Класифікація свердловин

Реферат з дисципліни «Основи нафтогазового справи»

Виконав студент групи МТ-08-02 Бондарев А. С.

Уфімський державний нафтової технічний університет

Уфа 2008

1. Введення

Рідке й газоподібне вуглеводневу сировину щорічно видобувається з надр Землі через сотні тисяч видобувних свердловин, які, будучи закріплені сталевими обсадними трубами великий конструкційної міцності, виконують роль герметичних вертикальних або похилих трубопроводів, що з'єднують глибокозалягаючі нафтові пласти з розміщеними на денній поверхні системами збору, підготовки і транспортування добутої нафти і газу.

В технологічно обумовленому поєднанні з геологічними, геофізичними, геохімічними і гідродинамічними дослідженнями буріння свердловин різного призначення ведеться на всіх етапах циклу розвідки і розробки нафтового (газового, газо-конденсатні та ін) родовища. Умови розміщення, буріння, закачування і експлуатації всіх цих свердловин слід враховувати при плануванні, проектуванні, фінансуванні та організації бурових робіт.

На сучасному етапі розвитку різних напрямків гірничої справи буріння свердловини здійснюється як самостійний цикл будівництва гірничо-технічного споруди, наприклад, під час розвідки або експлуатації рідких і газоподібних корисних копалин, а також і як допоміжна операція, яка виконується при інших гірських і будівельних роботах, наприклад, під час проходки шахт в сильно водоносних породах за відомим способом попереднього заморожування або цементування грунту, для дослідження грунтів при зведенні великих об'єктів промислового та цивільного будівництва.

До числа галузей, виробнича діяльність яких знаходиться в прямій залежно від фізичних обсягів і якості бурових робіт, відносяться Миннефтепром, Мингазпром і Міністерство геології СРСР. Всі свердловини, споруджуються буровими підприємствами цих галузей з метою геологічного дослідження надр на території країни і шельфових акваторіях, проведення нафтогазопошукових робіт, розвідки і розробки нафтових і газових родовищ, поділяються на опорні, параметричні, структурні, пошукові, розвідувальні, експлуатаційні, оціночні, нагнітальні, спостережні та ін

Поряд з цим свердловини різного призначення в досить великій кількості споруджуються і застосовуються у вугільній, гірничорудній, хімічній промисловості, в сфері медичного обслуговування населення, а також у системі промислового і цивільного будівництва.

Класифікація свердловин за призначенням

Циліндрична гірнича виробка, проведена з поверхні землі вглиб за допомогою механізмів і яка має дуже невелику поперечний переріз в порівнянні з глибиною, називається свердловиною. Свердловини можуть бути вертикальними або похилими, діаметри їх коливаються в широких межах (25-900 мм), глибина - від кількох метрів до кількох тисяч метрів.

Початок свердловини біля поверхні землі називається гирлом, дно - забоєм, стінки свердловини утворюють її стовбур.

Всі свердловини, буря з метою регіональних досліджень, пошуків, розвідки і розробки нафтових і газових родовищ або покладів, діляться на наступні категорії: опорні, параметричні, структурні, пошукові, розвідувальні, експлуатаційні.

1. Опорні свердловини бурят для вивчення геологічної будови і гідрогеологічних умов регіонів, визначення загальних закономірностей поширення комплексів відкладів, сприятливих для нефтегазонакопленія, з метою вибору найбільш перспективних напрямків геологорозвідувальних робіт на нафту і газ.

Опорні свердловини поділяються на дві групи:

До першої групи відносять свердловини, які закладаються в районах, не досліджених бурінням, з метою всебічного вивчення розрізу осадових порід і встановлення віку та речового складу фундаменту.

Ко другої групи відносять свердловини, які закладаються у відносно вивчених районах для всебічного вивчення нижній частині розрізу, що раніше не розкритою бурінням, або для висвітлення окремих принципових питань з метою уточнення геологічної будови і перспектив нафтогазоносності району та підвищення ефективності геологорозвідувальних робіт на нафту і газ.

2. Параметричні свердловини бурят для вивчення глибинної геологічної будови і порівняльної оцінки перспектив нафтогазоносності можливих зон нефтегазонакопленія; виявлення найбільш перспективних районів для детальних геологопоіскових робіт, а також для отримання необхідних відомостей про геолого-геофізичної характеристиці розрізу відкладень з метою уточнення результатів сейсмічних та інших геофізичних досліджень.

3. Структурні свердловини бурят для виявлення перспективних площ та їх підготовки до пошуково-розвідувального буріння.

4. Пошукові свердловини бурят з метою відкриття нових родовищ нафти і газу. До цієї категорії відносять свердловини, закладені на новій площі, а також перший свердловини, закладені на ті ж горизонти у відокремлених тектонічних блоках, або свердловини, закладені на нові горизонти в межах родовища. Пошуковими їх вважають до отримання перших промислових припливів нафти або газу.

5. Розвідувальні свердловини бурят на площах зі встановленою промислової нафтогазоносністю з метою підготовки запасів нафти газу.

6. Експлуатаційні свердловини бурят для розробки та експлуатації покладів нафти і газу. До цієї категорії входять оцінні, експлуатаційні, нагнітальні і спостережні (контрольні, пьезометріческіе) свердловини.

Оціночні свердловини бурят на розроблювану або готуються до дослідної експлуатації поклад нафти з метою уточнення параметрів і режиму роботи пласта, виявлення та уточнення меж відокремлених продуктивних полів, а також оцінки вироблення окремих ділянок поклади.

нагнітальні свердловини використовують при впливі на експлуатований пласт різних агентів (закачування води, газу або повітря та ін.)

Спостережні бурять свердловини для спостереження за зміною тиску, положення водо-газонафтових контактів у процесі експлуатації пласта.

7. Спеціальні бурять свердловини для скидання промислових вод, ліквідації відкритих фонтанів нафти і газу, підготовки структур для підземних сховищ газу і закачування в них газу, розвідки і видобутку технічних вод.

3. Класифікація свердловин за профілем

З практики буріння відомо, що практично неможливо отримати ідеально вертикальний профіль, тому що при проходженні шарів з різною твердістю, ступенем повстання (нахилу) пластів і через вплив багатьох інших причин має місце природне викривлення профілю. Звичайно, у цей час напрацьований великий досвід щодо стабілізації профілю свердловини, але при цьому дорожчає будівництво і тому не завжди економічно доцільно проводити стабілізаційні заходи з-за їх значній трудомісткості. У той же час розробка родовищ, що залягають під населеними пунктами, морями, на болотистих ділянках і т.д., сприяла активному впровадженню похило спрямованих свердловин (ННС), профіль яких штучно викривляється з метою виведення вибою свердловини в потрібну точку продуктивного пласта. Так, вже в 1958 році в Азербайджані 30% загального обсягу буріння становило буріння похило спрямованих свердловин. У процесі спуско-підйомних операцій (СПО) з бурильними і насосно-компресорних труб (НКТ), при СПО зі штангами, а також у процесі експлуатації було відмічено істотну відмінність навантажень в точці підвісу штанг і труб на таких свердловинах від навантажень в свердловинах з досить слабкою викривлень, які прийнято називати вертикальними. Для відстеження закономірностей впливу ступеня і характеру викривлення на технологію буріння та експлуатації, на величину навантажень і зносу підземного устаткування необхідно було класифікувати свердловини за їх профілем. В одній з перших спроб класифікації всі свердловини були розділені на чотири групи, де до першої групи були віднесені всі плоско викривлені свердловини, а до решти - просторово викривлені. Плоско викривленими є свердловини, у яких весь профіль лежить в одній вертикальній площині, тобто мають постійний азимут.

Просторово викривлені свердловини характеризуються одночасним змін зенітного кута і азимута, тобто проекція стовбура свердловини на горизонтальну площину представляє собою криву лінію, аж до утворення петель. Як показав досвід, для вирішення названих завдань потрібна більш детальна класифікація, в першу чергу, для ННС. Тому в наступні роки багато разів робилися спроби уточнити класифікацію з урахуванням специфіки буріння та експлуатації ННС.

В Нині завдяки великому досвіду буріння похило спрямованих свердловин, розробки найширшого спектра різного типу отклонітелей і стабілізаторів, науково обгрунтованих рекомендацій щодо компонування низу бурильної колони (КНБК) можна отримати практично будь-який наперед заданий профіль. В одній з останніх робіт дана докладна класифікація профілів ННС, що використовуються для проектування в різних регіонах Росії, США, Англії. Як звичайно, вони поділяються на плоскі і просторові.

Просторові профілі характеризуються збільшенням довжини стовбура свердловини в порівнянні з плоскими при однаковій глибині забою, значними силами тертя при переміщеннях бурильних труб, НКТ і штанг, тобто мають істотні недоліки. Проте такі профілі змушені використовувати при проектуванні глибоких похилих свердловин в районах зі складною геологічною будовою, де проводка плоских похилих свердловин неможлива або економічно недоцільна.

Плоскі профілі складаються з різних комбінацій прямолінійних і викривлених ділянок, причому останні в проектах і розрахунках приймаються дугами кіл певних радіусів. Профіль будь-якої плоскої похило спрямованої свердловини включає верхній вертикальний ділянку, необхідну для спрощення СПО з глибинним обладнанням, і ділянку початкового викривлення.

Згідно прийнятої в роботі методикою плоскі ННС підрозділяються на тангенціальні, S-образні і J-образні, що закінчуються відповідно похилим (тангенціальним) ділянкою, ділянкою малоінтенсивне зменшення зенітного кута, ділянкою малоінтенсивне збільшення зенітного кута.

Вступ більшості нафтових родовищ країни в пізню стадію експлуатації супроводжується різким падінням дебітом, зростанням обводнення, проривами води до експлуатаційних свердловинах, в результаті чого в пласті залишаються заблокованими лінзи нафти. Експлуатація нафтових родовищ вертикальними свердловинами дозволяє отримати близько 50% міститься в пласті нафти, а в карбонатних колекторах коефіцієнт нафтовіддачі ще нижче. Навіть при щільних сітках свердловин (0,8 ... 6,0 га/скв.) НАФТОВІДДАЧІ в карбонатних колекторів не перевищує 12,5-36%. На родовищах з високов'язкої нафтою вона не досягає і 10%. Картина практично не змінюється і при переході до похило спрямованим свердловинах.

Виняткова цінність нафти як вуглеводневої сировини і енергоносія на тлі падіння обсягів видобутку і промислових запасів змушує вводити в експлуатацію родовища з малопотужними продуктивними пластами, високов'язких нафти і бітумами, які раніше вважалися не перспективним. У таких умовах для досягнення прийнятних поточних дебітом, кінцевою нафтовіддачі і собівартості, що є найважливішими критеріями в нафтовидобутку, стає абсолютно необхідним перехід до горизонтальних свердловин (ГС). Застосування ГМ дозволяє зменшити кількість свердловин, вельми істотно поліпшити дренування пластів, включити до експлуатацію залишилися лінзи нафти, підвищити ефективність обробок призабійної зони свердловини за рахунок її розширення.

Профіль горизонтальних свердловин складається з двох сполучених між собою частин: направляє і горизонтальною. При проектуванні горизонтальних свердловин використовують тільки J-подібний тип профілю. За величиною радіуса кривизни стовбура розрізняють три типи профілю горизонтальної свердловини: з великим, середнім і малим радіусами.

Горизонтальні свердловини з великим (понад 190  м) радіусом кривизни можуть бути реалізовані за кущовий способі буріння на суші і морі, а також при бурінні окремих свердловин з великим відхиленням від вертикалі при довжині горизонтальної ділянки 600-1500 м. При будівництві даних свердловин використовуються стандартні техніка та технологія похило направленого буріння, що дозволяють отримати максимальну інтенсивність викривлення 0,7 ... 2,0 ° на 10 м проходки.

Горизонтальні профілі свердловин із середнім радіусом викривлення (60-190 м) застосовуються як при будівництві нових одиночних свердловин, так і для відновлення продуктивності старих експлуатаційних свердловин. При цьому максимальна інтенсивність викривлення свердловини знаходиться в межах 3 ... 10 ° на 10 м проходки при довжині горизонтальної ділянки 450-900  м. Такі свердловини найбільш економічні, тому що мають значно меншу довжину стовбура в порівнянні із свердловинами з великим радіусом, забезпечують більш точне попадання стовбура в задану точку на поверхні продуктивного горизонту. Це особливо важливо при розбурювання малопотужних нафтових і газових пластів.

Горизонтальні свердловини з малим радіусом кривизни ефективні при розбурювання родовищ, що знаходяться на пізній стадії експлуатації. Профіль свердловини з малим радіусом викривлення дозволяє розмістити насосне обладнання у вертикальному ділянці свердловини і забезпечити найбільш точне попадання в задану точку поверхні продуктивного горизонту. Малими радіусами кривизни вважаються радіуси від 10 до 30 м, при яких інтенсивність викривлення складає 1,1-2,5 ° на 1 м (11-25 ° на 10 проходки). Довжина горизонтальної ділянки складає в таких свердловинах 90-250 м.

В Росії ж переважно будують профілі з великим і середнім радіусами кривизни.

Крім горизонтальних свердловин в останні роки почали застосовувати багатозабійного свердловини (МЗС), що складаються з вертикального стовбура з розгалуженою системою горизонтальних, полого-похилих або хвилеподібних відгалужень, службовців додатковими каналами, за якими нафта або бітум надходять в основний стовбур. Число відгалужень на сьогоднішній день виконується від 2 до 11. Основна завдання МЗС - отримання максимальних поточних і накопичених відборів нафти. За класифікації ВНДІ-нафта МЗС підрозділяється на наступні типи:

-- з горизонтальними і полого-похилими стовбурами, пробурених з основного стовбура; багатоярусні;

-- радіальні, в яких з одного горизонтального стовбура буриться система радіальних стволів.

4. Класифікація свердловин по експлуатаційно-економічним критеріям

На промислах прийнято розподіляти свердловини на дві категорії по складу і властивостям їх продукції, а також за профілем стовбура свердловини:

нормальні;

свердловини з ускладненими умовами.

До нормальним відносять вертикальні свердловини з практичною відсутністю впливу газу на роботу насоса, з вмістом в відкачуємо рідини механічних домішок (піску, глини, продуктів зносу) не більше 1,3 г/л і в'язкості видобувається рідини до 30 мПа с. При цьому термін «вертикальна свердловина» є умовним, тому що практично будь-яка свердловина має викривлення як вертикальній площині (зенітні), так і (або) в горизонтальній (по азимуту). У ряді випадків для віднесення свердловин до категорії «нормальних» крім зазначених пред'являються додаткові вимоги: обводненість продукції - не більше 50%; мінералізація - не більше 10 г/л, відсутність або незначність відкладень солей і парафінів на вузлах підземного устаткування.

Якщо параметри свердловини та її продукції не відповідають перерахованим вище критеріям, то це свердловина з ускладненими умовами. При цьому залежно від найбільш значно ускладнює експлуатацію чинника, свердловини діляться на «пісочний», «Газові», «корозійні», «солеотлагающіе», з рідиною підвищеної в'язкості (30 ... 60 мПа с), високов'язкі (більше 60 мПас), з неньютоновскімі рідинами, бітумні.

Широко використовується також класифікація свердловин за глибиною і по подачі.

За глибині (за висотою підйому рідини) свердловини умовно поділяють на дрібні (до 500 м), середні (500-1500 м), глибокі (1500-2500 м) і надглибокі (більше 2500 м). За подачі - на малодебітних (до 5 м3/сут), среднедебітние (5-100 м3/сут) і високодебітние (більше 100м3/сут).

В залежно від ступеня ускладнює впливу того чи іншого фактора або їх поєднання вибирають відповідний спосіб і устаткування для експлуатації. При це крім критерію техно-логічної придатності способу експлуатації враховується економічна виправданість.

5. Класифікація свердловин в США

яка використовується в даний час в США класифікація свердловин являє собою лише кілька вдосконалену класифікувалали-кацію, запропоновану Фредеріком Лахи (FH Lahee) в 1944 р. Як зазначає Ф. Лахи, мета створення класифікації зводилася до комплексного обліку геологічних та економічних факторів і розробці найбільш прийнятною термінології, тісно пов'язаною із класифікацією запасів нафти і газу.

В Відповідно до класифікації за Ф. Лахи всі свердловини поділяються на два основні категорії: розвідувальні (exploratory wells) та експлуатаційні (field wells). Розвідувальні свердловини включають в себе п'ять груп: "дика кішка на нове родовище "(new-field wildcat)," дика кішка на нову поклад " (new-pool wildcat), опробовательніца нижній поклади або шару "(dipper pool (pay) test), "опробовательніца верхній поклади або шару" (shallower pool (pay) test), "випереджає" або "розширює" (outpost або extension test).

За словами Ф. Лахи, запропонована п'ятичленних класифікація розвідувальних свердловин є результатом ретельного обмірковування і тривалого обговорення. Вона легко пов'язується із системою виробництва та обліку геологорозвідувальних робіт при буріння як на нові пласти на площах з існуючою видобутком нафти і газу, так і на нові поклади на встановлених структурах і нові поклади неразрабативаемих регіонів. Ця класифікація дозволяє оцінювати ступінь економічного ризику при виробництві геологорозвідувальних робіт і надає більше глибокий зміст класифікації запасів, що відкриваються на різних стадіях цих робіт. У сучасному трактуванні призначення свердловин наступне.

Дика кішка на нове родовище - це свердловина, розташована на структурній або неструктурної пастці, в межах якої до буріння цієї свердловини не добувалися ні нафта, ні газ. У районах з невивченими або слабо вивченими локальними геологічними умовами такі свердловини розташовуються на відстанях не менше 3,2 км від найближчої площі, на якій проводиться видобуток нафти або газу. Підкреслюється, що у зв'язку з різноманітністю геологічних умов відстань не є визначальним фактором.

Більше важлива ступінь ризику, прийнятого на себе підприємцем у зв'язку з бажанням випробувати структурну або неструктурної пастку, продуктивність якої ще не доведено бурінням.

Дика кішка на нову поклад - це свердловина, закладається з метою розвідки нової поклади на структурної або неструктурної пастці за межами відомих кордонів продуктивної площі, де вже видобуваються нафта або газ. В окремих районах, де локальні геологічні умови вивчені слабка, такі розвідувальні свердловини іноді називаються "близька дика кішка". Відстань точки розташування такої свердловини від найближчої продуктивної площі зазвичай не перевищує 3,2 км.

Опробовательніца нижній поклади (або шару) - це свердловина, розташована в межах кордонів продуктивної площі поклади або покладів, які вже частково або повністю розробляються. Мета свердловини - розвідка пласта, що залягає нижче розроблюваних покладів.

Опробовательніца верхній поклади (або шару) буриться з метою виявлення нової, ще не випробуваної поклади, наявність якої за даними раніше пробурених свердловин можна припустити в пластах, розташованих вище розробляються або вже розроблених покладів.

Випереджаючі або розширюють свердловини закладають з метою розвідки частково розробляється поклади зазвичай на подвійному (іноді трохи більшому) відстані в порівнянні з відстанню між експлуатаційними свердловинами на що розробляється частини поклади.

Експлуатаційна свердловина - це свердловина, яка буриться в межах доведеною площі нафтогазоносності до глибини стратиграфічного горизонту, продуктивність якого доведено бурінням.

За підсумками буріння і випробування розвідувальні й експлуатаційні свердловини підрозділяються на "вдалі" (successful) і "невдалі" (unsuccessful). В останньому випадку вони нерідко характеризуються як "сухі" (dry).

За даними Томаса Мюррея (Т. Н. Murray, 1988), в сучасній класифікації свердловин додатково виділяються ще три групи свердловин; "стратиграфічна оцінна "(stratigraphic test)," обслуговуюча "(service well) і "стара заглиблюємося свердловина" (old well drilled deeper).

стратиграфічна оцінна свердловина має общегеологіческое призначення і буриться з метою отримання інформації, що стосується специфічних геологічних умов, знання яких може призвести до подальшого відкриття скупчень нафти або газу. Такі свердловини буряться без випробування на продуктивність. Вони є свердловинами, призначеними тільки для відбору керна і (або) проведення будь-яких інших видів досліджень, що стосуються розвідки на нафту і газ.

Обслуговуюча свердловина буриться на існуючому родовищі з метою підтримки видобутку шляхом; закачування газу, води, повітря, пара, а також для скидання пластових вод, отримання води для нагнітання і в якості наглядової свердловини.

Стара заглиблюємося свердловина - це свердловина, разбуріваемая нижче колишньої її глибини. Таке розбурювання свердловини може привести (або не привести) до відкриття нафти або газу. У першому випадку вона кваліфікується як "вдала", під другий - як "невдала" або "суха". У статистиці буріння фіксується проходка лише нижче старого забою.

6. Висновок

В Нині свердловини бурят практично у всіх середовищах для проведення наукових досліджень і звичайних Нафтогаз-розвідувальних робіт; експлуатації родовищ газоподібних, рідких і твердих корисних копалин; скидання промислових відходів і здійснення безлічі інших технологічних процесів.

Настільки широкий діапазон застосування бурових свердловин в різних галузях народного господарства визначив різноманіття умов розміщення усть, способів проходки і просторового положення стовбурів цих виробок в перетинаються ним сполук масивах.

В Відповідно до класифікації фондів соціалістичного матеріального виробництва нафтова і газова свердловини належать до основних виробничих фондам. У рамках більш деталізованої галузевої класифікації основних виробничих фондів споруджуються в нафтовій промисловості свердловини відносяться до групи «Споруди та передавальні пристрої».

Добре як будівельний об'єкт, що відноситься до основних виробничих фондів, характеризується показниками, що підрозділяється на дві умовні групи: групу що не змінюються або рідко змінюються «умовно постійних» даних, до яких, зокрема, відносяться так звані «паспортні» дані свердловини; групу часто змінюються «умовно змінних» даних, до якої відносяться так звані експлуатаційні дані »свердловини.

Ці паспортні та експлуатаційні дані досить повно характеризують як саму свердловину, так і її оснащення.

Список літератури

1. Муравйов В. М. Експлуатація нафтових і газових свердловин. М., «Надра», 1973, 381 с.

2. Жданов М. А. Нафтогазопромисловий геологія і підрахунок запасів нафти і газу. М., «Надра», 1970. 484 с.

3. Максимов М. І. Геологічні основи розробки нафтових родовищ. М., «Надра», 1965. 488 с.

4. Муравйов В. М., Середа Н. Г. Основи нафтового та газового справи. М., «Надра», 1967. 280 с.

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://referat.ru/