Анализ направлений повышения эффективности спуска обсадной колонны

Аккуратов, Иван Евгеньевич Отделение нефтегазового дела (ОНД)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Проблемой является отсутствие систематизированной информации о современных способах повышения эффективности спуска обсадных колонн. В связи с этим были разработаны рекомендации по безаварийному спуску обсадных колонн. Объект исследования – спуск обсадных колонн.
Научная новизна заключается в разработке классификаций предупреждения осложнений и аварий при спуске обсадных колонн. Практическая значимость работы заключается в возможности использования полученных данных компаниями-недропользователями и сервисными организациями на этапе проектных работ.

Введение …………………………………………………………………………………………….. 13
1. Классическая технология спуска обсадной колонны ………………… 15
1.1. Подготовка обсадных труб ……………………………………………….. 15
1.2. Подготовка ствола скважины ……………………………………………. 15
1.3. Спуск обсадной колонны …………………………………………………. 16
1.4. Осложнения при спуске обсадных колонн …………………………. 17
1.4.1. Неустойчивость ствола скважины ………………………………… 17
1.4.2. Поглощения бурового раствора ……………………………………. 19
1.4.3. Газонефтеводопроявления и их причины………………………. 20
1.5. Аварии при спуске обсадных колонн ………………………………… 22
1.5.1. Прихваты обсадных колонн …………………………………………. 22
1.5.2. Падение обсадных труб ……………………………………………….. 23
1.5.3. Смятие обсадных труб …………………………………………………. 24
1.6. Классическая профилактика возникновении осложнений и
аварий при спуске обсадной колонны……………………………………………………… 25
1.6.1. Технологические решения по профилактике возникновения
осложнений и аварий при спуске обсадных колонн ………………………….. 25
1.6.2. Технологическая оснастка для спуска обсадных колонн … 26
1.6.2.1. Башмак колонный …………………………………………………….. 27
1.6.2.2. Обратный клапан ……………………………………………………… 28
1.6.2.3. Центратор ………………………………………………………………… 30
1.5. Методы ликвидации аварий при спуске обсадных колонн ….. 33
1.5.1. Прихват обсадной колонны ………………………………………….. 33
1.5.2. Падение колонны обсадных труб …………………………………. 35
1.5.3. Смятие обсадных труб …………………………………………………. 37
2. Современные направления повышения эффективности спуска
обсадных колонн ……………………………………………………………………. 39
2.1. Обсадные трубы из альтернативных материалов ………………………….. 39
2.1.1. Стеклопластиковые обсадные трубы ………………………………. 39
2.1.2. Алюминиевые обсадные трубы ……………………………………… 40
2.1.3. Наплавляемые покрытия ……………………………………………….. 40
2.1.4. Обсадные трубы из полимерных материалов ………………….. 40
2.2. Перспективные технологии предупреждения осложнений во время
спуска обсадных колонн ………………………………………………………………………… 41
2.2.1. Модифицирование монтмориллонитовых минералов
бурового раствора для предотвращения поглощений ………………………… 41
2.2.2. Жидкие обсадные колонны для предупреждения поглощений
……………………………………………………………………………………………………… 42
2.2.3. Система сбора и анализа информации ……………………………. 42
2.3. Технология чистого свинчивания ………………………………………………… 43
2.4. Обсадные трубы с ребрами …………………………………………………………. 45
2.5. Катодная защита обсадных труб …………………………………………………. 46
2.6. Современная технологическая оснастка ………………………………………. 47
2.6.1. Центраторы-турбулизаторы …………………………………………… 47
2.6.2. Скользящие центраторы ………………………………………………… 48
2.6.3. Гидромеханические центраторы …………………………………….. 49
2.7. Современные методы спуска обсадных колонн …………………. 50
2.7.1. Истирающий калибратор ……………………………………………….. 50
2.7.2. Башмак колонный вращающийся …………………………………… 51
2.7.3. Гидроструйная проработка ствола скважины ………………….. 51
2.7.4. Спуск с применением «сухой смазки» ……………………………. 52
2.7.5. Современная система спуска обсадных колонн ……………….. 53
2.7.6. Бурение на обсадной колонне ………………………………………… 55
2.7.7. Бурение на хвостовике…………………………………………………… 57
2.7.8. Современный спуск обсадной колонны методом флотации 60
2.7.9. Секционный спуск обсадной колонны ……………………………. 62
3. Анализ направлений повышения эффективности спуска обсадных
колонн …………………………………………………………………………………… 66
4. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 70
4.1. Расчет нормативной продолжительности сооружения скважины …… 70
4.2. Разработка календарного план – графика строительства скважины .. 76
4.3. Расчет сметной стоимости сооружения скважины ………………………… 77
4.4. Сравнение материалов труб обсадной колонны ……………………………. 81
5. Социальная ответственность …………………………………………………………….. 86
5.1. Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности .. 86
5.1.1. Специальные (характерные для проектируемой рабочей
зоны). …………………………………………………………………………………………….. 86
5.1.2. Организационные мероприятия при компоновке рабочей
зоны ………………………………………………………………………………………………. 88
5.2. Производственная безопасность………………………………………………….. 89
5.2.1. Характеристика вредных факторов изучаемой
производственной среды …………………………………………………………………. 89
5.2.2. Характеристика опасных факторов изучаемой
производственной среды …………………………………………………………………. 94
5.3. Экологическая безопасность……………………………………………………….. 96
5.3.1. Атмосфера ……………………………………………………………………. 96
5.3.2. Гидросфера …………………………………………………………………… 96
5.3.3. Литосфера …………………………………………………………………….. 97
5.4. Безопасность в чрезвычайных ситуациях …………………………………….. 98
Заключение ……………………………………………………………………………………….. 100
Приложение А …………………………………………………………………………………… 105
Приложение Б ……………………………………………………………………………………. 123
Приложение В …………………………………………………………………………………… 126
Список использованной литературы ……………………………………………………. 101

Обсадные колонны, наряду с цементным камнем, определяют
прочность, устойчивость и герметичность скважины. По этой причине к
обсадным колоннам предъявляются особые требования и уделяется особое
внимание на всех технологических этапах, включающих изготовление
обсадных труб, их транспортировку, соединение, спуск, эксплуатацию и
ремонт.
Во время спуска обсадных колонн традиционным способом, как и во
время других технологических процессов, возникают проблемы, которые
чреваты непроизводительными затратами времени и материальными
потерями, заключающимися в поломке оборудования, нарушении
коллекторских свойств пласта и так далее.
С каждым годом передовые нефтегазовые компании предъявляют всё
более строгие требования к результату проделанных работ. Следовательно,
требуется модернизация технологии спуска обсадных колонн, которая
позволит минимизировать риски возникновения осложнений и аварий и
позволит повысить эффективность.
Наличие современных технологий позволяет повысить эффективность
спуска обсадных колонн, однако информация об этих технологиях не
систематизирована. Для компаний нефтегазовой отрасли возникает
необходимость в разработке классификации средств повышения
эффективности спуска обсадных колонн.
В данной магистерской диссертации будет проведён анализ
направлений повышения эффективности спуска обсадных колонн с целью
предупреждения, решения или снижения влияния проблем, возникающих
при спуске обсадных колонн, с применением новых технологий.
Целью данной работы является систематизация данных о
направлениях повышения эффективности спуска обсадных колонн.
Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:
1) проведение литературного обзора по теме спуска обсадных
колонн и современных технологий повышения его эффективности;
2) разработка классификации способов повышения эффективности
спуска обсадных колонн.
1. Классическая технология спуска обсадной колонны
1.1. Подготовка обсадных труб
После производства труб на заводе-изготовителе производится
визуальный контроль, включающий в себя наружный осмотр и проверку
резьбы. Также необходимо измерить трубу и провести шаблонировку, чтобы
подтвердить её соответствие нормативным значениям. Затем проводится
опрессовка трубы давлением, превышающим ожидаемое внутреннее
критическое. Труба признаётся пригодной, если при опрессовке падение
давления не превышает критические значения. При условии пригодности
трубы на резьбы наносится специальная транспортировочная смазка и
накручиваются защитные колпаки для предупреждения повреждения резьб
во время хранения и транспортировки.
На буровой площадке трубы, отсортированные по маркам стали и
толщинам стенок труб, хранятся на стеллажах. При перемещении обсадных
труб на буровой площадке запрещается перетаскивать их волоком и
сбрасывать во избежание их повреждения. В случае длительного хранения
труб или отсутствия сертификата завода-изготовителя о проведении
гидравлических испытаний, необходимо их провести в специально
оборудованной «опрессовочной», сооружённой на буровой. Также перед
спуском необходимо повторить визуальный контроль состояния тела трубы и
резьб и шаблонирование внутреннего диметра. Для замены труб, не
прошедших испытания, на буровой площадке должен быть их запас, равный
5% длины колонны. Трубы, прошедшие контроль, замеряются по длине для
составления меры обсадной колонны и укладываются в порядке их спуска
[6].
1.2. Подготовка ствола скважины
Перед спуском обсадных колонн необходимо произвести
шаблонировку или проработку ствола скважины специальной компоновкой
без ВЗД и телесистемы с требуемой жесткостью, близкой жесткости
обсадной колонны, компоновкой, используемой при бурении, либо
истирающим калибратором, объединяющим процессы шаблонировки и
проработки. Во время бурения последних интервалов в промывочную
жидкость вводят смазочные пачки для облегчения прохождения обсадной
колонны.
После подготовки ствола скважины необходимо подготовить
оборудование и персонал к непосредственному спуску. На этом этапе за 2–3
дня до проведения работ подготавливают запасной буровой рукав, мелкие
инструменты и расходные смазочные материалы. Персонал очищает место
проведения работ, убирает с роторной площадки инструменты, которые не
потребуются для спуска обсадной колонны, готовит к работе ключ для
свинчивания обсадной колонны с моментомером и сварочный аппарат,
проверяет наличие и соответствие башмака, ЦКОДа, шаблона,
герметизирующей смазки, обеспечивает запас бурового раствора и
технической воды. Проверяются узлы и детали буровой, в случае
соответствия составляется акт готовности буровой установки к спуску.
Тампонажный флот за сутки готовит необходимое количество тампонажных
материалов и техники согласно программе цементирования [10].
1.3. Спуск обсадной колонны
При подаче очередной трубы на роторный стол с её резьб снимаются
предохранительные колпаки, производится шаблонировка и смазывание
резьбовых соединений. Обсадные колонны свинчиваются с моментомером с
помощью специального ключа – Weatherford или ГКШ. 5–10 муфтовых
соединения низа обсадной колонны обвариваются или смазываются
специальным клеем. Скорость спуска поддерживается в районе 0,3–0,8 м/с и
снижается по мере спуска башмака [6].
Во время спуска колонны беспрерывно регистрируется её вес. Каждые
50–100 м происходит долив промывочной жидкости в колонну, при
необходимости применяется расхаживание. Персонал следит, чтобы колонна
долгое время не находилась без движения и циркуляции. Также необходимо
следить за уровнем раствора в приёмных емкостях.
После спуска колонны обсадных труб на необходимую глубину
производится заключительная промывка скважины, во время которой
обвязывается цементировочная техника. Затем происходит цементирование
колонны под натягом – на забой колонна не ставится [1].
1.4. Осложнения при спуске обсадных колонн
Осложнение – нарушение процесса строительства скважины,
возникшее при соблюдении требований технического проекта, требующее
принятия незамедлительных и эффективных мер по его устранению для
продолжения процесса строительства [7].
При спуске обсадных колонн могут возникать осложнения,
основными из которых являются:
• неустойчивость ствола скважины;
• поглощения бурового раствора;
• газонефтеводопроявления (ГНВП);
• прихваты обсадной колонны в необсаженном стволе скважины.
Поскольку не существует единого мнения о правильности отнесения
прихватов к авариям или осложнениям, более подробно это понятие будет
разобрано в пункте 1.5.1. «Прихваты обсадных колонн» раздела 1.5. «Аварии
при спуске обсадных колонн.
1.4.1. Неустойчивость ствола скважины
Основными видами осложнений, характеризующими неустойчивость
ствола скважины, являются:
• осыпи и обвалы горных пород, слагающих ствол скважины;
• желобообразование;
• набухание горных пород;
• растворение солевых отложений;
• растепление многолентемёрзлых пород.
Осложнения в виде непрохождения и прихватов инструмента,
длительных проработок ствола скважины, посадок или замятий обсадной
колонны при спуске и неудачного цементирования скважины являются
следствиями нарушения устойчивости стенок скважины, выражающимися в
нарушении поперечного сечения скважины, образовании каверн и сужении
ствола в скважины вследствие вязкопластического течения горных пород [3].
Опыт строительства скважин в хемогенных породах показывает, что
на устойчивость стенок скважины оказывают влияние следующие факторы:
• мощность и глубина залегания соляных пород;
• особенности их строения;
• литолого-минералогический состав солей;
• физико-химические свойства пород;
• углы наклона пластов;
• соответствие типа и параметров бурового раствора породам;
• время нахождения ствола скважины в открытом состоянии перед
спуском обсадной колонны.
Данный вид осложнений наиболее распространен в пластах с
глинистыми и солевыми отложениями. На рисунке 1 представлена диаграмма
распределения осложнений, связанных с неустойчивостью ствола скважины
на примере нефтяного месторождения Khafji в Саудовской Аравии.

В ходе выполнения данной магистерской диссертации был проведен
анализ направлений повышения эффективности спуска обсадной колонны
Для этого:
• рассмотрены самые распространенные аварии и осложнения;
• изучены наиболее вероятные причины их возникновения;
• проанализированы широко используемые технологии и методы
спуска обсадных колонн;
• проанализированы современные технологические решения
повышения эффективности спуска обсадной колонны.
Научная новизна работы заключается в разработке классификации
предупреждения осложнений и аварий во время спуска обсадных колонн
(приложения Б и В).
Практическая значимость работы заключается в возможности
использования разработанной классификации компаниями-
недропользователями и сервисными организациями на этапе проектных
работ.
Спуск обсадной колонны – один из важнейших технологических
процессов строительства скважины, поскольку крепление стенок скважины
определяет прочность, устойчивость и герметичность скважины. Поэтому к
данному этапу строительства скважины применяются особые требования, так
как от качественного выполнения зависит не только материальное состояние
компаний, проводящих данные работы, но и экологическая ситуация в
регионе проведения, а также жизнь и здоровье работников.
Необходимо отметить, что с каждым годом добыча углеводородов
становится все сложнее, поэтому необходимость разработки и внедрения
новых технологических решений является острой проблемой для
нефтегазовых компаний.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Последние выполненные заказы

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Сергей Е. МГУ 2012, физический, выпускник, кандидат наук
    4.9 (5 отзывов)
    Имеется большой опыт написания творческих работ на различных порталах от эссе до кандидатских диссертаций, решения задач и выполнения лабораторных работ по любым напра... Читать все
    Имеется большой опыт написания творческих работ на различных порталах от эссе до кандидатских диссертаций, решения задач и выполнения лабораторных работ по любым направлениям физики, математики, химии и других естественных наук.
    #Кандидатские #Магистерские
    5 Выполненных работ
    Мария А. кандидат наук
    4.7 (18 отзывов)
    Мне нравится изучать все новое, постоянно развиваюсь. Могу написать и диссертацию и кандидатскую. Есть опыт в различных сфера деятельности (туризм, экономика, бухучет... Читать все
    Мне нравится изучать все новое, постоянно развиваюсь. Могу написать и диссертацию и кандидатскую. Есть опыт в различных сфера деятельности (туризм, экономика, бухучет, реклама, журналистика, педагогика, право)
    #Кандидатские #Магистерские
    39 Выполненных работ
    Лидия К.
    4.5 (330 отзывов)
    Образование высшее (2009 год) педагог-психолог (УрГПУ). В 2013 году получено образование магистр психологии. Опыт преподавательской деятельности в области психологии ... Читать все
    Образование высшее (2009 год) педагог-психолог (УрГПУ). В 2013 году получено образование магистр психологии. Опыт преподавательской деятельности в области психологии и педагогики. Написание диссертаций, ВКР, курсовых и иных видов работ.
    #Кандидатские #Магистерские
    592 Выполненных работы
    Олег Н. Томский политехнический университет 2000, Инженерно-эконо...
    4.7 (96 отзывов)
    Здравствуйте! Опыт написания работ более 12 лет. За это время были успешно защищены более 2 500 написанных мною магистерских диссертаций, дипломов, курсовых работ. Явл... Читать все
    Здравствуйте! Опыт написания работ более 12 лет. За это время были успешно защищены более 2 500 написанных мною магистерских диссертаций, дипломов, курсовых работ. Являюсь действующим преподавателем одного из ВУЗов.
    #Кандидатские #Магистерские
    177 Выполненных работ
    Дмитрий Л. КНЭУ 2015, Экономики и управления, выпускник
    4.8 (2878 отзывов)
    Занимаю 1 место в рейтинге исполнителей по категориям работ "Научные статьи" и "Эссе". Пишу дипломные работы и магистерские диссертации.
    Занимаю 1 место в рейтинге исполнителей по категориям работ "Научные статьи" и "Эссе". Пишу дипломные работы и магистерские диссертации.
    #Кандидатские #Магистерские
    5125 Выполненных работ
    Кирилл Ч. ИНЖЭКОН 2010, экономика и управление на предприятии транс...
    4.9 (343 отзыва)
    Работы пишу, начиная с 2000 года. Огромный опыт и знания в области экономики. Закончил школу с золотой медалью. Два высших образования (техническое и экономическое). С... Читать все
    Работы пишу, начиная с 2000 года. Огромный опыт и знания в области экономики. Закончил школу с золотой медалью. Два высших образования (техническое и экономическое). Сейчас пишу диссертацию на соискание степени кандидата экономических наук.
    #Кандидатские #Магистерские
    692 Выполненных работы
    Дмитрий К. преподаватель, кандидат наук
    5 (1241 отзыв)
    Окончил КазГУ с красным дипломом в 1985 г., после окончания работал в Институте Ядерной Физики, защитил кандидатскую диссертацию в 1991 г. Работы для студентов выполня... Читать все
    Окончил КазГУ с красным дипломом в 1985 г., после окончания работал в Институте Ядерной Физики, защитил кандидатскую диссертацию в 1991 г. Работы для студентов выполняю уже 30 лет.
    #Кандидатские #Магистерские
    2271 Выполненная работа
    Родион М. БГУ, выпускник
    4.6 (71 отзыв)
    Высшее экономическое образование. Мои клиенты успешно защищают дипломы и диссертации в МГУ, ВШЭ, РАНХиГС, а также других топовых университетах России.
    Высшее экономическое образование. Мои клиенты успешно защищают дипломы и диссертации в МГУ, ВШЭ, РАНХиГС, а также других топовых университетах России.
    #Кандидатские #Магистерские
    108 Выполненных работ
    Дарья Б. МГУ 2017, Журналистики, выпускник
    4.9 (35 отзывов)
    Привет! Меня зовут Даша, я окончила журфак МГУ с красным дипломом, защитила магистерскую диссертацию на филфаке. Работала журналистом, PR-менеджером в международных ко... Читать все
    Привет! Меня зовут Даша, я окончила журфак МГУ с красным дипломом, защитила магистерскую диссертацию на филфаке. Работала журналистом, PR-менеджером в международных компаниях, сейчас работаю редактором. Готова помогать вам с учёбой!
    #Кандидатские #Магистерские
    50 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

    Верификация Черкашинской свиты Приобского месторождения
    📅 2020 год
    🏢 Санкт-Петербургский государственный университет
    Повышение надежности эксплуатации резервуаров путем внедрения новых конструктивных решений
    📅 2019 год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)