Понятие о конструкции скважины

 

Скважины представляют собой дорогостоящие капитальные сооружения, служащие многие десятилетия.

Конструкция скважины - состав и взаимное расположение ее частей:

· глубина (протяженность) скважины;

· количество обсадных колонн (ОК),

· глубина спуска ОК, длина (протяженность),

· номинальный диаметр ОК и интервалы их цементирования;

· диаметр ствола скважины под каждую ОК.

· способы и интервалы соединения скважины с рабочим пластом.

Скважины диаметром более 760 мм – большого диаметра. Скважины, основной ствол которых под эксплуатационную колонну 140 мм бурятся долотом 190,5 мм, принято относить к уменьшенным.

Для выполнения этих задач продуктивный пласт соединяется с дневной поверхностью герметичным, прочным и долговременным каналом. Это достигается путем крепления ствола скважины и разобщения (изоляции) пластов, содержащих различные флюиды.

Крепление осуществляется путем спуска в скважину специальных стальных (полимерных, керамических) труб, называемых обсадными. Ряд обсадных труб, соединенных последовательно между собой называется обсадной колонной, более подробно ознакомимся при изучении темы «Крепление скважин».

Конструкция эксплуатационной скважины определяется числом рядов труб, спускаемых в скважину и цементируемых в процессе бурения для успешной проводки скважин, а также оборудованием ее забоя (рис.4).

Конструкции обсадной колонны – оснастки обсадной колонны - совокупность сведений о:

· диаметрах, толщине стенок и марках сталей обсадных труб по интервалам,

· типах обсадных труб,

· оборудовании низа обсадной колонны.

Рис. 4. Конструкция скважины

 

Обсадные колонны имеют определенной назначение для этого в скважину спускают следующие ряды обсадных труб:

1. Направление – для предотвращения размыва устья.

2. Кондуктор – для крепления верхних неустойчивых интервалов разреза, изоляции горизонтов с грунтовыми водами, установки на устье колонной головки и противовыбросового оборудования (ПВО).

3. Промежуточная (техническая) обсадная колонна (одна или несколько) – для предотвращения возможных осложнений (водяные пласты, пустоты, и т.д.) при бурении более глубоких интервалов (при бурении однотипного разреза прочных пород обсадная колонна может отсутствовать).

 

4. Эксплуатационная колонна – для изоляции горизонтов и извлечения нефти и газа из пласта на поверхность.

Цементное кольцо предназначено для:

· надежной изоляции друг от друга интервалов геологического разреза (в том числе и продуктивных) на весь период строительства, эксплуатации

· обеспечения жесткой связи обсадных колонн со стенками скважины с целью формирования прочной крепи

· герметичной постоянной крепи.

 

Обсадные колонны имеют определенной назначение для этого в скважину спускают следующие ряды обсадных труб:

Направление - первая колонна труб, предназначенная для:

закрепления устья скважин от обрушения и размыва промывочным раствором, поступающим в процессе бурения под кондуктор из скважины в систему циркуляции, для крепления верхнего интервала разреза, сложенного, в основном, наносами, имеющими водопрояв­ ляющие пласты, подпитываемые грунтовыми водами.

Различают шахтное (или шахтовое) направление и удлиненное направление. Шахтное устанавливается, как правило, во всех случа­ ях, и его длина составляет 3-1О м. В зависимости от конкретных ус­ ловий может устанавливаться удлиненное направление или от одно­ го до нескольких направлений, и в этом случае длина может дости­ гать 100 м. Направление спускается по возможности в глинистый пласт. Диаметр колонны колеблется от 245 до 1250 мм. Трубы, ис­ пользуемые в качестве направления, на прочность 11е рассчитывают­ ся и не опрсссовываются.

Кондуктор - служит для крепления верхних неустойчявых ин­ тервалов разреза и изоляции водоносных 1ши вечномерзлых пластов, а также установки устьевого оборудования: колонной головки, предназнач енной для подвески последующих обсадных колонн и установки противовыбросового оборудованяя на период бурения.

Кондуктор в зависимости от геологических условий устанавли­ вается на глубину в среднем до 100 м, а максимальная глубина - до 600 м. Диаметр кондуктора, как правило, колеблется в диапазоне 177-508 мм. Он опрессовывастся, как и цементное кольцо.

 

Промежуточные колонны могут быть сплошными от устья до забоя или несплошными – хвостовиками, которые перекрывают требующий закрепления интервал скважины и предыдущую колонну не менее чем на 100 м. Известен опыт использования хвостовиков и при обсадке эксплуатационной колонны.

Эксплуатационную колонну оборудуют элементами колонной и заколонной оснастки (башмак, обратный клапан, центратор, упорное кольцо и т. п.).

Трубы маркируются клеймением и краской. Изготавливаются из стали разной группы прочности: Д, К, Е, Л, М, Т. При спуске в скважину обсадные трубы шаблонируют, т. е. проверяют внутренний диаметр.

Для исключения перетоков в скважине из одного горизонта в другой различных флюидов (нефти, газа и воды) кольцевое пространство скважины между ее стенками и обсадной колонной герметизируется путем заполнения тампонирующим (изолирующим) материалом.

Впервые вопрос герметизации заколонного пространства был решен инженером А.А. Богушевским в 1905 году (патент 1906 г.) способом закачки цементного раствора в обсадную колонну с последующим вытеснением через ее башмак в затрубное пространство. Этот способ цементирования быстро распространился в отечественной и зарубежной практике и применяется до настоящего времени.

Таким образом, в процессе бурения, крепления скважины и разобщения пластов создается устойчивое подземное сооружение определенной конструкции.

КЛАССИФИКАЦИЯ СКВАЖИН.

Скважины можно классифицировать по профилю ствола и фильтра, на­значению, степени совершенства и конструкции фильтра, количеству обсадных колонн, распо­ложению на поверхности земли и т.д.

I. По профилю ствола и фильтра (по форме оси) скважины бывают:

1. Верти­кальные (прямые) - искривления (обычно менее десятой доли градуса на 10 м длины) и малой суммарной величины отклонения от вертикали (< 1 – 2^о);

2. Искривленные:

а) наклонные – непроизвольный наклон к вертикале небольшой, более 5 град,

б) наклонно-направленные (направленно-ориентированные):

· гори­зонтальные - отклонении скважины от вертикали на 90 град.

· восстающие - отклонении скважины от вертикали более 90 град.

Ось ствола скважины всегда имеет пространственное искривление разных степеней. В контрактах на бурение обычно есть специальный пункт, согласно которому скважина не должна отклоняться от вертикали более чем на 2° (США 5°) – это вертикальная скважина (глубина скважины равна ее длинне).

Специально искривленные скважины под необходимыми углами и с заданной интенсивностью искривления называются наклонно - направленными.

II. По целевому назначению:

В соответствии с "Временной классификацией скважин, бурящихся при геологоразведочных работах и разработке нефтяных и газовых месторождений (залежей)", утвержденной приказом МПР России
от 7 февраля 2001 года № 126, все скважины подразделяются на следующие категории

1) Исследовательские:

1. Опорные скважины – бурятся для:

- изучения геологического строения крупных геоструктурных элементов земной коры и гидрогеологических условий залегания осадочной толщи пород;

- выявления общих закономерностей распространения комплексов отложений, благоприятных для нефтегазонакопления, с целью выбора наиболее перспективных направлений геологоразведочных работ на нефть и газ.

При бурении опорных скважин стремятся вскрыть фундамент, или, по крайней мере, бурят до технически возможных глубин (Пример: Кольская скважина).

Результаты всесторонне исследуются в комплексе с другими геолого-геофизическими данными, полученными ранее и используют для:

- выяснения общих закономерностей геологического строения района,

- предварительной оценки перспектив его нефте-и газоносности,

- составления перспективного плана геологоразведочных работ;

- подсчета прогнозных запасов нефти и газа.

2. Параметрические скважины бурят для:

– более детального изучения геологического строения, геолого-геофизических характеристик разреза, особенно на больших глубинах,

- оценки перспектив нефтегазоносности возможных зон нефтегазонакопления,

- выявления наиболее перспективных площадей (районов) с точки зрения проведения на них геологоразведочных (поисковых) работ.

По результатам бурения скважин уточняют стратиграфический разрез и наличие благоприятных для скопления нефти и газа структур, корректируют данные о нефтегазоносности района и прогнозные запасы нефти и газа.

3. Структурные скважины бурят в ряде районов для:

- тщательного изучения выявленных при бурении опорных и параметрических скважин структур;

- подготовки проекта поисково-разведочного бурения на этих перспективных площадях.

Результаты бурения и геофизических исследований используют для:

- изучения характера залегания,

- определения возраста и физических свойств пород, слагающих разрез,

- точной отбивки опорных (маркирующих) горизонтов;

- построения структурных карт.

4. Поисково-оценочные скважины - бурят на подготовленных на основе результатов предыдущего бурения и геолого-геофизических исследований площадях:

- с целью открытия новых месторождений нефти и газа или на ранее открытых месторождениях для поисков новых залежей и оценки их промышленной значимости.

- изучают разрез и его нефтегазоносность с отбором проб горных пород, воды, газа и нефти, а при вскрытии продуктивной толщи испытывают скважины на приток нефти и газа с помощью специальных механизмов и аппаратуры.

5. Разведочные скважины - бурят на площадях с установленной промышленной нефтегазоносностью:

- с целью оконтуривания месторождения (уточнения запасов);

- сбора исходных данных для составления проекта его разработки.

В процессе разведочного бурения продолжают исследование разреза и его нефтегазоносности примерно в таком же объеме, как и при поисковом бурении.

2) Эксплуатационные:

6. Эксплуатационные скважины бурят на полностью разведанном и подготовленном к разработке месторождении для добычи нефти и газа.

В эту категорию входят скважины:

· опережающие эксплуатационные,

· эксплуатационные,

· нагнетательные,

· наблюдательные (контрольные, пьезометрические).

Опережающие эксплуатационные скважины бурят на разрабатываемую или подготовленную к опытной эксплуатации залежь нефти для:

- уточнения параметров и режима работы пласта,

- выявления и уточнения границ обособленных продуктивных полей,

- оценки выработки отдельных участков залежи для дополнительного обоснования рациональной разработки и эксплуатации залежи.

Эксплуатационные скважины бурят для извлечения нефти и газа из залежи.

Нагнетательные скважины позволяющие организовать эффективную разработку месторождения и служат для:

- организации законтурного и внутриконтурного нагнетания в эксплуатационный пласт воды, газа или воздуха в целях поддержания пластового давления.

Наблюдательные скважины служат для:

- осуществления систематического контроля за изменением давления, положением межфлюидных контактов (водо-нефтяного (ВНК), газо-водяного (ГВК) и газо-нефтяного (ГНК) контактов) и других параметров в процессе эксплуатации пласта.

 

3) Специальные скважины бурят для:

- проведения специальных исследований;

- сброса промысловых вод в непродуктивные поглощающие пласты,

- разведки и добычи технических вод,

- подготовки структур для подземных газохранилищ и закачки в них газа,

- ликвидации открытых фонтанов нефти и газа.

- подготовки подземных хранилищ углеводородов и закачки в них газа и жидких углеводородов (номенклатуру скважин определяют в соответствии с действующими нормативным документами);

- строительства установок для захоронения промышленных стоков (нагнетательные, контрольные, наблюдательные).

III. По степени совершенства выделяют скважины:

· сверхсо­вершенные,

· совершенные,

· несовершенные: по степени вскрытия продуктивных пластов,

по характе­ру вскрытия продуктивных пластов.

IV По конструкции фильтра скважины классифицируют на:

· незакрепленные,

· закрепленные эксплуатационной колонной,

· закрепленные вставным щелевым или сетчатым фильтром,

· закрепленные гравийно-песчаным фильтром.

V По количеству находящихся в скважине колонн выделяют скважины:

· одноколонные (только эксплуатационная колон­на),

· многоколонные (двух-, трех-, п -колонные)(одна эксплуатационная колон­на+промежуточные - двухколонная).

VI По расположению на поверхности земли скважины разли­чают:

· расположенные на суше,

· шельфовые,

· морские.

Нефтяные и газовые скважины бурятся на суше и море с применением специальных буровых установок, мощность которых достигает 1500 и более кВт.

VII По глубине:

Международной программой континентального научного бурения предложена классификация, относящая к сверхглубоким скважины глубиной более 8 км.

В мире насчитывается только 7 таких скважин:

Россия (СССР) - Кольская СГ-3 (12262 м),

Азербайджан - Саатлинская (8770 м);

США - Берта-Роджерс (9590 м), Баден-1 и Юниверсити;

Австрия - Цистендорф, Германия - Мирроу.

Скважин глубиной более 6 км пробурено свыше 1,5 тыс.

 

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: