Бурение на депрессии статья

Содержание:

Nav view search

Понятие о бурении с депрессией на пласт

Из самого термина следует, что условия депрессии на пласт возникают каждый раз, когда эффективное циркуляционное давление бурового раствора, рабочей жидкости для заканчивания, интенсификации или ремонта скважины (гидростатическое давление столба жидкости плюс давление, развиваемое буровыми насосами при циркуляции или нагнетании жидкости, и сопутствующий перепад давления из-за сил трения) оказывается меньше, чем

эффективное поровое давление в продуктивном пласте.

За исключением случаев аномально высокого пластового давления, столб бурового раствора на водной основе создает избыточное противодавление на продуктивный пласт. При разбуривании горизонтов с аномально высокими пластовыми давлениями и использованием буровых растворов на водной или нефтяной основе условия депрессии на пласт создаются естественным путем. Такие условия характеризуются термином «бурение с притоком из скважины», если они возникают в ходе бурения. Этот метод успешно применялся при разбуривании таких формаций, как Austin Chalk в штате Техас и штате Луизиана, а также в Мексике, Китае, и в других регионах, где имеются продуктивные пласты с запасом энергоносителей и наличием сероводорода.

При достаточно низком пластовом давлении в скважине нельзя получить условия депрессии на пласт с использованием обычных буровых растворов на водной или нефтяной основе. В этих случаях для получения депрессии на пласт в циркулирующий буровой раствор вводится неконденсируемый газ, в результате чего понижается плотность бурового раствора. Этот метод часто называют «искусственным созданием условий депрессии на пласт». При вскрытии истощенных продуктивных пластов для достижения депрессии на пласт часто используется азот криогенного происхождения или полученный мембранным методом. Все более широкое распространение для получения условий депрессии на пласт получают рабочие агенты в виде пены, в основном потому, что стабильная пена имеет наиболее высокую выносную способность по сравнению с любой другой рабочей жидкостью при данной скорости подъема в кольцевом пространстве.

15RosNeft.ru Добыча и транспортировка нефти

Проблемы бурения с депрессией на пласт

При бурении горизонтальных или вертикальных скважин с депрессией на пласт или с

притоком из скважины наземное оборудование и противовыбросовое оборудование должно быть приспособлено к работе в режиме постоянной циркуляции.

Бурение горизонтальных скважин может осуществляться с избыточным (минимально избыточным) противодавлением или с депрессией на пласт. В некоторых случаях стандартные методы контроля за скважиной являются недостаточными. В процессе бурения горизонтального ствола скважины основное средство контроля за состоянием скважины (гидростатическое давление столба жидкости) может оказаться неэффективным в связи с наличием зон аномальных давлений, притока из продуктивного пласта, поглощений бурового раствора, применения метода бурения с депрессией на пласт.

Возможные проблемы при бурении горизонтальных скважин могут быть решены за счет использования более совершенных методов контроля за состоянием скважины. Наилучшей гарантией безопасности является применение наиболее совершенного противовыбросового оборудования и методов контроля за состоянием скважины.

При бурении некоторых горизонтальных скважин наблюдались поглощения бурового

раствора с интенсивностью до 100 галлон/мин при давлении на устье скважины 800 фунт/кв. дюйм или более. На других — была получена экономия затрат на буровой раствор в объеме до 200 тыс. дол. США за счет применения вращающегося превентора (RBOP) и метода бурения с депрессией на пласт.

Бурение горизонтальных скважин с притоком и бурение с депрессией на пласт являются различными методами бурения. Горизонтальный ствол скважины может действовать как газосепаратор. Посредством воздействия вертикального столба бурового раствора в скважине может создаваться расчетное избыточное или минимально избыточное

противодавление. Однако под действием мигрирующего газа большие пачки пластовой

нефти могут с большой скоростью вытесняться по направлению к поверхности. В процессе планирования методов контроля за состоянием скважины и мер по предотвращению выбросов, необходимо учитывать возможные динамические характеристики потока в скважине.

В каждом конкретном регионе при бурении горизонтальных скважин были разработаны свои методы контроля за состоянием скважины. Тем не менее, в большинстве случаев при бурении горизонтальных скважин необходимо применять специальное противовыбросовое оборудование и меры безопасности.

www.15rosneft.ru

научная статья по теме О методике расчета параметров бурения на депрессии при первичном вскрытии пласта горизонтальным стволом Геофизика

Цена:

Авторы работы:

Научный журнал:

Год выхода:

Текст научной статьи на тему «О методике расчета параметров бурения на депрессии при первичном вскрытии пласта горизонтальным стволом»

УДК 622.244 © В.Д. Горгоц, 2006

О методике расчета параметров бурения на депрессии при первичном вскрытии пласта горизонтальным стволом

В.Д. Горгоц (ТО «СургутНИПИнефть»)

Проблемы сохранения проницаемости продуктивных нефтегазовых пластов при их вскрытии являются актуальными и требуют разработки, а также внедрения новых технических решений при строительстве скважин. В настоящее время этим требованиям в определенной мере отвечает технология первичного вскрытия продуктивных пластов на депрессии. Она эффективна при проводке вертикальных, наклонно направленных, горизонтальных, многоствольных, многозабойных скважин и боковых стволов.

При бурении на депрессии необходимо не допустить значительного уменьшения забойного давления ниже пластового, чтобы исключить:

— разгазирование нефти в призабойной зоне пласта (ПЗП), следовательно забойное статическое давление промывочной жидкости рстлж должно быть больше давления насыщения нефти растворенным газомррг, т.е.рстж>ррГ;

— возникновение дополнительных напряжений и деформаций скелета ПЗП, ухудшающее фильтрационно-емкостные свойства (ФЭС) ПЗП и вызывающее необратимые деформации горной породы, соответственно теряется устойчивость стенок ствола; следовательно, забойное статическое давление промывочной жидкости должно быть больше давления на забое р при котором начнется нарушение устойчивости стенок ствола,

— создание положительного перепада давления в системе забой скважины — пласт (репрессия); следовательно, дополнительные давления, возникающие из-за гидравлических сопротивлений в затрубном пространстве при циркуляции промывочной жидкости в сумме с давлением столба промывочной жидкости не должны превышать пластовое давление рпл, т.е. рстж + ргсз рстлж + рг.с.з. (1)

При соблюдении условия (1) будет получен приток пластового флюида, в данном случае нефти и растворенного газа, из пласта в процессе его первичного вскрытия. Условие (1) применимо только в случае, если при вскрытии продуктивного пласта не возникнет необходимость проведения спускоподъемных операций (СПО). В противном случае в условии (1) будет введен параметр рст.п.ж+рспо (рспо — давление при проведении СПО).

В резултате получаем основное условие для бурения на депрессии

рпл > рстлж + рспо > рстлж + рг.сз > рстлж > ру.с.с > рр.г. (2)

При определении ограничений по максимально допустимой депрессии при первичном вскрытии продуктивных отложений в основном исходят из следующих критериев.

About drawdown drilling parameters design procedure at primary formation exposing by a horizontal wellbore

V.D. Gorgots (SurgutNIPIneft TO)

It is noted, that problems of preservation of permeability of productive oil-and-gas formations at their exposing are actual and demand design, and also introduction of new technical decisions at wells construction. It is shown, that technology of primary producing formation exposing at drawdown, which is effective at different type hole making, meets these requirements in full measure.

1. Согласно «Правилам безопасности в нефтяной и газовой промышленности» [1] разрешается проведение буровых работ с регулированием дифференциального давления на депрессии, не превышающей 10-15 % скелетных напряжений (разность между горным и пластовым (поровым) давлениями пород).

2. Сохранение устойчивости скелета продуктивного пласта под действием геостатического давления Арг согласно методике [2]. г

3. Предотвращение разрушения коллектора вследствие интенсивного выноса песка, т.е. не превышение максимально допустимого критического дебита скважины 2кр, — давление Арп (методика [2]).

4. Не превышение интенсивности притока пластового флюида Qж, воспринимаемого промывочной жидкостью с сохранением рабочих параметров, — давление Арж (методика [2]).

При расчете необходимо учитывать допустимую депрессию, обеспечивающую устойчивость призабойной зоны пласта. Она определяется критериями устойчивости коллектора, протяженностью необсаженной части ствола горизонтального участка, типом насыщающего пласт флюида, коэффициентом продуктивности. Для безопасного бурения на депрессии необходимо знать количество пластового флюида и газа, поступающего в скважину в результате разницы давлений в системе скважина — пласт. Решение поставленной задачи возможно созданием алгоритма, позволяющего последовательно рассчитать изменение депрессии, объема поступающей нефти и растворенного газа при углублении скважины. Дебит скважины с некоторым приближением можно определить по приближенным формулам S. ^Ы, Dupuy В.Г. Григулецкого. Последняя имеет следующий вид:

где kCp — средняя проницаемость ствола скважины, мкм2;

Бурение на депрессии и на репрессии

В условиях высочайшей конкуренции на мировом нефтегазовом рынке для России чрезвычайно важно обеспечение максимальной продуктивности добывающих скважин (в т.ч. и на поздних стадиях эксплуатации). Очевидно, что достичь этого можно лишь применением технологий, в каждом отдельном случае являющихся оптимальными для сохранности естественной проницаемости пластов. С точки зрения соотношения величины давления, создаваемого в колоннах, к аналогичному давлению в пластах таких технологий две – бурение на депрессии и на репрессии.

Бурение на репрессии и его недостатки

Бурение на репрессии представляет собой исторически традиционный метод, при котором внутреннее давление в коллекторе превышает пластовое гидростатическое. В этом случае вскрытие пласта происходит за счет циркуляции бурового раствора средней плотности 1,2 – 1,3 т/м3. Подобное бурение на репрессии достаточно эффективно (в т.ч. и на скважинах незначительной глубины и в неустойчивых грунтах), однако быстро понижает дебит. Спустя 15-20 лет продуктивность добычи, в зависимости от ряда дополнительных характеристик месторождения, снижается от 5 до 60 раз, и даже текущие и капитальные ремонты восстановить хотя бы 50%-ную первоначальную отдачу оказываются не в состоянии. Причина этого – в возникновении явления кольматации и, как следствие, быстром падении под репрессивным воздействием скважинного ПЗП (проницаемости забойного пласта), независимо от используемого инструментария и типа бурового оборудования.

Бурение на депрессии и его преимущества

По этой причине подавляющее число ведущих мировых и российских нефтегазовых компаний везде, где допустимо применение иной технологии, используют бурение на депрессии. Кардинальное ее отличие состоит не в повышенном, а пониженном (по отношению к пласту) создаваемом давлении в шахте – что не только вызывает приток флюидов с той же степенью эффективности, но и сохраняет естественные для породы коллекторные характеристики проницаемости на протяжении гораздо более долгого времени.

Таким образом, с точки зрения не только долговечности эксплуатации, но и экологической безопасности бурение на депрессии для скважин значительно целесообразней – что полностью подтверждается и мировым опытом. При этом эффективность данного метода одинакова на всех разновидностях скважин – и вертикальных, и наклонно направленных, и горизонтальных.

Условия применения бурения на депрессии

К сожалению, неустойчивость некоторых призабойных зон приводит к малому предельно допустимому скелетному напряжению, в связи с чем разрешенный уровень депрессии может колебаться в самых широких пределах, а в отдельных случаях – и вовсе являться недопустимым. Последнее относится, прежде всего, к уже истощенным крупным месторождениям (особенно газоконденсатным и газовым), где падение пластового давления к первоначальному уровню доходит до 3-4 раз. Тем не менее, использование технологии депрессивного бурения возможно и на них – но лишь с учетом величины коэффициента аномального давления пластов (kа) в зависимости от глубины.

www.png-drilling.ru

научная статья по теме БУРЕНИЕ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИН СО ВСКРЫТИЕМ ПРОДУКТИВНОЙ ЧАСТИ ПЛАСТА НА ДЕПРЕССИИ Геофизика

Текст научной статьи на тему «БУРЕНИЕ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИН СО ВСКРЫТИЕМ ПРОДУКТИВНОЙ ЧАСТИ ПЛАСТА НА ДЕПРЕССИИ»

БУРЕНИЕ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИН СО ВСКРЫТИЕМ ПРОДУКТИВНОЙ ЧАСТИ ПЛАСТА НА ДЕПРЕССИИ

С. ГЛУХОВ, В. БАЯНОВ, В. ШЕСТАКОВ, ООО «Буровая компания «Евразия-Пермь»

Проблема повышения продуктивности скважин многие годы является приоритетной при разработке нефтяных и газовых месторождений. Основные направления, способствующие повышению нефтеотдачи продуктивных пластов, относятся к способам, либо минимизирующим, либо в определенной степени исправляющими отрицательное воздействие цементного и бурового растворов на продуктивный пласт. При традиционном способе бурения с положительным дифференциальным давлением в системе скважина-пласт вскрываемые продуктивные пласты подвергаются различным повреждениям.

Изучение причин, снижающих продуктивность скважин, привело к активному внедрению метода их строительства в неравновесных условиях. Поэтому с 1998 г. специалистами ООО «Буровая компания «Евразия-Пермь» (ООО «ЛУКОЙЛ-Бурение-Пермь») реализуется программа заканчивания скважин с использованием технологии первичного вскрытия продуктивных пластов при отрицательном перепаде давления в системе «скважина-пласт» (далее на депрессии). Предложенный вариант, при котором первичное вскрытие продуктивного пласта ведется с промывкой газожидкостной смесью нефть+азот и использованием полностью закрытой системы циркуляции, ранее в России не применялся. Данная технология позволяет в несколько раз увеличить интенсивность отбора нефти и газа, повысить эффективность проведения буровых работ. Принципиально новый подход к первичному вскрытию продуктивных пластов дает наибольший эффект при использовании данной технологии на нефтяных месторождениях с пластовыми давлениями, ниже гидростатических и находящихся на поздних стадиях разработки. Бурение при отрицательном перепаде давления в системе «скважина-пласт» позволяет:

• сохранить, а в ряде случаев и улучшить естественные коллектор-ские свойства продуктивных пластов, т. к. в качестве промывочной жидкости используется нефть и обеспечивается приток пластовой жидкости во время бурения, что в свою очередь уменьшает или исключает стимуляцию и очистку продуктивного пласта, которые, как правило, необходимо проводить при обычном бурении;

• исключить негативное воздействие на пласт бурового и цементного растворов, используемых при обычной технологии, а также воздействие избыточных давлений при бурении и креплении;

• свести к минимуму проблемы при бурении в истощенных пластах, такие как потеря циркуляции и прихваты бурового инструмента из-за перепада давления;

• снизить негативное воздействие на окружающую среду, поскольку отпадает необходимость в утилизации отработанного бурового раствора;

• повысить эффективность буровых работ за счет увеличения коэффициента нефтеотдачи и увеличения

объемов извлекаемых запасов нефти, вследствие снижения эффекта нарушения проницаемости (скин-эффекта) призабойной зоны продуктивного пласта. При незначительном увеличении стоимости буровых работ повысить дебит скважин, а следовательно, сократить сроки окупаемости их строительства;

• вовлечь в активную разработку низкорентабельные нефтяные залежи и месторождения с трудноизвле-каемыми запасами нефти.

Бурение на депрессии сопряжено и с определенными техническими и технологическими трудностями. Успешное проведение буровых работ с депрессией на пласт зависит от наличия объема информации о свойствах пласта и его геологической характеристики, а также правильного режима бурения при вскрытии пласта. Расчетные методики должны иметь высокую точность для получения заданной величины депрессии на пласт, распределения давлений по стволу скважины как основного условия устойчивости, гидроочистки ствола скважины, операционные пределы для работы забойного двигателя и исключения

Конструкция скважины № 2141 Мишкинского месторождения

аварий при проведении работ. Процесс бурения на депрессии всегда обуславливает необходимость соблюдения повышенных мер безопасности. Для его осуществления необходимо специальное наземное оборудование.

Освоение совершенно новой, сложной и требующей ответственности при реализации технологии впервые было осуществлено при строительстве эксплуатационной скважины № 742 Шумовского месторождения в августе 1999 г.

С сентября 1999 г. по март 2005 г. с использованием технологии вскрытия продуктивных пластов на депрессии закончено 84 скважины, в том числе одна № 709 Гожанского месторождения восстановлена методом бурения бокового ствола. Объем выполненных работ по данной технологии по годам: 1999 г. -4 скв., 2000 г. — 17 скв., 2001 г. -22 скв., 2002 г. — 11 скв., 2003 г. -13 скв., 2004 г. — 14 скв.

Основной объем работ произведен на Шумовском месторождении. Закончено строительством 32 скважины. Распределение по объектам разработки: Верейская залежь -20 скв., Башкирская залежь -12 скв. Залежи представлены карбонатными коллекторами и имеют средневзвешенные по площади значения: пористость — 17-18%, проницаемость — 0,219-0,28 км2, эффективная нефтенасыщенная толщина -4,0-5,3 м. Эффективность работ по Шумовскому месторождению приведена в приложении. При базовом дебите 5,1 т/сут. фактический

дебит, приведенный к проектному, равен 10,7 т/сут., т. е. в 2,1 раза выше. Средний прирост дебита составляет 5,6 т/сут. по каждой скважине. Использование технологии бурения на депрессии осуществлялось и на других месторождениях. Мос-кудьинское месторождение — 4 скв. Объект разработки: Верейская залежь — 1 скв., Башкирская залежь -3 скв.

1 скв. Объект добычи — Турнейская залежь.

2 скв. Объект добычи — Тульский горизонт Яснополянской залежи.

Сибирское месторождение -6 скв. Объекты добычи: Башкирская

залежь — 1 скв., Бобриковский горизонт Яснополянской залежи — 5 скв.

Черемухинское месторождение -15 скв. Объекты добычи: Башкирская залежь — 14 скв., Турнейская залежь — 1 скв.

Аптугайское месторождение -6 скв. Объект добычи — Турнейская залежь.

3 скв. Объект добычи — Турнейская залежь.

Тевлино-Русскинское месторождение — 3 скв. Объект добычи -БС-10.

Ромашинское месторождение -2 скв. Объект добычи — Окско-Сер-пуховские отложения.

4 скв. Объект добычи — Верейская залежь.

Шершневское месторождение -2 скв. Объект добычи — Фаменский ярус.

Технологические аспекты бурения: все скважины вскрыты на депрессии 0,3-3,5 МПа при уровне депрессии 3,8%-30%; плотность нефтегазовой смеси, применяемой для вскрытия, составляет от 0,37 г/см3 до 0,83 г/см3, коэффициент аэрации -от 8 м3 азота/1 м3 нефти до 30 м3 азота/1 м3 нефти. В сравнении со скважинами, пробуренными по обычной технологии, отмечаются более высокие параметры продуктивного пласта: гидропроводность, проницаемость, пьезопроводность, приведенный радиус. Отрицательные значения скин-эффекта от продуктивной части пласта подтверждают

отсутствие загрязнения призабойной зоны пласта.

Скважины: № 789 — Шумовского, № 709 — Гожанского, № 42 и 36 -Аптугайского, № 4551, 3051, 4452 -Бавлинского, № 38037, 38303 — Ро-машинского, № 2138, 2141, 2140 и 2139 — Мишкинского и № 417, 403 -Шершневского месторождений закончены с горизонтальным окончанием и имеют проложения до 350 м по продуктивной части пласта. Первой условно-горизонтальной скважиной, пробуренной на депрессии, была № 789 Шумовского месторождения, законченная строительством 23.12.99 г. (5-я по счету из пробуренных на депрессии). При бурении под эксплуатационную колонну диаметром 146 мм в проектном азимуте был набран зенитный угол 830, башмак установлен в кровле продуктивной части Башкирского яруса на глубине 1341 м (-936 м по абсолютным отметкам). Вскрытая мощность по вертикали составила 4,6 м (А. о. -936 940,6) длина по стволу — 34 м (1341-1375 м). Зенитный угол на глубине 1375 м — 810. Бурение велось прямой компоновкой, включающей долото 124СЗ ЦАУ, объемный двигатель Д-105 и УБТ-105 — 18 м. Плотность газожидкостной смеси составляла 680 кг/м3.

Гидростатическое давление по нефти было снижено на 1,1 МПа и при пластовом 10,0 МПа забойное давление в период вскрытия продуктивного пласта изменялось от 7,5 в начале до 8,5 МПа в конце бурения. Таким образом, депрессия между пластовым и забойным давлением составляла 25-15%. Увеличение забойного давления в конце бурения объясняется образованием шламовых пробок в затрубном пространстве вследствие недостаточного опыта бурения горизонтальных скважин на депрессии.

После вскрытия продуктивной части произведены геофизические

124мм дочовой ствол

Башмах 102мм хлосюлик* 1 •1047м » » » 44 , \

Гожа некое иесторожде ни с

Кнструкция скважины № 709 Гожанского месторождения

исследования в открытом стволе с использованием кабеля переменного сечения и спущена лифтовая колонна НКТ-73. При базовом 7 м3/сут. первоначальный дебит (на 05.01.2000) составлял 20,8 м3/сут.

Следующей скважина № 709 Го-жанского месторождения закончена строительством 09.07.2000 г. Здесь впервые технология вскрытия продуктивного пласта при отрицательном перепаде давления в системе «скважина-пласт» была применена при восстановлении скважины методом бурения бокового ствола.

Этот метод широко используется, но при этом проблема качества вскрытия продуктивного пласта продолжает оставаться актуальной, особенно на старых месторождениях с посаженным пластовым давлением.

Для реализации данного проекта была выбрана скважина № 709 Го-жанского месторождения, пробуренная в 1991 г. на девонские отло-

жения. В 1997 г. она переведена на вышележащий башкирский горизонт и эксплуатировалась до 2000 г. С учетом высокого этажа нефтеносности и расположения скважины в сводовой части залежи, было решено восстановить ее работоспособность методом бурения бокового ствола с горизонтальным окончанием и вскрытием продуктивной части пласта на депрессии. Восстановление скважины, исходя из горно-геологических условий — несовместимые условия бурения по пластовым давлениям и технического состояния эксплуатационной колонны, -было осуществлено в два этапа.

Первый этап включал вырезание «окна» в эксплуатационной колонне в интервале 904-

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Пoхожие научные работы по теме «Геофизика»

ВАКУЛА А., ГВОЗДЬ М., МУБАРАКОВ Р. — 2006 г.

naukarus.com