Геолого-технологические исследования нефтяных и газовых скважин. Циркуляционная система буровой установки. (Лекция 2)

1.

10.11.15

2.

ОБЩИЙ
ВОПРОС
Перечислите виды оборудования ГТИ ,
позволяющие собрать информацию о
геологическом разрезе и процессах в скважине
I Вариант
Перечислите геологические задачи ГТИ
ВОПРОС ПО
ВАРИАНТАМ
II Вариант
Перечислите технологические задачи ГТИ

3.

ЦИРКУЛЯЦИОННАЯ СИСТЕМА буровой установки
предназначена для приготовления, очистки, регулирования свойств и циркуляции
бурового раствора, обеспечивающего вынос выбуренной породы и подведение
мощности к забойному двигателю и долоту.
На циркуляцию бурового раствора оказывают
влияние горные породы геологического разреза,
вскрываемого буровой установкой, в том числе
Пластовые флюиды

4.

Осложнение: поглощение бурового раствора
Рост скорости проходки
при вскрытии пласта
Снижение уровня в
емкостях
Снижение расхода
на выходе
Снижение
давления на входе.
Колебания
давления
Для контроля процесса бурения необходимо измерять основные
параметры циркуляционной системы:
Давление в узлах системы;
Объем и свойства промывочной жидкости

5.

1.1. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ФЛЮИДОВ
А. Поровые флюиды
Модель нефтегазовой
залежи
ГНК
ГАЗ
Нефть
ВНК
Коллектор
Непроницаемый пласт
(покрышка)
Вода
- горная порода, способная вмещать и фильтровать
через себя флюиды (вода, нефть, газ).
Базовые параметры коллектора – пористость, проницаемость

6.

Параметр
Вода
Нефть
Газ
Плотность, 103кг/м3
1,01…1,24
0,72…1,0
0,0007…0,0032
Скорость продольных
упругих волн, км/с
1,4…1,53
1,3…1,4
0,316…0,338
Удельное электрическое
сопротивление, Ом*м
10-2…104
До 1014
1014
и больше
Диэлектрическая
проницаемость
81
2
1…1,01
Теплопроводность,
Вт/(м*К)
0,582
0,13…0,14
0,04…0,21
Динамическая вязкость,
мПа*с
0,2…1,5
0,1…300 и
более

7.

Б. Буровой раствор
ФУНКЦИИ БУРОВОГО РАСТВОРА :
Извлечение шлама из ствола скважины
Предотвращение поступления пластового флюида в ствол скважины
Поддержание устойчивости ствола
Охлаждение и смазывание долота
Передача гидравлической мощности долоту
СОСТАВ БУРОВОГО РАСТВОРА :
Твердая фаза
Глины – хорошие загустители, улучшают выносную способность БР, образуют глинистую корку
Утяжелители
Жидкость
Главным недостатком БР на водной основы – вода вступает в реакцию с глинами
Химические компоненты
Полимеры в БР обволакивают частицы глин
Для торможения разбухания глин добавляют соль
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА БУРОВОГО РАСТВОРА :
Тип промывочной
жидкости
Плотность,
10^3 кг/м^3
Условная
вязкость, с
Водоотдача УЭС, Омм
, см^3/с
Полимер-глинистый
1,08…1,18
31…33
3,2…5
1,3…3,0
Для месторождений Нижневартовского свода

8.

ПЛАСТОВЫЕ ВОДЫ
УДЕЛЬНОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ
СОПРОТИВЛЕНИЕ (УЭС)
ПЛАСТОВЫХ ВОД И БУРОВОГО РАСТВОРА
УЭС пластовой воды, Омм
0,16
Пласты А, Б
0,14
0,12
Томская обл.
0,1
Пласты Ю1
0,08
ХМАО
0,06
0,04
10
20
50
60
Самотлор, Усть-Балыкское,
Ватинское, Ачинское, мест. ТО
2,6
2,4
2,2
2
Ю1
1,8
А
Б
1,4
1,2
1 800
1 837
1 874
1 911
1 948
1 985
2 022
2 059
2 096
2 133
2 170
2 207
2 244
2 281
2 318
2 355
2 392
2 429
2 466
2 503
2 540
2 577
2 614
2 651
2 688
2 725
2 762
УЭС бурового раствора, Омм
40
Минерализация, г/л
БУРОВОЙ РАСТВОР
1,6
30
Глубина , м
Ватинское,

9.

АЙ-ПИМСКОЕ НЕФТЯНОЕ МЕСТОРОЖДЕНИЕ
РАЗРЕЗ С НЕФТЕНОСНОЙ БАЖЕНОВСКОЙ СВИТОЙ
1200
1000
УЭС
бурового раствора
1,45
800
БКЗ
1,58
GZ1
GZ2
600
400
200
GZ3B
GZ3
1,44
GZ4
1,38
GZ5
0
3 .2 .4 .6 .8 4 .2 .4 .6 .8 5 .2 .4 .6 .8 6 .2 .4 .6 .8 7 .2 .4 .6 .8 8 .2 .4
80 05 07 09 11 281 16 18 20 22 282 27 29 31 33 283 38 40 42 44 284 49 51 53 55 285 60 62
28 28 28
28 28 28 28
28 28 28 28
28 28 28 28
28 28 28 28
28 28
2 8
-200
2
Н, м
РАЗБУРИВАНИЕ ВЫСОКООМНЫХ НЕФТЕНОСНЫХ ПОРОД
БАЖЕНОСКОЙ СВИТЫ ПРИВЕЛО К ПОВЫШЕНИЮ УЭС
(И ПЛОТНОСТИ) БУРОВОГО РАСТВОРА

10.

1. Для чего предназначена циркуляционная
система скважины?
2. Назовите основные параметры ГТИ, которые
контролируются в циркуляционной системе

11.

1.2. ДАВЛЕНИЕ
Давление (Р) – сила, действующая на единицу площади поверхности нормально к этой
поверхности, Па
Гидростатическое давление - создается весом столба покоящейся жидкости:
Pгс=δ*h*g
δ – средняя плотность флюида,
кг/м3;
h – высота столба флюида, м; g – м/с2
Горное давление (литостатическое) – создается весом вышележащих пород
Пластовое (поровое) давление – давление, под которым находятся флюиды в поровом
пространстве горных пород, Рп
Давление в скважине – может отличаться от гидростатического давления в зависимости
от различных технологических операций, Рскв
движение или остановка инструмента, наличия или отсутствие циркуляции и др.
Аномальное пластовое давление
– пластовое давление, отличающееся от гидростатического давления:
Аномально низкое пластовое давление (АНПД) – Рп < Ргс
Аномально высокое пластовое давление (АВПД) - Рп > Ргс
Осложнения при бурении

12.

Ка – коэффициент аномальности
Ка= Рпл/Ргс
АНПД
АВПД
Давления:
Ка < 0,8 пониженные
Ка = 1,05…1,3 повышенные
Ка = 1,3…2,0 высокие
Ка > 2 сверхвысокие
- Истощение энергии пласта при разработке месторождения
- Условия залегания пластов

13.

1. УПЛОТНЕНИЕ ГЛИН ► АВПоД
Песчаники
0
30
60
90
Давление, МПа
120
1200
Глины
Причины формирования
АВПД глин:
2400
Высокая начальная
Пористость глин
(микропористость)
Повышенная способность
глин к уплотнению
3600
Низкая проницаемость глин
Мелкие поры <0.1 мкм,
Кпр<0.1 мД
Закрытость системы
«ВО ВСЕХ СЛУЧАЯХ АНОМАЛЬНОЕ ПОВЫШЕНИЕ ДАВЛЕНИЯ
4900ОБУСЛОВЛЕНО ИХ НЕСПОСОБНОСТЬЮ МИГРИРОВАТЬ»
ФЛЮИДОВ
Глубина, м

14.

2. ОБРАЗОВАНИЕ УВ ИЗ КЕРОГЕНА ► АВПоД
Нефтегазоматеринские породы– осадочные породы, способные в
определенных геологических условиях выделять свободные УВ-флюиды,
образованные в процессе диа- и катагенетических преобразований
рассеянного органического вещества (керогена).
Р, Т
Катагенез
100-120 оC
Деградация
Нефти
200 оС
5-7км
Легкая нефть
Газ
Интервал
образования и сохранения
нефти
о
Тяжелая нефть
60-170 С
Пиробитумы

15.

Нефтематеринская формация Бэккен
(месторождение Антилоп, Северная Дакота)
АВПД
Формация Бэккен
М=21 м
Сорг= до 10%
Рпл=52 МПа на фоне
32 и 35 Мпа
Аналог баженовской
свиты

16.

3. Разность плотностей в водо-нефтегазовых системах ► АВПД
Из-за наличия покрышки давление в залежи:
Рз = Ргс +h*g*(δв- δнг)
ГНК
ГАЗ
Нефть
ВНК
h
Вода
Ргс

17.

4. Вторжение углеводородов в глинистую покрышку ► АВПоД
Наиболее часто (75%) АВПД встречаются в углеводородных залежах
антиклинальной формы, имеющих глинистую покрышку

18.

4. Вторжение углеводородов в глинистую покрышку ► АВПоД
Наиболее часто (75%) АВПД встречаются в углеводородных залежах
антиклинальной формы, имеющих глинистую покрышку

19.

4. Вторжение углеводородов в глинистую покрышку ► АВПД
Наиболее часто (75%) АВПД встречаются в углеводородных залежах
антиклинальной формы, имеющих глинистую покрышку

20.

Изменение пластового давления с глубиной в условиях
существования непроницаемого барьера (а) и переходной зоны (б)

21.

ПРИЗНАКИ ПРИБЛИЖЕНИЯ И ВХОЖДЕНИЯ В ЗОНУ АВПД

22.

d-экспонента
grad Рпл
Линия нормального
уплотнения глин
Нормальное
Рпл
V – механическая
скорость
n – число
оборотов ротора
W – нагрузка на
долото
Кровля зоны
АВПоД
АВПоД
D – диаметр
скважины
+
Поправки за:
АВПД
Износ долота
Плотность ПЖ
Линия
песчаников

23.

24.

Состояние
инструмента
Неподвижен
Состояние
циркуляции
Нет
Рскв=Ргс
Есть
Рскв=Ргс+∆Ркп
Нет
Рскв=Ргс+∆Рпорш
Есть
Рскв=Ргс+∆Ркп+ ∆Рпорш
Нет
Рскв=Ргс-∆Рсваб
Есть
Рскв=Ргс+∆Ркп-∆Рсваб
Движется вниз
Движется вверх
Давление в скважине
Пояснение
∆Ркп – потери давления в
кольцевом пространстве
∆Рпорш
–
давление
поршневания
∆Рсваб
–
свабирования
давление
?
В разрезе вскрыт высокопроницаемый пласт . При спуске или
подъеме бурового оборудования опасность поглощения бурового
раствора проницаемым пластом будет выше?