Методические указания к выполнению практических занятий по дисциплине "Осложнения и аварии" (стр. 1 )

Министерство образования Российской Федерации

государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ИНСТИТУТ НЕФТИ И ГАЗА

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

к выполнению практических занятий

по дисциплине "Осложнения и аварии"

для студентов специальности 090800

Тюмень, 2001

Утверждено редакционно-издательским советом Тюменского государственного нефтегазового университета

Автор: к. т.н., доцент кафедры бурения

© Тюменский государственный нефтегазовый университет

2001

1. Введение

Осложнения и аварии приводят к значительному ухудшению технико-экономических показателей на буровых работах. Так по данным Тюменьгеологии за 1976-1989 г. г. в экспедициях произошло 1389 аварий, убытки от которых составили 73 млн. руб. Списано по техническим причинам 275 глубоких скважин с общей стоимостью более 250 млн. рублей. Условные потерн проходки от аварий определены в 1 млн. метров. Анализ показывает, что осложнения в бурении нередко способствуют возникновению аварий, поэтому предупреждение и ликвидация осложнений весьма актуально.

Работа 2 посвящена важной теме "Определение зон совместимых условий бурения", которая является определяющим звеном в проектировании буровой скважины. Работы 3.1 и 3.2 закрепляют знания студентов, изучающих такое осложнение, как поглощение буровых растворов. Студенты получает возможность изучить метод оценки размеров каналов поглощения, что является одним из основных факторов, с помощью которых определяется метод ликвидации поглощения, на основе полученных данных по размеру каналов поглощения выбираются инертные наполнители (работа 3.2).

Темы работ 4.1, 4.2 относятся к разделу "Аварии с элементами бурильной колонны". Студенты учатся определять глубину обрыва бурильной колонны с помощью показаний индикатора веса, изучают ловильный и вспомогательный инструмент для ликвидации аварий. Прихваты бурильных и обсадных колонн являются наиболее распространенным видом аварий. Предупреждению и ликвидации прихватов посвящены работы раздела 5. При первых признаках прихватов бурильных колонн приступают к расхаживанию колонны и отбивке прихвата ротором. Определение допустимых усилий при расхаживании и допустимого угла (числа оборотов) при закручивании неприхваченной части колонны посвящены соответственно работы 5.1 и 5.2.

В работе 5.3. студенты овладевают умением определять верхнюю границу прихвата бурильной колонны по упругому удлинению ее свободной части, что важно для расчетов установки жидкостных ванн. Выбору вида жидкостной ванны и ее расчету посвящена работа 5.4. Студенты изучают также ударные механизмы, применяемые для ликвидации прихватов из-за заклинивания колонны
(работа 5.5).

В практике работ находит применение ликвидация прихватов колонн "встряхиванием".

Изучение этого метода проводится с определением числа рядов (ниток) детонирующего шнура (работа 5.6). Студенты изучают также расчет числа рядов торпеды из детонирующего шнура, необходимых для ослабления резьбовых соединений при развинчивании бурильной колонны (работа 5.7). Как правило, если ни один из известных методов ликвидации прихвата колонны не приносит успеха, приступают к обрыву колонны над местом прихвата с помощью торпеды. Выбор заряда помогает сделать студенту работа 5.8.

На предотвращение возникновения открытых фонтанов направлены расчеты в работах 6.1 и 6.2. Снижение уровня бурового раствора в стволе скважины приводит к уменьшению давления столба раствора на пласт. Нередко это вызывает нефтегазопроявления. Недолив бурового раствора является одной из главных причин открытых фонтанов. Целью работы 6.1 является научить студента определению максимально возможной длины бурильной колонны, поднятой без долива бурового раствора.

Работа 6.2 посвящена оценке вида нефтегазопроявления и определению исходных данных для расчета глушения скважины.

В работе 6.3 изучается оборудование для предупреждения и ликвидации открытых нефтяных и газовых фонтанов.

2. Определение зон совместимых условий бурения

Выделение в геологическом разрезе зон с совместимыми условиями бурения является главным этапом в проектировании буровой скважины. Зоны с несовместимыми условиями бурения считаются таковыми в случае, если при выходе из зоны I в зону II в последней возникнут или поглощения бурового раствора или проявления неустойчивости горных пород или нефтеводогазопроявления. Для предотвращения осложнения необходимо изменение плотности промывочной жидкости, для того, чтобы продолжать бурение в зоне II с буровым раствором с измененной плотностью и не допустить осложнений в зоне I, ее необходимо изолировать от других зон спуском обсадной колонны и ее цементированием. Граница раздела зон I и II является глубиной установки башмака обсадной колонны.

Выделение зон с совместимыми условиями бурения производится построением совмещенного графика давлений пластового и гидроразрыва пород в координатах глубина - эквивалент градиента давлений. Для определения эквивалента градиентов давлений необходимо величину давления разделить на давление столба пресной воды такой же высоты.

Пример. Используя исходные данные по литологической характеристике разреза, осложнениям (рис.1), величинам пластовых давлений и давлений гидроразрыва пластов (давления поглощения раствора) (табл. 1) построить совмещенный график давлений, определив зоны несовместимых условии бурения, плотность бурового раствора и глубины спуска обсадных колонн [18].

Таблица 1.

Глубина, м	Пластовое давление, МПа	Давление гидроразрыва (давление поглощения), МПа	Глубина, м	Пластовое давление. МПа	Давление гидроразрыва (давление поглощения), МПа
200	-	4,0	3500	33,0	59,5 (45,5)
600	6,0	11,0	4000	40,0	80,0
1000	-	20,0	4250	-	71,0 (60,0)
1300	13.0	23,5 (18,0)	4500	49,5	105,0
1625	17,0	30,8	4800	72,0	110,0
2100	24,0	40,0	5250	78,0	125,0
3000	36,5	57,0	5550	82,5	122,0 (112,0)

Определение зон несовместимых условий бурения производится в следующем порядке. Выделение интервалов геологического разреза по пластовым давлениям. По нашим данным в разрезе 8 интервалов (табл. 2).

Таблица 2.

Номер интервала	1	2	3	4	5	6	7	8
Интервал по глубине, м	0-1300	1300-1750	1750-2700	2700-3490	3490-3550	3550-4300	4300-4620	4620-5500
Пластовое давление, МПа	6,0-13,0	17,0	24,0	36,5	33,0	40,0	49,5	72,0-82,5

Определяем значение эквивалентов градиентов пластовых давлений для каждого интервала по формуле Рпл = 0,01 × Н, где Н - глубина.

Интервал 1 - 13,0/(0,01 × 1300) = 1,0.

Соответственно для интервалов 2-8 получаем: 1,04; 1,14; 1,22; 0,94; 1,0; 1,1; 1,49. По этим данным строится график изменения эквивалентов градиентов пластовых давлений по глубине. Параллельно этим графикам, касательно к крайним точкам графика проводим линии АВ, СД, ЕГ. Эти линии являются граничными по пластовым условиям для определения интервалов. Так кривая АВ определяет совместимость по пластовым давлениям интервалов 1-4, кривая СД - интервалов 5-7, кривая EF - интервала 8. Выделяем интервалы разреза по давлению гидроразрыва (табл. 3).

Таблица 3.

Номер интервала	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18
Интервал по глубине, м	0-375	375-740	740-1250	1250-1370	1370-3410	3410-3550	3550-4250	4250-4350	4350-5550	5550- 5600
Давление гидрораз-рыва, МПа	4,0	11,0	20,0	23,5 (18,0)	17,0-57,0	59,5 (45,5)	80,0	71,0 (60,0)	110-122	122 (112)

Рассчитываем значения эквивалентов градиентов давлений гидроразрыва пластов (поглощений бурового раствора) для каждого интервала. Для интервала 9 эквивалент гидроразрыва равен 4,0 / (0,01 × 200) = 2,0. Аналогичным образом определяем значения эквивалентов градиентов давлений гидроразрыва для интервалов 10-18. Они, соответственно, равны:

Рис. 1.

Таблица 4

Номер варианта
	0	1	2	3	4
Глубина скважины, м	лито-логия	ослож-нения	лито-логия	ослож-нения	лито-логия	ослож-нения	лито-логия	ослож-нения	лито-логия	ослож-нения
-500	0-400м пески, глины	осыпи	0-130м пески, глины	обвалы	0-220м пески, глины		0-420м пески, глины		0-230м пески, алевролиты, глины
400-700м глины		130-500 м пески, глины, алевролиты		220- 990м глины, алевролито-вые		420-1265м глины опоко-видные		230-850м глины, песча-ники, алевролиты	800-850м поглощения
700-900м песчаники	поглощения	500-900 м глины		990-1170м пески, песча-ники, глины	поглощения			850-1150м пески, алевролиты, глины
-1000	900-1500 м, алевролиты, алевриты	поглощения	900-1100м песча-ники	поглощения	1170-1670 м, песча-ники, алевролиты, глины		1265-1700м песча-ники, алевролиты, глины	1265-1300м поглощения	1150-1400 м, песча-ники, пески
-1500	1500-1700 м, песчаники	поглощения	1100-1750 м, глины		1670-1800 м, песча-ники		1700-2060 м, песча-ники		1400-1450 м, аргиллиты
-2000	1700-3000 м, глины		1750-2000 м, песча-ники	поглощения	1800-2140 м, аргил-литы, алевролиты		2060-2560 м, песча-ники, глины	2060-2100 м, поглощения	1450-2000 м, песча-ники	1800-2000 м, поглощения
		2000-2700 м, глины		2140-2540 м, песча-ники, алевролиты		2560-2850 м, аргиллиты

Продолжение табл.4