нефти.
Читайте также: