Расчет промывочной жидкости для бурения скважины
Расчет промывочной жидкости для бурения скважины
Введение
Повышение эффективности
поисковых и разведочных работ немыслимо без совершенствования технологии
промывки скважин при бурении. Технология промывки скважин – это комплекс
технологических процессов и операций по выбору состава, приготовлению, очистке,
обработке, циркуляции, оценке потерь сопротивлений при циркуляции и воздействия
на стенки скважины и керн промывочной жидкости. Значительного улучшения
технико-экономических показателей бурения можно достичь за счет
совершенствования технологии промывки.
Правильный выбор промывочной
жидкости и тампонажных смесей, технологии промывки и тампонирования позволит
проводить бурение с большей эффективностью и высоким качеством буровых работ, а
также уменьшить загрязняющее воздействие на окружающую среду и избежать
ухудшения экологической обстановки земной коры.
Современная технология
бурения разведочных скважин и разнообразие горно-геологических условий
предопределили целый комплекс функций промывочных жидкостей и основание
требования к ним. Основные
функции промывочных жидкостей сведены к следующему:
1.
Гидродинамические
функции:
· очистка забоя скважины от шлама и
выноса его на поверхность;
· охлаждение породоразрушающего
инструмента;
· разрушение породы на забое
(гидромониторный эффект) передача энергии от бурового насоса к забойному
двигателю (турбобуру гидроударнику).
2.
Гидростатические
функции:
· удержание части шлама во взвешенном
состоянии при прекращении циркуляции;
сохранение равновесия в
системе скважина – пласт: а) обеспечение минимального гидростатического
давления в скважинах с нижним пластовым давлением для предотвращения
поглощений; б) обеспечение высокого гидростатического для предотвращения
проникновения в ствол скважины газа, нефти, воды и последующих фонтанирования и
выбросов;
· сохранение целостности стенок скважины;
· снижение нагрузки на талевую систему.
3.
Коркообразующие
функции:
· уменьшение проницаемости пористых
стенок скважины;
· сохранение или усиление связности
слабосцементированных пород;
· уменьшение трения бурильной колонны о
стенки скважины.
4.
Физико–химические
функции:
· сохранение связности пород;
· предохранение бурового инструмента и
оборудования от коррозии и абразивного износа;
· сохранение проницаемости
продуктивного горизонта при его вскрытии;
· сохранение качества бурового раствора
в процессе воздействия на него среды скважины (шлама, подземных вод, высокой
или низкой температуры скважины);
· облегчение разрушения породы забоя.
5.
Прочие
функции:
· сохранение теплового режима в
многолетнемерзлых породах;
· гашение вибраций бурильной колонны
при алмазном бурении;
· содействие установлению
геологического разреза по данным скважиной геофизики и шламовому опробованию.
Краткая геологическая
характеристика разреза скважины
№
|
Описание пород
|
Категория буримости
|
Категория абразивности
|
Твердость по штампу
МПа
|
Интервалы
|
Осложнения
|
|
От
|
До
|
Всего
|
1
|
Чередование глин, песка с галькой.
|
II
|
1-1,5
|
|
0
|
200
|
200
|
Поглощение
К=10
обвалы
|
2
|
Глины песок.
|
II
|
1-2
|
|
200
|
600
|
400
|
Набухания осыпи поглощение
|
3
|
Чередование песка с галькой Глины песчанистые
|
III
|
3-5
|
|
600
|
1100
|
500
|
Обвалы осыпи
|
4
|
Доломиты
Мергель.
|
VI
|
3-4
|
|
1100
|
1500
|
400
|
|
5
|
Песчаник аргелиты
|
V
|
4-6
|
|
1500
|
1820
|
320
|
коагуляция
|
6
|
Известняки с прослоями доломитов
|
VI
|
4-5
|
|
1820
|
2040
|
220
|
|
7
|
Доломиты, известняки
|
VI
|
4-5
|
|
2040
|
2250
|
210
|
|
8
|
Известняки
|
VI
|
5
|
1000-2000
|
2250
|
2530
|
280
|
Нефть
Рпл=20Мпа
Рбок=17Мпа
|
Песчаные породы – псаммиты. К ним относятся : пески,
состоящие из зерен различных размеров и по этому признаку разделяемые на грубозернистые,
крупнозернистые, среднезернистые и мелкозернистые; песчаники, представляющие
собой породу, образующуюся в результате цементации песков различными
цементирующими веществами ( железистыми соединениями, известковыми, кремнистыми
и др.) По минералогическому составу пески и песчаники также характеризуются
неоднородностью. В природных условиях встречаются однородные кварцевые пески и
песчаники, состоящие не менее чем на 95% из зерен кварца. Чаще они слагаются
зернами многих материалов. М. С. Швецовым, помимо однородных мономинеральных
разностей, выделяются еще олтгомиктовые пески и песчаники, в которых
преобладает кварц ( 75 –95%), но наблюдается значительная примесь и других
минералов (полевого шпата, слюды), и полимиктовые, состоящие из зерен различных
минералов ( кварца, полевых шпатов и цветных минералов).
При этом характерно, что
полимиктовые песчаники в большинстве случаев встречаются в геосинклинальных
областях ( подвижных зонах земной коры), а олигомиктовые и одноминеральные – в
пределах платформ.
В случае преобладания в
песках и песчаниках кварца и полевого шпата их называют аркозовыми. Если же они
состоят из обломков различных пород и минералов, то называются граувакковыми.
При значительном содержании глауконита выделяются глауконитовые пески.
Различные примеси придают
пескам и песчаникам соответственную окраску : окислы железа – бурую, глауконит
- зеленую, органические вещества – черную.
Пески по своему
происхождению могут быть морскими, речными, озерными, эоловыми,
флювиогляциальными.
Глинистые породы. Они широко распространены, составляя
больше половины всех осадочных горных пород, и по своему происхождению занимает
промежуточное положение между чисто химическими и обломочными. Они состоят из
частиц меньше 0,01 мм. И содержат свыше 30% тончайших частиц размером менее 0,001 мм. В большинстве случаев глинистые породы образуются за счет химического выветривания
магматических и др. горных пород.
Глины обладают
специфическими физическими свойствами:
ü Пластичностью, т.е. способностью
принимать любую форму под давлением.
ü Способностью при смачивании поглощать
воду и разбухать ( увеличиваться в объеме до 40 – 45 % и более ).
ü Слабой водопроницаемостью
В составе глин, по Л.Б.
Рухину, наблюдаются три группы минералов:
А) Глинистые минералы –
каолинит, монтмориллонит, гидрослюды и др. Эти минералы слагают наиболее
тонкозернистые (коллоидные) частицы глин.
Б) Обломочные зерна
минералов кварца, карбонатов, сульфатов и др.
В) Вкрапление гидроокислов,
карбонатов, сульфатов и др. Кроме того в глинах присутствует органическое
вещество.
В зависимости от
обогащения глинистых минералов различными примесями, получаемыми главным
образом при переносе и отложении, выделяется много разновидностей глин – чистые,
известковистые, кремнистые, бутоминозные, песчанистые и др. Если примесей песка
и пылеватых частиц много, то глины переходят в алевролиты.
В подавляющем большинстве
случаев глины, образованные путем осаждения в водной среде, имеют смешанный
состав. Чистые разновидности встречаются среди континентальных пород, в
частности элювия. К ним относятся каолиновые (огнеупорные) и монтмориллонитовые
( отбеливающие) глины, имеющие большое практическое значение.
Аргиллиты представляют
собой уплотненные сцементированные в процессе катагенеза глинистые породы.
Сланцеватые аргиллиты –
еще более уплотненные глинистые породы в условиях более высокого давления.
Породы химического и
органического происхождения. Большая группа пород возникает в различных водоемах и местами
на суше в результате разнообразных химических процессов и жизнедеятельности
животных и растений, а так же в следствие накопления органических остатков
после отмирания животных и растений. Среди них могут быть выделены карбонатные
породы, кремнистые, сернокислые, галоидные, железистые, фосфатные и
каустобиолиты.
Карбонатные породы. К группе карбонатных пород относятся
известняки, доломиты и мергель. Известняки (CaCO3) имеют наибольшее распространение.
Органогенные известняки
слагаются обычно из известковых раковин моллюсков, фораминифер, остатков
криноидей, известковых водорослей, кораллов и др. В зависимости от преобладания
остатков тех или иных морских организмов известняки называют коралловыми,
брахиоподовыми, фузулиновыми и др. среди известняков химического происхождения
известны : оолитовые известняки, представляющие собой скопление шаровидных
известняков зерен – оолитов; известковые туфы, отложенные источниками, богатыми
растворенной в воде двууглекислой известью, и др. Выделяются также обломочные известняки,
состоящие из обломков карбонатных пород (известняков). В зависимости от размера
и окатанности обломков выделяются конгломератовидные и брекчиевидные
известняки.
Писчий мел представляет
собой породу, образованную двояким путем. Значительную часть его, около 60-70%,
составляют остатки планктонных организмов; остальная часть – тонкозернистой,
порошкообразный кальций – возникла, по-видимому, химическим путем.
Мергель даёт пример
горной породы переходной между карбонатными и глинистыми породами, возникшей
двояким путем. Он состоит на 50-70% из СаСО3 органического
происхождения, а остальные 50-30% падают на глинистые частицы, в составе
которых имеются частицы как обломочного, так и химического происхождения.
Мергели имеют большое практическое значение как сырьё для цементной
промышленности, особенно ценны мергели, содержащие 75% СаСО3 и 25%
глинистых примесей.
Доломиты по химическому
составу представляют собой ( на 90-95%) двойную углекислую соль кальция и
магния СаМg(СО3)2. При
содержании не менее 50% СаСО3 порода называется известковистым
доломитом. Доломит может образовываться путем выпадения осадка из воды с
повышенной соленостью, в этом случае пласты доломита нередко чередуются с
пластами гипса. Но часто доломиты образуются вследствие изменения («доломитизации»)
соответственными растворами известняков (или известковых осадков) до
превращения последних в горную породу, а также метасоматическим путем в
результате последиагенетических изменений пород.
Особенности технологии
бурения скважины
Так как скважина является
разведочно-эксплуатационной на нефть и ее глубина составляет 2530м, выбираем
буровую установку БУ-80 БрД.
Выбор буровой
установки
№
|
Параметры
|
Значения
|
1
|
Максимальная
грузоподъемность, т
|
140
|
2
|
Рекомендуемая глубина
бурения (при массе бурильной колонны 30 кг/м), м
|
2800
|
3
|
Максимальная оснастка
талевой системы
|
4Х5
|
4
|
Длинна свечей, м
|
24
|
5
|
Максимальное натяжение
ходовой ветви талевого каната, кН
|
200
|
6
|
Диаметр талевого каната,
мм
|
28
|
7
|
Вид привода
|
Дизель - гидравлический
|
8
|
Тип Привода
|
Групповой
|
9
|
Мощность на барабане
лебедки, кВт
|
560
|
10
|
Лебедка
|
ЛБ - 20Бр
|
11
|
Буровой насос
|
БРН - 1
|
12
|
Число насосов
|
2
|
13
|
Гидравлическая мощность,
кВт
|
280
|
14
|
Максимальная подача
насоса, л/с
|
34,3
|
15
|
Ротор
|
Р - 460
|
16
|
Мощность, передаваемая
на ротор, кВт
|
220
|
17
|
Вертлюг
|
ШВ14 - 160М
|
18
|
Вышка
|
А-образная мачтовая
|
19
|
Полезная высота вышки, м
|
39,5
|
20
|
Кронблок
|
-
|
21
|
Грузоподъемность
кронблока, т
|
185
|
22
|
Талевый блок
|
-
|
23
|
Грузоподъемность
талевого блока, т
|
140
|
24
|
Дизель-генераторные
станции
|
ДЭА - 100
|
25
|
Количество дизель -
генераторных станций
|
2
|
26
|
Мощность станции, кВт
|
100Х2
|
27
|
Производительность
(суммарная) компрессорных станций, м3/мин
|
9 - 10
|
28
|
Максимальное рабочее
давление воздуха, мПа
|
0,8
|
29
|
Расстановка свечей
|
-
|
30
|
Удержание колонны,
пневматические клинья
|
ПКР - Ш8
|
31
|
Свинчивание и
развинчивание свечей
|
АКБ - 3М
|
32
|
Регулятор подачи долота
|
РПДЭ - 3
|
33
|
Метод монтажа
|
Агрегатный,
мелкоблочный, крупноблочный
|
|
|
|
|
Страницы: 1, 2
|