автореферат диссертации по разработке полезных ископаемых, 05.15.10, диссертация на тему:Проектирование специальных профилей и разработка технологии бурения наклонно направленных скважин применительно к эксплуатации месторождений механизированными способами

ВВЕДЕНИЕ.

I. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ТЕХНОЛОГИИ БУРЕНИЯ

НАКЛОННО НАПРАВЛЕННЫХ СКВАЖИН И ПОСТАНОВКА ТЕШ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Обзор профилей наклонно направленных скважин и компоновок низа бурильной колонны, применяемых при разработке нефтяных месторождений Западной Сибири . б

1.2. Цели и задачи исследований.

2« РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СПЕЦИАЛЬНЫХ

ПРОФИЛЕЙ НАКЛОННО НАПРАВЛЕННЫХ СКВАЖИН

2.1. Проектирование специального четырехинтервального профиля

2.2. Проектирование специального пятиинтервального профиля.

2.3. Методика перепроектирования специальных профилей.

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ БУРЕНИЯ НАКЛОННО НАПРАВЛЕННЫХ

СКВАЖИН ПО СПЕЦИАЛЬНЫМ ПРОФИЛЯМ

3.1. Влияние технико-технологических и геологических факторов на искривление ствола скважины при бурении с компоновками, включающими центрирующие элементы

3.2« Исследование существующих и разработка новых неориентируемых компоновок низа бурильной колонны . 59 3.3« Разработка технологии управления интенсивностью искривления ствола скважины при бурении с откло-нителем

4. ВНЕДРЕНИЕ РАЗРАБОТОК И ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ

ЭФФЕКТИВНОСТИ

4.1. Результаты бурения и эксплуатации наклонно направленных скважин по специальным профилям

4.2. Внедрение технологии безориентированного корректирования зенитного искривления наклонно направленных скважин

Одна из главных задач экономического и социального развития страны на период до 1990 года, поставленная ХХУ1 съездом КПСС, состоит в более рациональной использовании производственного потенциала страны, всемерной экономии всех видов ресурсов и улучшения качества работ» Для нефтяников особенно актуальными являются внедрение прогрессивных способов механизированной добычи нефти, новых методов воздействия на нефтяной пласт и увеличение за счег этого извлечения нефти из недр [I] .

Для большинства нефтяных месторождений Западной Сибири первоочередной задачей является совершенствование техники и технологии механизированного фонда и выбор правильного способа эксплуатации» Основное требование к выборному способу - достижение предельного дебита скважины при заданном забойном давлении» Предельный дебит определяется несколькими видами ограничений* Одним из: них является кривизна ствола скважины, отрицательно влиящая на надежность системы пласт- скважина - внутрискважинное оборудование, что приводит к уменьшению коэффициента эксплуатации скважин и объёма добычи нефти, повышению эксплуатационных затрат.

Строительство наклонно направленных скважин по типовому че-тырехинтервальноиу профиле, характерными чертами которого являются вертикальное вскрытие продуктивного пласта и расположение наиболее искривленного и наклонного участков в интервале спуска и работы глубиннонасосного оборудования, в значительной степени осложняет последующую эксплуатацию скважин механизированным способом* В настоящее время на месторождениях Западной Сибири многие тысячи скважин в год бурят по четырехинтервальному профиле с максимальна! зенитнымуглом 30-45° и интенсивностью искривления более; 2°/Ю м*

Одним из путей интенсификации добычи нефти является увеличение поверхности вскрытия продуктивного пласта* Вместе с торпедной и кумулятивной перфорацией) кислотной обработкой пласта, преследующих цель увеличить проницаемость пород, наклонное вскрытие продуктивного пласта способствует увеличение добычи нефти* Достигнутый уровень техники и технологии наклонно направленного бурения, отрицательное влияние искривления на надежность работы глубиннонасосного оборудования,экономичность механизированных способов добычи и актуальность повышения нефтеотдачи при выборе профилей требуют комплексного рассмотрения вопросов бурения и надежной эксплуатации наклонно направленных скважин.

Для минимизации зенитного угла и интенсивности искривления в интервале работы средств механизированной добычи нефти и вскрытия продуктивного пласта под максимально возможным зенитным углом предложены специальные профили наклонно направленных скважин» Разработана методика их проектирования и расчета с учетом бурения неориентируемыми компоновками низа бурильной.колонны.

На основании экспериментальных и теоретических исследований предложен споооб управления интенсивностью пространственного искривления при бурении с отклонителем. Установлено, что в спе9 циальном профиле силы сопротивления минимальны*

Внедрение и промысловые испытания технико-технологических решений проведены на месторождениях производственного объединения "Нижневарто^Бскнефтегаз"» Основные выводы, полученные в результат© исследований, могут быть распространены.и на других месторождениях Западной Сибири»

I» АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ТЕХНОЛОГИИ БУРЕНИЯ НАКЛОННО НАПРАВЛЕННЫХ СКВАЖИН И ПОСТАНОВКА ТЕМЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1, Разработанные методика проектирования специальных профилей и технология бурения наклонно направленных скважин,применительно к эксплуатации месторождений механизированными способами, заключаются в минимизации зенитного угла и интенсивности искривления в интервале работы средств механизированной добычи нефти и вскрытии продуктивного пласта под максимальна возможным зенитным углам, внедрение которых позволило получить экономический эффект в 264,7 тыс.рублей.

2, Для достижения требуемого отклонения забоя ствола скважины от вертикали и вскрытия продуктивного пласта под максимально возможным зенитным, углом, с учетом- минимизации зенитного угла и интенсивности искривления в интервалах спуска и работы средств механизированной добычи нефти целесообразно проектировать профили наклонно направленных скважин с интервалами малоинтенсивного увеличения зенитного угла,реализуемыми неориентируемыми компоновками низа бурильной колонны,

3, Размещение прямоугольной системы координат в начале интервала увеличения зенитного угла и введение начальных точек отсчета дуг окружностей позволила решить задачу сопряжения интервалов специальных профилей и определить область изменения их ра-раметров,

4, При необходимости изменения интенсивности увеличения зенитного угла для вскрытия проектного пласта в заданном круге допуска рекомендуется использовать предлагаемую в работе методику перепроектирования профилей.

5, На основе выведенных аналитических зависимостей между элементами специальных профилей составлена- блок-схема алгоритмов решения задач', позволяющая включить расчет профилей в систему автоматизации проектирования бурения. б« В результате исследований влияния технико-технологических и геологических факторов на искривление ствола скважины при бурении с компоновками с центрирующими элементами выявлены характерные участки -изменения интенсивности зенитного искривления, приуроченные. к свитам геологического разреза.

7Леориентируемые компоновки низа бурильной колонны с унифицированными серийно выпускаемыми центрирующими элементами на валу турбобура позволяют оперативно управлять зенитным искривлением ствола.скважины*

8.В результате промысловых исследований износостойкости центрирующих элементов при бурении с различными видами компоновок низа бурильной колонны выявлено, что для достижения запланированной интенсивности увеличения зенитного угла наиболее надежной является неориентируемая компоновка с тремя центрирующими элементами»

9. Разработана технология управления интенсивностью искривления ствола скважины при бурении с отклоняющей компоновкой, которая заключается в ограничении интенсивности искривления,путем взаимодействия со стенкой скважины накладки, установленной на корпусе отклонителя в направлении искривления?.

10. Место установки и толщину накладки на отклоняющей компоновке при заданной максимальной интенсивности искривления следует определять по разработанной методике.

11. Установлено, что силы сопротивления движению колонны1 бурильных труб в скважинах,проектируемых по специальным профилям, в 1,5-2 раза меньше, чем по типовому четырехинтервальному профилю с интервалами различными по знаку кривизна.

1. Постановление ХХУ1 съезда КПСС по проекту ЦК КПСС "Основные направления экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 года". 2 марта 1981г.-В кн.: Материалы ХХУ1 съезда КПСС. М., 1981, 223 с.

2. Александров М.М. Силы сопротивления при движении труб в скважине. -М.: Недра, 1978-208 е.

3. Александров М.М. Упрощение и ускорение расчетов по определению приращений пространственного искривления на отдельных участках ствола скважины. Бурение, 1969, № Ю„ с.13-15.

4. Александров М.М. Взаимодействие колонн груб со стенками скважины. М.: Недра, 1982,-144 с.

5. Агаев Г.Х», Сакович Э.С., Исмайлов A.A. Методика расчета проектного профиля наклонной скважины, реализуемого неориентируемыми КНБК. В темат.сб.науч.трудов под редакцией Гулиза-де MJI. /Азерб. ин-т.нефти и химии.- Баку: АзИНЕФТИХИМ,1981, с.89-93.

6. Алимов А„С., Гусев В.Г., Симоненко И.Д. Некоторые особенности проводки наклонно направленных скважин в Прибалтике.- Бурение, 1980, № 2, с.7-9.

7. Афанасьев В.А., Елизаров А«В., Резник А.Н., Хапугин B.C.

8. Повышение эксплуатационной надежности электропогружных центробежных насосных установок на месторождениях Западной Сибири. В сб.: Проблемы нефти и газа Тюмени,- Тюмень, 1978, вып. 39, с»54-56.

9. Ю.Афанасьев В.А., Елизаров А.В. Определение норм набора кривизны ствола скважин, эксплуатируемых погружными центробежными насосами. -В сб.науч.тр., СибНИИНП- Тюмень, 1976, вып*5у с.46-48.

10. ПЛфанасьев В.А., Елизаров А.В., Ишемгужин С.Б., Техненво В.Я. Некоторые результаты применения штанговых глубинных насосов в Западной Сибири. Нефтепромысловое;' дело, 1979, № 7, с. 10-13.

11. Абызбаев Б.И., Габбасов Г.Х., Шарипов А.У. Повышение эффективности разбуривания пластовых нефтяных залежей наклонными скважинами. В сб.науч.трудов Башкирского н.-и. и проект, ин-та нефт.пром-сти, 1982, № 64, с.207-210.

12. Барабашкин Й.И., Калинин А.Г., Новиков А.Г., Палий ПД., Сианка-Ибарра Л. Результаты промысловых испытаний лопастных спиральных калибраторов типа 5-КС. Бурение,1978, № 10, с.П-14.

13. Барабашкин И.И., Коростин В.Я., Курочкин В.Я., Новиков А.Г., Сианка-Ибарра Л. Результаты промышленных испытаний лопастных калибраторов. Машины и нефтяное оборудование, 1980,5, с.14-17.

14. Батурин А.И. Влияние искривленности ствола скважины на условия бурения и способы добычи нефти. В сб.науч;.трудов БашНИПИнефть - Уфа, 1979, вш.5б, с.14-19.

15. Белоруссов В.О., Николаев И.Г. и др. Определение целесообразной длины центраторов в компоновке для обеспечения стабилизации при наклонном бурении. В сб.науч.трудов/ВНИИБТ. - М.,1979, вып.46, с.38-43.

16. Биишев А.Г., Бачурина Г.В., Терегулов Р.И. Промысловые исследования по выбору геометрических размеров элементов КНБК для электробуров и трубобуров. В сб.науч.трудов/Башкирско-' го н.-и. и проект, ин-та нефт. пром-сти.- Уфа, 1981, выл.61, с.27-31.

17. Бикчурин Т.Н., Гусман М.Т., Козлов Ф.А. и др. Турбобуры для бурения наклонно направленных скважин. Бурение, 1979, № 3, с.15-18.

18. Бикчурин Т.Н., Козлов Ф.А., Гусман М.Т., Кузнецова И.IT. . Интенсивность искривления скважин при использовании турбинных отклонений. Нефтяное хозяйство, 1977, № 8, с.15-16.

19. Борисов Ю.П., Пилатовский В.П., Табаков В.П. Разработка нефтяных месторождений горизонтальными и многозабойными скважинами. М.: Недра, 1964, - 273 с.0

20. Результаты освоения технологии бурения наклонно направленных скважин на Северо-Савиноборском месторождении. Бурение, 1982, № 5, с.4-5.

21. Буслаев В.Ф., Результаты применения способа управления траек- • торией ствола наклонно направленных скважин для изменения их азимута. Бурение, 1983, № 4, с.5-6.

22. Буслаев В.Ф., Плетников H.A., Славгородский С.Г., Бакаушин Н.С. Результаты применения различных КНБК для бурения прямолинейнонаклонных участков ствола наклонно направленных скважин. Бурение, 1983, № б, с.3-4.

23. Гайдаев Ю.Ш., Вайкерт Х.В. Определение длины интервала набора кривизны при проектировании наклонных скважин с большими отклонениями. Изв.ВУЗов.Нефть и газ, 1980, № б, с.22-24.

24. Га'санов И.З., Исмайлов H.A., Нагиев А.Б. Разработка профиля для бурения наклонной скважины неориентируемыми КНБК. В темат.сб.науч.трудов под ред.Гулизаде М.П./Азерб.ин-т.нефти и химии. - Баку: АзИНЕФТЕХИМ, 1981, с.24-29.

25. Гержберг D.M., Чарков В.Д., Никитин Б.А. Исследование работы компоновок низа бурильной колонны методом динамического программирования.- Нефтяное хозяйство, 1982, № 4, с.21-23.

26. Григорян A.M. Вскрытие пластов многозабойными и горизонтальными скважинами. -М.: Недра, 1969, -192 с.

27. Григорян Г.Н. О принципе работы турбинных отклонителей ОТС. Нефтяное хозяйство, 1983, № 5, с.20-21.

28. Григорян H.A., Григорян B.C. Экономика бурения наклонных скважин. -М.: Недра, 1977, 239с.

29. Гулизаде МЛ'., Сушон Л.Н., Кауфман Л.Я., Арутюнов A.A.,

30. О влиянии податливости стенок скважины на работу компоновок низа бурильной колонны. Изв.ВУЗов. Нефть и газ, 1974, № 12.

31. Гулизаде МЛ., Зельманович Г.М., Кауфман Л.П. и др. Определение индекса анизотропии пород и фрезерующей способности дола-та по темпам искривления ствола скважин. Изв.ВУЗов Нефть и газ, 1972, № 10, с.20,

32. Гулизаде МЛ. и др. Методика определения размеров центраторов с учетом требований искривления ствола скважин и предотвращения желобообразования. Изв.ВУЗов Нефть и газ, 1978, № 4, с.21-24.

33. Гулизаде М.П. и др. Методика расчета оптимальных профилей наклонных скважин. Нефтяное хозяйство, 1973, № 3, с.II-14.I

34. Гулизаде М.П. и др. Методика расчета компоновок низа бурильной колонны, расположенных в искривленном стволе скважины.- Изв, ВУЗов Нефть и газ, 1973, 7, с. 15-19.

35. Гулизаде М.Н. Турбинное бурение наклонных скважин. Баку: Азнефтиздат, 1959, 306с.

36. Гулиэаде М.П., Лайдаев ЮД., Караш Э'^Б. Проектирование профилей скважин с двойным набором угла искривления» Нефтяное хозяйство, 1972, №5, с.20-23.

37. Гулизаде МЛ. и др. Определение оптимального профиля, проходящего через два продуктивных горизонта.- В ученых записках

38. А"зИНЕФТЕХИМа, 1977, № 6, с.24-29.

39. Гулйэаде М.П., Халимбеков Б.М. и др. Определение оптимальных профилей с учетом режима бурения. Изв.ВУЗов Нефть и газ, 1973, № II, с.27-30.

40. Гулизаде М.П., Сушон Л.Я., Мамедов Ф.А. О регулировании искривления наклонных скважин при помощи наставок. Изв .ВуЗов Нефть и газ, 1974, № 4, с.32-54.

41. Гулизаде М.П., Кауфман Л*Я. Кваше А.А., Сушон Л.Я. Проектирование оптимальных профилей наклонно направленных скважин. -Автоматизация и телемеханизация нефтяной промышлэнности, 1979, № 5, с.9-13.

42. Дунаев В.П., Евченко B.C., Маринин Н.С. и др. Оценка профиля наклонно направленных скважин. Нефтяное хозяйство, 1981,8, с.9-13.

43. Евченко B.C., Захарченко Н.П., Литваков В.У. и др. Влияние наклонного вскрытия пласта Самотлорского месторождения на показатели эксплуатации. Нефтепромысловое дело,' 1982,1. I, с.2-3.

44. Емельянов П.В.,. Кауфман Л.Я,, Сушон Л.Я. Проектирование профилей наклонных скважин с учетом закономерностей искривления,характерных для данного месторождения. Бурение, 1973, № II,с.3-4.

45. Емельянов П.В.Г Сушон Л.Я,, Богданов В.Л., Усольцев А.В. Опыт Сургутского Управления буровых работ № 2 по качественной проводке наклонных скважин. Бурение, экспресс - информация, 1980, с.1-18.

46. Емельянов П.В., Кауфман Л.Я», Сушон Л.Я», Зельманович Г.М. Исследование влияния УБТ на величину отклоняющего усилия при работе секционного турбобура с центратором. В сб.: Проблемы нефти и газа Тюмени, 1973, вын.18, с.21-23.

47. Инструкция по бурению наклонных скважин с кустовых площадок на нефтных месторождениях Западной Сибири. Тюмень: СибНИИНП, 1979, 71с.

48. Инструкция по бурению наклонно-направленных скважин.- М.: ВНИИВТ, 1983, 152с.

49. Калинин А.Г. Искривление скважин. -М.: Недра, 1973, .304 с.

50. Карпов B.C., Харюшин И.Г. Опыт бурения морской направленной скважины с большим отклонением забоя от вертикали.- Бурение, 1981, № 10, с.10-12.

51. Кауфман Л.Я., Кваше A.A., Сушон Л.Я. Особенности проектирования профилей наклонно направленных скважин для месторождений Западной Сибири. Автоматизация и телемеханизация нефтяной промышленности, 1979, № 7, с.16-17.

52. Кульчицкий В.В., Сагдеев Ш.Х., Анисимов В.А'. Компоновка для стабилизации зенитного угла.- Тюмень, ЦНТИ, 1981,№ 17-81, 2с.

53. Кульчицкий В.В. Метод оперативного перепроектирования профилей наклонно направленных скважин.- Тюмень, ЦНТИ, 1982,№ 143 -82, 4с.

54. Кульчицкий В.В. Технология безориентированного корректирования кривизны стволов наклонно направленных скважин. В кн.: Материалы УШ отраслевой конференции молодых ученых и специалистов министерства нефтяной промышленноети./ВНИИОЭНГ,-М., 1983,с.33-40.

55. Кульчицкий В.В., Затлукал В.В. Способ расчета профиля наклонно направленных скважин. В сб.: Технология бурения нефтяных и газовых, скважин. - Уфа, УфНИ, 1983, с.

56. Кульчицкий В.В. Исследование сил сопротивления в наклонно направленных скважин. В сб.Проблемы нефти и газа Тюмени. -Тюмень, 1984, вып.62,с.26-28.I

57. Лукьянов У.Е. Исследование скважин в процессе бурения.-М.: Недра, 1979, 248 с.

58. Мамедов Ф.А. Использование компоновок с калибратором при бурении наклонных скважин, В тема т.сб. науч.трудов: Теория и практика бурения наклонных скважин. - Баку, 1981, с.52-56.

59. Махмудов Д.М» Технология бурения глубоких наклонных скважин. -Баку.: Азернешер, 1976,- 230 с.

60. Мещерин И.И"., Вахтеров А.Н» Проводка наклонно направленных скважин на Самотлорском месторождении. Бурениа, 1973, № 12, с.3-5.

61. Митропольский А.К. Техника статистических вычислений.- М.: Наука, 1971,- 575 с.

62. Муллагалиев Р.Т. Определение сил сопротивления при бурении на-•клонно направленных скважин.- Бурение, 1971, № 12, с.8-11.

63. Методика проведения промышленных испытаний опытных образцов и опытных партий калибраторов, центраторов и стабилизаторов. М.: ВНИИБТ, 1981,-58с.

64. Потанин К.В., Калинин А.Г. и др. О стабилизации угла наклона при турбинном бурении наклонно направленных скважин.-Нефтя-ное хозяйство, 1974, № 10, с.12-14.

65. Расулов A.C. Исследование оптимального профиля наклонной скважины с минимальными силами сопротивления. В темат.сб. науч. трудов под ред.Гулизаде; М.П./ Азерб.и-н,нефти и химиии.- Баку: АзИНЕФТЕХШ, 1981, с.42-48. .

66. Расулов A.C., Исхаги Х.Н. Методика расчета оптимальных профилей с минимальными силами сопротивления.- Изв.ВУЗов. Нефть и газ, 1983, № 4, с.Ц-16.

67. Руководство по технологии бурения эксплуатационных скважин в. Западной Сибири. Тюмень: СибНИИНП, 1978, - 49с.

68. Руководство по эксплуатации наклонных скважин Западной Сибири. Тюмень: СибНЕИНП, 1984,- 41 с.

69. Сагадеев Р.Г., Дегтяров D.H. Опыт применения специальных КНБКпри бурении наклонно направленных скважин в Азнакаевском УБР. »-Бурение, 1978, № II, с.8-9.

70. Сафиуллин М.Н., Шенбергер В.М., Муллагалиев Р.Т . и др. Бурение наклонных скважин с большими отклонениями забоев.- В сб.: Проблемы нефти и газа Тюмени, Тюмень, 1971, вып.9,с.23-26.

71. М.Н.Сафиуллин, В.В.Кульчицкий. Способ бурения интервала набора параметров.кривизны под кондуктор.- Тюмень, ЦНТИ, 1984,130.84, 3 с.

72. Султанов Б.З. Стабилизация наклонного участка ствола скважины с применением антивибрационной КНБК. Бурение, 1982,. № 6, с.8-9.

73. Сушон Л.Я. и др. Разработка и испытание компоновки для стабилизации зенитного угла. Нефтяное хозяйство, 1974, № 10, с.14-16.

74. Сушон Л.Я. и др. Применение наддолотных калибраторов при бурении наклонных скважин в Западной Сибири. Бурение, 1975, № 12, с.5-7.

75. Сушон Л.Я., Емельянов П.В. К исследованию; закономерностей искривления оси скважин на Самотлорском месторождении.- В сб: Проблемы нефти и газа Тюмени, 1978, вып .38, с. 18-20.

76. Сушон Л.Я., Емельянов П.В. Проектирование профилей и забойных компоновок для бурения наклонных скважин в Западной Сибири. М,: ВНИИОЭНГ, Обз»информ„ Бурение, 1981,-38 с);

77. Сушон Л.Я. Опыт разработки и внедрения комплекса программ системы автоматизации проектирования строительства кустовых наклонных скважин в Главтюменнефтегазе;.- Автоматизация и телемеханизация нефтяной промышленности, 1980, » 7, с.24-26.

78. Федоров А.Ф» и др;; Метод оптимизации параметров компоновок для стабилизации зенитного угла наклонных скважин. Нефтяное хозяйство, 1982, № II, с.Ц-12.

79. ЮО.Фролов Я.Б. и др. Исследование; конфигурации стволов скважин на Самотлорской площади методом профилеметрии. Бурение 1974, № 9, с.9-II.

80. ЮГ.Хорюшин И.Г. Особенности проводки наклонно направленных скважин в районе Черного моря. Бурение, 1982, №7, с#9-11.

81. Ю4.Щербанин А .А*. Корректирование направления ствола наклонно направленной скважины без применения отклоняющих систем.- Бурение, 1970, № 3, с»16-18.

82. Расчет ЬЧМчЪ К«*** а -Л £г(1-соъыг)

83. БЛОК-СХЕМА АЛГОРИТМА РАСЧЕТА ПРОФИЛЕН1360е71. РасчЕТ ■ /Ы . \101. РасчЕТ