Разработка эффективных технологий бурения боковых стволов на морском шельфе тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.15, кандидат технических наук Стешин, Борис Михайлович

• Стешин, Борис Михайлович
• кандидат технических наук
• 2007

Оглавление диссертации кандидат технических наук Стешин, Борис Михайлович

Введение

1. Анализ методов восстановления бездействующего фонда скважин

2. Особенности технологии восстановления бездействующего фонда скважин на морских месторождениях

2.1. Анализ бездействующего фонда скважин

2.2. Расположение устьев скважин

2.3.Геологическая характеристика месторождений СП «Вьетсовпетро»

2.4. Анализ осложнений

3. Технология восстановления бездействующего фонда скважин на шельфе Южно-Китайского моря

3.1. Выбор скважины-кандидата по её восстановлению

3.2. Профили скважин

3.3. Компоновка низа бурильной колонны

3.4. Использование морской воды при строительстве скважин

3.5. Имитационное моделирование промывки ствола скважины

3.6 Анализ и выбор методов вызова притока из скважины

4. Выбор эффективных режимов бурения

4.1.Синергетический принцип выбора осевой нагрузки на долото при бурении боковых стволов

4.2. Исследование и прогнозирование показателей отработки долот и режимов бурения путём применения методов анализа размерностей 92 •

5. Крепление скважин

5.1. Выбор оптимальной конструкции скважины

5.2. Локальное крепление

5.3. Крепление 193,7мм потайной колонной

5.4. Крепление 139,7мм эксплуатационной потайной колонной

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка эффективных технологий бурения боковых стволов на морском шельфе»

Актуальность работы. Одной из основных задач нефтедобывающего предприятия является увеличение добычи нефти и газа за счет восстановления бездействующего фонда скважин, который, как правило, составляет около 10-12% от всего фонда добывающих скважин.

Кроме того, в продуктивных пластах остается значительное количество нефти в застойных зонах. Доля трудноизвлекаемых запасов достигает 20%. Около 30% остаточных запасов месторождений не могут рентабельно" разрабатываться традиционными технологиями.

Аварийные скважины, ликвидированные на месторождениях по различным причинам, а также скважины, находящиеся в консервации, составляют значительную часть бездействующего фонда. При этом экономическая эффективность их восстановления путем проведения капитального ремонта или других стандартных технологий незначительна и кратковременна.

Одним из эффективных методов восстановления бездействующего фонда скважин является бурение боковых стволов. Практика реализации этого метода свидетельствует о его технико-экономических преимуществах по сравнению с бурением новых скважин, как за счет меньшей стоимости бурения, так и возможности использования существующей на место- рождении системы сбора, транспорта нефти и газа, коммуникаций.

В морских условиях разработки месторождений восстановление бездействующего фонда скважин бурением боковых стволов приобретает наибольшую актуальность. Это связанно, прежде всего, с ограниченным количеством ячеек-устьев для бурения на блок-кондукторах (БК) и морских стационарных платформах (МСП). Морские гидротехнические сооружения на морских месторождениях совместного российско-вьетнамского пред- приятия СП «Вьетсовпетро» позволяют одновременно проводить строительство и эксплуатацию до 16 скважин.

Ограниченная возможность морских гидротехнических сооружений не позволяет в полной мере проводить работы по извлечению остаточных запасов нефтяных залежей. Строительство же новых сооружений требует больших затрат и, как правило, является экономически нецелесообразным.

Таким образом, разработка эффективных технологий бурения боковых стволов приобретает особую актуальность и экономическую целесообразность для морских месторождений.

Цель работы. Повышение нефтеотдачи продуктивных пластов за счёт эффективных технологий восстановления скважин на морских месторождениях бурением боковых стволов.

Основные задачи работы.

1.Оценка состояния бездействующего фонда скважин на морских месторождениях совместного российско-вьетнамского предприятия СП «Вьетсовпетро».

2.Выбор и обоснование эффективных технологий восстановления бездействующего фонда скважин.

3.Обоснование основных направлений совершенствования технологических процессов бурения боковых стволов на морских месторождениях.

4. Разработка эффективных технологий бурения и крепления боковых стволов.

5. Выбор и обоснование параметров режима бурения боковых стволов.

6. Исследование и прогнозирование механической скорости проходки в твёрдых и абразивных породах с применением методов анализа размерностей.

Научная новизна.

1.Разработаны основные критерии выбора скважин с целью их восстановления бурением боковых стволов.

2.Обоснована технология бурения и крепления двух несовместимых по градиентам пластовых давлений зон.

3.Предложены аналитические зависимости для прогнозирования показателей отработки долот в твердых и абразивных породах.

4.Выполнено имитационное моделирование очистки ствола скважины от выбранной породы.

5.Разработаны синергетические принципы выбора осевой нагрузки на долото при бурении боковых стволов.

Реализация работы в промышленности и практическая значимость.

1. Разработаны оптимальные режимы бурения боковых стволов.

2. Предложена и реализована технология по использованию морской воды в буровом растворе.

3. Разработана и внедрена технология локального крепления в боковом стволе скважин на месторождениях Вьетнама

4. Предложен метод выбора времени промежуточных промывок скважины.

5. Разработана и внедрена технология бурения боковых стволов в условиях катастрофических поглощений.

6. Все разработки используются при бурении боковых стволов на шельфе Вьетнама.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на международной практической конференции «Ремонт скважин и повышение нефтеотдачи», проводимой журналом «Нефтегазовая вертикаль» (г. Москва 2005г.); научно -техническом совете СП «Вьетсовпетро» (СРВ, г. Вунг-Тау, 2006г.); техническом совещании ОАО «Зарубежнефть» (г. Москва, 2006г.); ученых советах НПО «Буровая техника» - ВНИИБТ (г. Москва, 2005 - 2007г.г).

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 8 печатных работах, в том числе 3 работы в рецензируемых научно-технических журналах. Структура и объем работы. Содержание работы изложены на 130 страницах машинописного текста, содержит 32 рисунка, 24 таблицы.

Диссертация состоит из введения, 5 разделов, основных выводов, списка литературы из 80 наименований.

Заключение диссертации по теме «Технология бурения и освоения скважин», Стешин, Борис Михайлович

Основные выводы.

1. Разработана и внедрена технология по использованию морской воды в качестве основы для приготовления минерализованных буровых растворов.

2. Разработана и внедрена технология бурения на морской воде в условиях катастрофических поглощений.

3. Использование математической модели, имитирующей процесс очистки бокового ствола от выбуренной породы, позволило определить значения времени промежуточных промывок, улучшить показатели отработки долот и предотвратить прихват бурильного инструмента.

4. Разработана нелинейная модель передачи осевой нагрузки на долото, использование которой позволило обеспечить устойчивую динамику процесса бурения и увеличить показатели отработки долот.

5. На основе методов теории размерностей получены аналитические зависимости механической скорости проходки от параметров режима бурения и прочностных характеристик фундамента, которые используются при разработке проектов на строительство скважин в СП «Вьетсовпетро».

6. С целью эффективного крепления скважин предложен и внедрен комплекс технологических мероприятий, направленных на повышение герметичности затрубного пространства.

7. Предложена и внедрена технология локального крепления в боковом стволе, что позволило осуществить бурение двух несовместимых по градиентам давлений зон с сохранением диаметра скважины.

8. Разработанные технологии и регламенты реализованы при восстановлении бездействующих скважин бурением боковых стволов на месторождении «Белый Тигр».

В некоторых случаях приходится говорить о недостаточном знании и практическом использовании накопленного опыта в технологии восстановления скважин. Однако приведенные здесь материалы и результаты исследований должны способствовать повышению эффективности ведения работ.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Горшенёв B.C. (ОАО «Зарубежнефть», Лукьянов В.Т., Стешин Б.М. и др. СП «Вьетсовпетро»). Современное состояние работ по строительству скважин на шельфе Южного Вьетнама. НТиПЖ «Нефтяное хозяйство», М.-№9.-2006-С.102-103.

2. Стешин Б.М., Апполонов М.Г. Предупреждение и ликвидация аварий при бурении и капитальном ремонте скважин на месторождениях СП «Вьетсовпетро», «Вестник Ассоциации буровых подрядчиков», М.-№3.-2006. - С. 6-9.

3. Стешин Б.М., Ты Н.В., Аникеенко Г.И., Овчаренко А.В. Буровые растворы на основе морской воды для бурения скважин на шельфе Вьетнама. НТЖ «Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море». М.-ВНИИОЭНГ-№11 .-2006-С.25-28.

4. Стешин Б.М. Основные задачи по повышению эффективности разработки месторождений СП «Вьетсовпетро» на шельфе юга Вьетнама путём бурения скважин вторыми стволами. Доклад на второй Международной практической конференции «Ремонт скважин и повышение нефтеоотдачи» проводимой журналом «Нефтегазовая вертикаль», М.-21 апреля 2005.

5. Миненков В.М., Стешин Б.М., Аникеенко Г.И. и др. Предупреждение поглощений бурового раствора при бурении продуктивной толщи фундамента (на английском языке). Труды Международной научной конференции «Нефтяные залежи в трещиновато-кавернозных породах фундамента», посвященной 25-летию со дня создания СП «Вьетсовпетро». -15-19 ноября. - Вьетнам, г. Вунг-Тау.- 2006-С.81-82.

6. Оганов Г.С. , Обухов С.А. , Стешин Б.М. и др. Комплексное решение задачи выбора профиля ГС и МЗС с большим отклонением ствола от вертикали на стадии проектирования. Труды ВНИИБТ. - вып.№1 (69). М.-2006.-С.28-43.

7. Левина А.Б., Гусман А.М, Стешин Б.М. Система математического планирования и обработки результатов экспериментальных исследований и испытаний новой буровой техники. Труды ВНИИБТ. - вып.№1 (69). М.-2006.-С.79-96.

8. Оганов Г.С., Ширин-Заде С.С., Стешин Б.М, Тенячкин И.С, Бурение скважин на месторождениях южного Вьетнама в условиях поглощения. Труды ВНИИБТ. - вып. №1 (69).-М.-2006.-С.236-242.

КОПИЯ

СП « ВЬЕТСОВПЕТРО» ПБ и КРС

Согласовано» Главный инженер ПДНГ

Канарский 2005 г.

Начальник ЦСБВ

К. Магамедов 2005 г.

СРВ

Независимость-Свобода-Счастье

Утверждаю» Первый зам. директора -Глгевный инженер ПБ и КРС

Б.М. Стешин 2005 г.

МЕРОПРИЯТИЯ по недопущению возможной встречи стволов скважин №№1110, 1111,1118,1102 при бурении участка (250 - 1470 м) скважины № 1120 МСП-11.

Перед бурением интервала 250 - 1470 м произвести инструктаж с членами буровой бригады с записью в вахтовом журнале под роспись, на предмет возможной встречи ствола скважины № 1120 со скважинами №№ 1110,1111,1118,1102. Установить шумомеры на скважинах №№1110,1111,1118,1102.

Установить дежурство с рациями возле вышеуказанных скважин, на виброситах и на роторе. В желобе, сразу от устья скважины, установить магнит.

Контролировать процесс бурения с помощью газо - каротажной станции и станции «Геосервис».

В случае появления характерных признаков встречи со скважиной (снижение проходки, характерный шум и вибрация, показания шумомеров) немедленно прекратить бурение до выяснения причин. Приподнять инструмент на 1 метр, обследовать шлам забойной пачки на предмет наличия металла и цемента. Произвести замер инклинометром.

При возникновении отклонений от нормального процесса бурения и во всех затруднительных случаях необходимо поставить в известность руководство ПБ и КРС, главного инженера ПБ и КРС, начальника ТО. Все дальнейшие работы производить по согласованию с ними.

Начальнику, главному инженеру БК назначить ответственного для контроля над параметрами работы указанных скважин, обо всех изменениях докладывать своему руководств}'.

Ответственные за выполнение данных мероприятий: начальник, главный инженер БК МСП-11.

Начальник ТО ПБпКРС -— И.С. Тенячкин

Подг.: ТО копия

СП « ВЬЕТСОВПЕТРО» ПБ и КРС

СРВ

Независимость-Свобода-Счастье

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Стешин, Борис Михайлович, 2007 год

1. Использованная литература:

2. Калинин А.Г., Никитин Б.А., Солодкий К.М., Султанов Б.З. «Бурение наклонных и горизонтальных скважин». М.: «Недра», 1997г.

3. Вадецкий Ю.В. «Бурение нефтяных и газовых скважин». М.: «Недра» 1985г.

4. СевКавНИИ «Бурение нефтяных и газовых скважин». М.: «Недра» 1969г., выпуск VIII.

5. Семёнов Ю.В., Войтенко B.C. и др. «Испытание нефтегазоразведочных скважин в колонне». -М.: «Недра» 1983г.

6. Инструкция по безопасности одновременного производства буровых работ, освоения и эксплуатации скважин на кусте. РД 08-435-02. Госгортехнадзор России, 2002г.

7. Инструкция о порядке ликвидации, консервации скважин и оборудования их устьев и стволов. Госгортехнадзор России, № 10,22.03.2000г.

8. Регламент на восстановление скважин зарезкой вторых стволов на Уренгойском^ и Ямбургском ГКМ, РД 00158758-197-98, ОАО «Газпром», Тюмень, 1998г.

9. Инструкция по забуриванию дополнительного ствола из обсадной колонны эксплуатационной скважины. РД 39-0148052-550-88, Москва, 1998г.

10. Регламент по бурению боковых стволов и углублению забоев из ранее пробуренных скважин. № 352. АО «Татнефть», 1998г.

11. Хангли Г. «Анализ размерностей»-Издательство «Мир», Москва, 1970г.

12. Барановский В.Д., Булатов А.И., Крылов В.И. «Крепление и цементирование наклонно направленных скважин». М: Недра, 1983г.

13. Оганов Г.С., Прохоренко В.В. «Проектирование профилей боковых стволов восстанавливаемых скважин». М/. Нефтегазовые технологии, 2000, № 1.

14. Каталог. Новые технологии ВНИИБТ. Бурение, восстановление, проектирование скважин. М., 1999г.

15. Алексеевский Г.В. «Буровые установки Уралмашзавода». М.: «Недра», 1981г.

16. Гайворонский А.А., Цыбин А.А. «Крепление скважин и разобщение пластов». М.; «Недра», 1981г.

17. Мавлютов М.Р., Алексеев JI.A., Вдовин К.И. и др. «Технология бурения глубоких скважин». М.: «Недра», 1982г.

18. Григорян Н.А., Багиров Р.Е. «Анализ процесса турбинного бурения». М.: «Недра», 1982г.

19. Григорян Н.А., Григорян B.C. «Экономика бурения наклонных скважин». М.: «Недра», 1977г.

20. Григулецкий В.Г. «Оптимальное управление при бурении скважин». М.: «Недра», 1988г.

21. Григулецкий В.Т. , Лукьянов В.Т. «Проектирование компоновок нижней части бурильной колонны». М.: «Недра», 1990г.

22. Гусман М.Т., Балденко Д.Ф., Кочнев A.M. и др. «Забойные винтовые двигатели для бурения скважин». М.: «Недра», 1981 г.

23. Инструкция по бурению наклонно направленных скважин. РД 39-2-810-83. М.: ВНИИБТ, 1983г.

24. Калинин А.Г., Григорян Н.А., Султанов Б.З. «Бурение наклонных скважин: Справочник.» -М.: «Недра», 1990г.

25. Повалихин А.С., Калинин А.Г., Солодкий К.М. «Выбор оптимальных КНБК для бурения в абразивных горных породах: Экспресс-информ.Сер. Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море». ВНИИОЭНГ. М., 1991г. - выпуск №8.

26. Калинин А.Г.,Никитин Б.А.,Солодкий К.М., Повалихин А.С. «Профили направленных скважин и компоновки низа бурильных колонн». М.: «Недра», 1995г.

27. Федорычев В.А. «Техника и технология забуривания дополнительных стволов из обсаженных скважин. Обзор. Информ. Сер. Бурение.». М.: ВНИИОЭНГ, 1982г.

28. Минеев Б.П., Голиков А.Д., Сидоров Н.А. «Особенности испытания глубоких разведочных скважин». М.: ВНИИОЭНГ, 1979г.

29. Муравьев В.М. «Эксплуатация нефтяных и газовых скважин». М.: «Недра», 1978г.

30. Вадецкий Ю.В., Жучков А.А., Макаров Г.М. и др. « Особенности вскрытия, испытания и опробования трещинных коллекторов нефти». М.: «недра», 1973г.

31. Амелин И.Д., Андриасов Р.С., Гиматудинов Ш.К. и др. «Эксплуатация и технология разработки нефтяных и газовых месторождений». М.: «Недра», 1978г.

32. Инструкция по безопасности одновременного производства буровых работ, освоения и эксплуатации скважин на кусте. РД 08-435-02. Госгортехнадзор России, 2002г.

33. Инструкция о порядке ликвидации, консервации скважин и оборудования их устьев и стволов. Госгортехнадзор России, № 10,22.03.2000г.

34. Регламент на восстановление скважин зарезкой вторых стволов на Уренгойском и Ямбургском ГКМ, РД 00158758-197-98, ОАО «Газпром», Тюмень, 1998г.

35. Инструкция по забуриванию дополнительного ствола из обсадной колонны эксплуатационной скважины. РД 39-0148052-550-88, Москва, 1998г.

36. Регламент по бурению боковых стволов и углублению забоев из ранее пробуренных скважин. № 352. АО «Татнефть», 1998г.

37. Байков A.M., Колесников Б.В., Челпанов П.И. Сбор, транспорт и подготовка нефти. М., «Недра», 1975. 317 с.

38. Вадецкий Ю.В. Бурение нефтяных и газовых скважин. М., «Недра», 1973. 392 с.

39. Гиматудинов Ш.К. Физика нефтяного и газового пласта. М., «Недра», 1971. 309 с.

40. Жданов М.А. Нефтегазопромысловая геология и подсчет запасов нефти и газа. М., «Недра», 1970.484 с.

41. Иночкин П.Т., Прокшиц B.J1. Справочник бурового мастера. М., «Недра», 1968.476 с.

42. Каспарьянц К.С. Промысловая подготовка нефти и газа. М., «Недра», 1973. 375 с.

43. Лаврушко П.Н., Муравьев В.М. Эксплуатация нефтяных и газовых скважин. М., «Недра», 1971.367 с.

44. Логинов Б.Г., Блажевич В.А. Гидравлический разрыв пластов. М., «Недра», 1966. 147 с.

45. Логинов Б.Г., Малышев Л.Г., Гарифуллин Ш.С. Руководство по кислотным обработкам скважин. М. «Недра». 1966. 218 с.

46. Лутошкин Г.С. Сбор и подготовка нефти, газа и воды к транспорту. М., «Недра», 1972. 325 с.

47. Максимов М.И. Геологические основы разработки нефтяных месторождений. М., «Недра», 1965.488 с.

48. Муравьев В.М. Справочник мастера по добыче нефти. М. «Недра», 1975. 264 с.

49. Муравьев В.М. Эксплуатация нефтяных и газовых скважин. М., «Недра», 1973. 377 с.

50. Муравьев В.М., Середа Н.Г. Основы нефтяного и газового дела. М., «Недра», 1967. 280 с.

51. Ованесов М.Г., Ованесов Г.П., Калантаров А.П. Спутник нефтегазопромыслового геолога. М., «Недра», 1971. 333 с.

52. Справочник инженера по бурению. М., «Недра», 1973, т. I.

53. Справочная книга по добыче нефти. М., «Недра», 1973. 703 с.

54. Справочник по капитальному ремонту нефтяных и газовых скважин. М., «Недра», 1973. 263 с. Авт.: А.С. Яшин, А.Д. Амиров, С.Т. Овнатанов и др.

55. Технология и техника добычи нефти и газа. М., «Недра», 1971. 496 с. Авт.: И.М. Муравьев, М.Н. Базлов, А.И. Жуков, Б.С. Чернов.

56. Юрчук A.M. Расчеты в добыче нефти. М., «Недра», 1974. 319 с.

57. Баренблатт Г.И. О движении взвешенных частиц в турбулентном потоке. -«Прикладная математика и механика», 1953, т. XVII, вып. 3. 261 -275 с.

58. Баренблатт Г.И. О некоторых задачах теории упругости, возникающих при исследовании механизма гидравлического разрыва нефтеностного пласта. -«Прикладная математика и механика», 1956, т. XX, вып. 4. 475-487 с.

59. Булатов А.И. Цементы для цементирования глубоких скважин. М., Госоптехиздат, 1962. 202 с.

60. Булатов А.И., Сидоров Н.А. Осложнения при креплении глубоких скважин. М., «Недра», 1966. 204 с.

61. Бутт Ю.М., Уолобов Е.М. Зависимость контракции цемента от его минералогического состава. «Журнал прикладной химии», 1965, т. XXIX, № 3. 660 - 664 с.

62. Дибров Г.Д., Остриков М.С., Петренко Т.П. Изменение объема (усадка) цементного камня. Докл. АН СССР, 1963, т. 149, № 3 (648).

63. Желтов Ю.П. Об образовании необратимых трещин в горных породах. Изв. АН СССР. ОТН. 1960. № 6. 52 57 с.

64. Измаилов А.В. Наружное давление на обсадные трубы в зоне цементного кольца (Новости нефтяной техники. Серия «Нефтепромысловое дело»), 1961, № 7. 21 -24 с.

65. Ильин Г.А., Соловьев Е.М., Воздвиженский Д.Д. Влияние минеральных добавок на реологические свойства цементных растворов. «Нефтяное хозяйство», 1970, № 9. 24 -28 с.

66. Инструкция по списку и цементированию обсадных колонн. Всесоюз. науч.-исслед. ин-т буровой техники. М., 1968.44 с.

67. Карманов И.Н., Булатов А.И. Оценка реологических свойств, цементных растворов. «Нефтяное хозяйство», 1964, № 1. 19 23 с.

68. Касимов А.Ф. о вытеснении одной вязко-пластичной жидкости другой. Изв. Вузов «Нефть и газ», 1958, № 6.97- 104 с.

69. Касимов А.Ф. Последовательное движение двух вязких жидкостей в трубе при ламинарном режиме движения. «Труды Азерб. науч.исслед. ин-та по добыче нефти», 1957, вып. VI. 5-20 с.

70. Калмыкова Е.Е., Михайлов Н.В. Исследование структурно- механических свойств концентрированных водных суспензий цемента в процессе схватывания. -«Коллоидный журнал», 1954, т. 16. вып. 5. 350 358 с.

71. К вопросу обратного способа цементирования скважин. Изв. Вузов «Нефть и газ», 1969, № 1. Авт.: А.И.Булатов, А.А. Мовсумов, М.Н. Махмудов и др. 19 25 с. .

72. Григорян A.M. Вскрытие пластов многозабойными и горизонтальными скважинами. -М., «Недра», 1969. 190 с.

73. Борисов Ю.П., Пилатовский В.П., Табаков В.П. Разработка нефтяных месторождений горизонтальными и многозабойными скважинами. М., «Недра», 1964. - 154 с.

74. Калинин А.Г., Никитин Б.А. Повышение газонефтеотдачи продуктивного пласта при бурении горизонтальных и разветвлено-горизонтальных скважин. М.: ВНИИО-ЭНГ, 1995.

75. Муслимов Р.Х., Сулейманов Э.И., Фазлыев Р.Т. Создание систем разработки месторождений с применением горизонтальных скважин // Нефт. хоз-во 1994. - № 10.-32-37 с.

76. Горизонтальное бурение и зарезка боковых горизонтальных стволов в нерентабельных скважинах ОАО «Удмуртнефть» / В.И. Кудинов, В.А. Савельев, Е.и. Богомольный, Б.М.Сучков // Нефт. хоз-во. 1997. -№5.-17- 20с.