2017-12-14
781
Гидравлический метод очистки бурового раствора с помощью центрифуги отечественного производства марки ОГШ-50 54
Гидравлический метод очистки бурового раствора с помощью центрифуги зарубежного производства марки SWACO - 518 59
Анализ центрифуг ОГШ-50 и SWACO-518. 61
Обоснование и расчет профиля проектной скважины 62
Обоснование выбора типа промывочной жидкости и свойств ее для бурения различных интервалов проектной скважины... 66
Обоснование выбора способов бурения по интервалам глубин, разработка режима бурения проектной скважины и выбор гаммы долот (и колонковых снарядов) 70
Выбор и расчет компоновок бурильной колонны для бурения различных интервалов.. 74
Обоснование выбора реагентов для химической обработки и материалов для приготовления и регулирования свойств промывочной жидкости.. 78
Гидравлический расчет промывки скважин по интервалам глубины... 87
12. Обоснование выбора оборудования для бурения проектной скважины и разработка плана размещения его и обвязки.. 93
13. Обоснование выбора аппаратуры для контроля процесса бурения, положения оси скважины, свойств промывочной жидкости и состояния скважины... 99
Безопасность и экологичность проекта.. 101
Вопросы гражданской обороны объекта.. 122
Экономическая оценка проекта.. 135
Заключение.. 156
Список использованных источников.. 157
ПРИЛОЖЕНИЯ.. 159
ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
ОПЗ – обработка призабойной зоны
РД – руководящий документ
ООО – общество с ограниченной ответственностью
УНИРС – учебная научно-исследовательская работа студента
НКТ – насосно-компрессорные трубы
ГТН – геолого-технический наряд
ТЭП – технико-экономические показатели
СПО – спускоподъемные операции
НГДУ – нефтегазодобывающее управление
ГРП – гидроразрыв пород
ПНП – повышение нефтеотдачи пластов
ГИС – геофизические исследования скважин
МРП – межремонтный период
Квадрат – общепринятое обозначение ведущей бурильной трубы
УБТ – утяжеленные бурильные трубы
ЛБТ – легкосплавные бурильные трубы
ЭЦН – электроцентробежный насос
РТ – республика Татарстан
t° – термометрия, метод ГИС
РГД – расходомер глубинный дебитомер, метод ГИС
СГТД – скважинный гамма дефектоскоп толщиномер, метод ГИС
ПЗП – призабойная зона пласта
ОЗЦ – ожидание затвердевания цемента
В/Ц – водоцементное отношение
ГОСТ – государственный стандарт
БПО – база производственного обслуживания
ВЗД – винтовой забойный двигатель
ПВО – противовыбросовое оборудование
ЧС – чрезвычайные ситуации
ЛЭП – линии электропередач
ПРР – погрузочно-разгрузочные работы
АСДНР – аварийно-спасательные и другие неотложные работы
ГО и ЧС – гражданская оборона и чрезвычайные ситуации
УВД – управление внутренних дел
ОВД – отдел внутренних дел
КЧС – комиссия по чрезвычайным ситуациям
РСЧС - единая государственная система предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций
ГСМ – горюче-смазочные материалы
СОО – средства очистки оборудования
ЗС – защитные сооружения
СИЗ – средства индивидуальной защиты
ПУ – пункт управления
РФ – Российская федерация
НДП – нефтедобывающая промышленность
НИР – научно-исследовательские работы
ОКР – опытно-конструкторские работы
ИД – индекс доходности инвестиций
ЧД – чистый доход
ЧДД – чистый дисконтированный доход
NV – net value, тоже, что и ЧД
NPV – net present value, тоже, что и ЧДД
PI – profitability index, индекс доходности
NPVR – net present value ratio, тоже, что и ЧДД
ИДК – индекс доходности капитальных вложений
ИДД – дисконтированный индекс доходности
ИДДК – дисконтированный индекс доходности капитальных вложений
ДРР – дисконтированный срок окупаемости
КНБК – компоновка низа бурильной колонны
РУО – растворы на углеводородной основе
ПАНГП – полиакрилонитрил глубокой степени полимеризации
КМЦ – карбоксиметилцеллюлоза
ГПАА – гидролизованный полиакриламид
СМАД – смазывающая добавка
ПАА – полиакриламид
СНС – статическое напряжение сдвига
РН – показатель щелочности
ПЗР – подготовительно-заключительные работы
ВВЕДЕНИЕ
Нефтяная и газовая промышленность России является основой ее экономики и обеспечивает большую часть валютных поступлений в страну. Естественно, что данному сектору экономики уделяется самое пристальное внимание на всех уровнях исполнительной и законодательной власти. В то же время, предприятия топливно-энергетического комплекса сильно зависят от конъюнктуры мирового нефтяного рынка. В недавние времена кризиса рынка нефти произошло катастрофическое падение капитальных вложений в отрасль, прежде всего отразившееся на буровых предприятиях. Многие нефтяные компании вывели из своего состава буровые предприятия, как требующие больших капиталовложений. В этой связи необходимо совершенствовать и разрабатывать новые технологические процессы бурения и заканчивания скважин, тем более, что новые месторождения часто приурочены к сложно построенным залежам с трудно извлекаемыми запасами, которые без применения новейших методов и технологий просто не дадут результата.
В ближайшие годы в области строительства скважин наиболее перспективными направлениями будут новые технологии вскрытия продуктивных горизонтов, расширение применения электробуров и винтовых забойных двигателей, возрастет объем бурения скважин с горизонтальным и многозабойным окончанием и др.
Республика Татарстан остается одним из ведущих нефтяных регионов Российской Федерации, где добывается около 6% от общего объема добычи по России. Разведка и добыча нефти в республике имеют многолетнюю историю, начало которой положило открытие в 1943 году Ромашкинского, в 1944 году Бавлинского месторождений. В недрах Татарстана сосредоточены самые большие начальные ресурсы углеводородного сырья на территории Волго-Уральской нефтегазоносной провинции, которые составляют более 4
млрд. тонн. Мощная сырьевая база позволила обеспечить высокие темпы развития нефтедобычи в республике. За прошедший период из недр республики извлечено более 3 млрд. тонн нефти.
Нефтяная промышленность Татарстана за немногим более 60 лет после открытия первого промышленного месторождения нефти пережила рост, стабилизацию и последующее падение добычи нефти. С 1950 по 1957 гг. добыча нефти увеличилась в 27 раз - с 867 тыс. т. до 23,3 млн. тонн. В результате, нефтедобывающая промышленность республики вышла на первое место в стране по уровню добычи нефти и удерживала это место в течение 17 лет (1957-1973 гг.). В 1971 году впервые в истории Волго-Уральской нефтегазоносной провинции был извлечен первый миллиард тонн нефти с начала разработки нефтяных месторождений Татарстана. Если на это потребовалось около 30 лет, то на добычу второго миллиарда ушло всего 10 лет. С 1995 г., после 19 лет непрерывного падения добычи, вновь наступил период ее стабилизации на уровне около 25 млн. т/год. Таким образом, нефтяная промышленность Татарстана за время своего развития прошла три стадии освоения ресурсов: первая — стадия ввода в разработку и роста добычи (1943- 1969 гг.); вторая - стадия стабильной добычи нефти (1970-1976 гг.); третья – стадия падающей добычи нефти (1977-1995 гг.); и вступила с 1995 года в четвертую стадию стабилизации добычи на оптимальном уровне (поздняя стадия, период после отбора примерно 80% извлекаемых запасов).
На сегодняшний день крупнейший недропользователь Республики Татарстан - ОАО «Татнефть», более 65% всей своей добычи получает на «старых» месторождениях, степень выработанное™ которых перевалила за 80%. К настоящему времени на уникальном Ромашкинском месторождении уже добыто 85% от начальных извлекаемых запасов. Среднесуточный дебит снизился более чем в 11 раз, а обводненность увеличилась с 27 до 86%. Со времени, когда степень выработанности Ромашкинского месторождения составляла 30%, эксплуатационные затраты на тонну добычи выросли в 9,6 раза.
Масштабное и системное применение новых технологий и техники бурения, вскрытия пластов, внедрения методов увеличения нефтеотдачи пластов, детализации геологического изучения разреза и территорий пока позволяют ОАО «Татнефть» за последние пять лет обеспечить прирост запасов нефти в объеме, превышающем среднегодовую добычу нефти в 1,5 раза, в т. ч. за 2003 год в 1,2 раза, что подтверждено данными аудита Миллер ЭндЛентц.
Прирост запасов возможен только при увеличении поисково-разведочного бурения.
1. Исходные данные для проектирования
Таблица 1.1 – Исходные данные для проектирования
| №№ пп | Наименование | Звание |
| Номер скважины, строящейся по проекту | ||
| Месторождение | Ромашкинское | |
| Цель бурения и назначение скважины | эксплуатация | |
| Проектный горизонт | Пашийский | |
| Проектная глубина, м основной ствол: -по вертикали -по стволу | ||
| Вид скважины | Наклонно-направленная | |
| Тип профиля | Наклонно-направленный | |
| Альтитуда ротора, м. | ||
| Максимальный зенитный угол, град. | 16,4 | |
| Глубина по вертикали кровли продуктивного (базисного) пласта, м. | ||
| Способ бурения | Ротор, ГЗД | |
| Вид привода | электрический | |
| Тип буровой установки | БУ-2500 | |
| Конструкция скважины -направление -кондуктор -эксплуатационная | диаметр, мм глубина, м 324 40 245 350 146 1637 |
2. Общие сведения о районе буровых работ
Район Ромашкинского месторождения покрыт сетью шоссейных и грунтовых дорог, через которые могут выполняться круглогодичные грузовые перевозки с выходом на шоссейные дороги федерального значения. По ним же могут осуществляться транспортная связь с железнодорожными станциями г.г. Альметьевск, Бугульма, Набережные Челны и аэропортами.
Буровые работы будут производиться силами филиала ОАО «Татнефть-Бурение» Альметьевским УБР, база которого расположена в городе Альметьевск. Транспортировка грузов и персонала бригад будет осуществляться вахтовым транспортом. Рабочие вышкомонтажной и буровой бригад работают по графику смены вахт через 15 дней при 12 часовом рабочем дне. Для проживания на буровой будут установлены жилые вагончики из расчета нахождения на буровой одновременно двух вахт. Снабжение проектируемой скважины технической водой будет производиться через водопровод длинной 300 м. энергоснабжение проектируемой скважины будет осуществляться от ЛЭП 3-х проводной.
Для района характерен довольно пересеченный холмистый рельеф с наличием ассиметричных широких плато, перемежающихся относительно глубокими долинами. Климат района резко континентальный: холодная зима сильными ветрами, с промерзанием почвы до 1,5 м и теплое лето. Средняя температура зимних месяцев -10,70÷-14,50 С, летних +18,50÷+19,50 С. Среднее атмосферное давление 730-735 мм.рт.ст.
Нефтяная и газовая промышленность Республики Татарстан является основой ее экономики и обеспечивает большую часть валютных поступлений в республику. Естественно, что данному сектору экономики уделяется самое пристальное внимание на всех уровнях исполнительной и законодательной власти.
В то же время, предприятия топливно-энергетического комплекса сильно зависят от конъюнктуры мирового нефтяного рынка. В настоящее время во время кризиса рынка нефти произошло падение капитальных вложений в отрасль, прежде всего отразившееся на буровых предприятиях. Многие нефтяные компании вывели из своего состава буровые предприятия, как требующие больших капиталовложений. В этой связи необходимо совершенствовать и разрабатывать новые технологические процессы бурения и заканчивания скважин, тем более что новые месторождения часто приурочены к сложно построенным залежам с трудно извлекаемыми запасами, которые без применения новейших методов и технологий просто не дадут результата.
3. Основные итоги деятельности бурового предприятия за последние годы и задачи на ближайшее пятилетие
В ОАО «Татнефть» осуществляется непрерывное совершенствование организации буровых работ. И с 1 сентября 2000 года здесь действует новая вертикальная структура управления бизнесом буровых работ. Во главе ее стоит Управляющая компания ООО «Татнефть - Бурение». В состав компании ныне входят Азнакаевское, Елабужское, Нурлатское и Альметьевское управления буровых работ, ООО Лениногорское управление тампонажных работ, ООО «Татбурсервис», ООО «Татбурмонтаж» и Управление технологического сопровождения бурения горизонтальных скважин НПО ООО «Горизонт».
Целью создания новой компании стала реализация в кратчайшие сроки перспективных планов ведения буровых работ на принципиально новом уровне. Под этим понимается, в частности, переход на мобильные установки, безамбарный метод бурения, применение новейших систем очистки, решение экологических проблем, бурение скважин на депрессии и равновесии. Главная задача при этом остается прежней - строительство нефтяных и газовых скважин. Но можно сказать, что в долгой истории бурового дела в Республике Татарстан наступил переломный момент: осуществлен переход от погони за высокими темпами к качеству строительства скважин.
Проблема в том, что месторождения находятся на поздней стадии разработки и требуют новых передовых подходов к качеству строительства скважин.
За годы существования в Татарстане буровой отрасли производства сдано в эксплуатацию более 45 тысяч скважин, пробурено более 70 млн м горных пород. И ныне ежегодно бурится 800 тыс. м горных пород и сдается в эксплуатацию более 530 скважин.
Для решения поставленных перед компанией задач она располагает всем необходимым оборудованием. Более 50 буровых бригад имеют в своем распоряжении 130 буровых установок грузоподъемностью от 50 до 175 т. Действуют два комплекса оборудования для реализации технологии бурения на депрессии. Используется упомянутая уже система трехступенчатой очистки для регенерации промывочной жидкости, где применяется оборудование отечественных и зарубежных фирм. Цементировочные агрегаты, смесительные машины, цементовозы, лаборатории качества цемента также имеются в необходимом количестве, и они очень важны для полноценного производства работ. При навигационном сопровождении горизонтальных скважин незаменимы телеметрические системы с гидравлическим каналом связи. Они позволяют оперативно управлять траекторией ствола скважины в процессе бурения. Имеется восемь комплексов таких телесистем. А само бурение скважин производится гидравлическими забойными двигателями. Сервисные организации позволяют содержать все имеющееся оборудование в исправном состоянии. Представляет особый интерес технико-технологическое новшество, успешно освоенное работниками УК ООО «Татнефть - Бурение» и не имеющее аналогов в мировой практике. Это само оборудование и технология локального крепления скважин, предназначенные для борьбы с зонами катастрофического поглощения жидкостей. Профильные перекрыватели из стальных обсадных труб изолируют зоны осложнения, и, таким образом, перекрытие осуществляется без цементирования, позволяя при этом сохранять исходный диаметр скважины. Особое значение в деятельности УК ООО «Татнефть - Бурение» приобретает повышение качества строительства скважин. При этом система контроля качества - это целый комплекс операций, позволяющий отслеживать характеристики качества на всех этапах выполнения контрактных обязательств.
Для обеспечения высокого качества строительства скважин первостепенное значение имеет применение новых технологий в бурении. Постоянное совершенствование технологических ноу-хау дает возможность не только повышать качество ведения буровых работ, но и обеспечивать эффективность вложения средств в бурение новых скважин. Компания осуществляет бурение различных типов нефтяных и газовых скважин любой сложности и глубиной до трех тысяч метров. В ее технологическом арсенале бурение наклонно направленных скважин, бурение скважин с горизонтальным участком ствола, бурение многозабойных горизонтальных скважин, бурение со вскрытием продуктивных пластов в условиях депрессии, бурение на битумные отложения.
К примеру, бурение наклонно направленных скважин доказывает свою целесообразность в густонаселенных районах, там, где имеются ограничения по использованию земельных участков. К тому же метод устраняет необходимость монтажа дополнительных буровых установок, что дает существенную экономию времени. Современные научные разработки, передовые оборудования и практика позволяют обеспечивать оптимальный профиль для каждой скважины. Почти все скважины бурятся наклонно направленными при кустовом бурении. Все это способствует безаварийной проводке и длительному сроку эксплуатации скважин.
Специалисты ООО УК «Татнефть - Бурение» были в числе первых среди тех, кто в нашей стране освоил методы бурения горизонтальных и многозабойных скважин. Первые семь горизонтальных скважин были пробурены в республике в 1976 - 1978 годах. Сегодня компания имеет все необходимое для бурения горизонтальных скважин - навигационные системы, забойные двигатели с изменяемой геометрией, различные типы компоновки низа буровой колонны. В этой сфере действует собственная сервисная компания - НПО ООО «Горизонт». Накопленный опыт позволяет сегодня успешно проводить стволы в пластах небольшой мощности, даже в коридоре плюс-минус один метр. Ныне осуществлен полный переход на двухэтапный цикл строительства горизонтальных скважин с
предварительным спуском обсадной колонны под кровельную часть продуктивного пласта и последующим вскрытием коллекторов долотами малого диаметра с применением легких полимерных, полисахаридных или глинистых растворов.
Ежегодно увеличивается доля горизонтального бурения в общем объеме буровых работ. Наряду с горизонтальным бурением на карбон, ставшим уже традиционным за последние годы, отработана технология прохождения неустойчивых кыновских глин под большим углом в ламинарном режиме течения промывочной жидкости, что дает возможность бурения горизонтальных скважин на девонские отложения. Дебит нефти по таким скважинам кратно, иногда в десятки раз, выше, чем на обычных наклонно направленных скважинах. Ежегодно бурится более 50 горизонтальных скважин. Надежно освоена технология бурения многозабойных горизонтальных скважин, имеющих разветвления в виде двух и более стволов. Так пробурена уникальная четырехствольная скважина № 8249 ГР на Турнейский горизонт.
УК ООО «Татнефть - Бурение» сегодня является одной из немногих компаний в Российской Федерации, владеющих технологией бурения на депрессии. Эта технология предусматривает поддержание давления в призабойной зоне ниже, чем давление вскрываемого объекта. С этой целью для вскрытия нефтяных пластов с давлением ниже гидростатического депрессия между забойным и пластовым давлением поддерживается искусственно за счет насыщения нефти газовой смесью с повышенным содержанием азота, который не образует взрывоопасных соединений. Применение данной технологии сопряжено с определенными техническими и технологическими трудностями. Задача в том, чтобы поддерживать отрицательное давление на пласт на протяжении всего процесса бурения. Специалисты компании осуществляют весь комплекс работ по этой технологии самостоятельно, без привлечения сторонних организаций.
Ежегодно в условиях депрессии пробуривается более 20 скважин. По оценкам специалистов, геологические ресурсы битумных отложений на месторождениях Татарстана составляют от 1,5 до 7 млрд т. Эти запасы открывают дополнительные перспективы в добыче углеводородного сырья. Вот почему руководством ОАО «Татнефть» в 2005 году была поставлена задача: приступить к полномасштабной разработке тяжелых, высоковязких и битумных нефтей. От буровиков это потребовало освоения новых подходов к разбуриванию месторождений. Полезным оказался и опыт проведения подобных работ, осуществлявшихся еще в 1970-е годы. Сложность добычи природных битумов заключается в том, что они расположены близко к поверхности - на глубинах от 80 до 200 м. Особенность новой технологии для добычи битумов заключается в том, что в каждом случае требуется пробурить не одну, а две, причем - горизонтальные, скважины. Пробуренные скважины, одна из которых является паронагнетательной, а вторая - добывающей, предназначены для реализации технологии парогравитационного воздействия на пласт отложений природных битумов. Обе они выходят на поверхность, причем вторая располагается на пять метров ниже первой, повторяя ее профиль. В мировой практике до настоящего времени считалось почти аксиомой, что при бурении на битумы неглубокого залегания невозможно выполнять горизонтальные скважины с вертикальных буровых установок. Однако специалисты ООО «Татнефть - Бурение» славятся своими ноу-хау, и они на практике опровергли общее предубеждение. Были пробурены уникальные пары горизонтальных скважин с выходом на поверхность в заданной точке. Длина стволов по битумным отложениям составила более 300 м. Подобные достижения открывают широкие перспективы в области разработки битумных месторождений.
Сочетание оптимальной структуры предприятия, эффективной системы управления проектами с передовой техникой и технологией в соединении с опытом и высокой квалификацией персонала обеспечивают оказание
профильных услуг на качественно новом в отечественной практике уровне.
Начиная с 2002 года силами УК ООО «Татнефть - Бурение» проводится восстановление ранее пробуренных скважин методом зарезки боковых стволов, позволяющим снизить затраты на 20 - 35 процентов на достижение запланированного дебита по сравнению со строительством новых скважин.
С целью снижения затрат при строительстве новых скважин с 2006 года ведется бурение скважин малого диаметра на башкирские отложения.
В настоящее время большая часть месторождений в Татарстане находится на поздней стадии разработки, осложнений высокой степенью выработки запасов нефти и обводненностью продуктивных пластов. Наиболее эффективными направлениями бурения для разработки данных месторождений является бурение на депрессии и многозабойное бурение.
В целом за счет применения новых технологий в бурении за пять последних лет средний дебит новых скважин вырос в среднем в 1,7 раза.
В 2008-2012 гг. объём бурения должен возрасти в среднем на 6-7%, при этом эксплуатационный фонд должен вырасти на 12-13%, как за счёт вновь пробуренных, так и ввод из бездействия старых скважин. Соответственно, реализация данных задач должна послужить увеличению показателя дебита.
4. Основные сведения о геологическом строении месторождения, газонефтеводоносности, степени геологической изученности, горно-геологических условиях бурения скважин
Тектоника
Альметьевская площадь расположена в северо-западной части Ромашкинского месторождения приуроченного к наиболее возвышенной части южного купола Татарского свода. В современном плане свод купола наиболее часто выделяется по поверхности кристаллического фундамента терригенным отложением девона, ограничиваясь разновозрастными прогибами и структурными уступами. Структурный план терригенного девона, также как и поверхность кристаллического фундамента в пределах сводовой части купола расчленен сравнительно слабо. Существенно отличаются от структурных планов терригенного девона и нижнего карбона. Они имеют террасовидное строение и резко дислоцированы. Осложнены многочисленными поднятиями различной амплитуды. Структурный план среднекаменноугольных отложений имеет много общего со структурными планами нижележащих горизонтов карбона и карбонатного девона, хотя между ними имеется и существенные отличия. Отложения среднего карбона характеризуются также террасовидным строение с погружением к северу и востоку. Фиксируется по нижележащим отложениям многочисленные поднятия в среднем карбоне существенно или совсем снивелированы. Удается проследить лишь поднятия северо-западного простирания.
Несмотря на значительную нивелировку структурного плана, прогибы, разделяющие поднятия сохраняются. Нижнепермские отложения, в общем, на данной территории характеризуются террасовидным строением.
4.2 Литолого-стратиграфическая характеристика разреза
Таблица 4.1 – литолого-стратиграфическая характеристика разреза
| Глубина залегания, м | Стратиграфическое подразделение | Горная порода | |||
| название | индекс | краткое название | |||
| от | до | ||||
| Четвертичная система | Q | суглинки | |||
| Верхняя пермь | P2 | глины алевролиты | |||
| Нижняя пермь | P1 | доломиты известняки ангидриты | |||
| Верхний карбон | C3 | доломиты известняки | |||
| Мячковский+Подольский +Каширский горизонты | C3 mc+pd+kr | известняки доломиты | |||
| Верейский горизонт | C2 vr | известняки алевролиты | |||
| Башкирский ярус | C2 bs | известняки | |||
| Намюрский горизонт | C2 nm | известняки | |||
| Серпухово-окский горизонт | C1 srp+ok | известняки доломиты | |||
| Тульский+Угленосный горизонты | C1 tl+bb | песчаники алевролиты | |||
| Турнейский ярус | C1 t | известняки доломиты | |||
| Верхнее-Фаменский+ Нижнее-Фаменский-Аскынский подъярус | D3 Fm+ak | известняки доломиты | |||
| Мендымский+Доманиковский +Шугуровский горизонты | D3 mnd+sml+srg | известняки доломиты | |||
| Кыновский горизонт | D3 kn | песчаники алевролиты | |||
| Пашийский горизонт | D3 pch | песчаники алевролиты аргиллиты |
