Тема 4. Основы организации производственного процесса в разработке нефтяных месторождений. 2 часть 6. Характеристика работ производственного процесса строительства скважин 7. Организация промыслово геофизических работ 8. Технологический процесс испытания скважин
6. Характеристика работ производственного процесса строительства скважин Нефтяные и газовые скважины являются основными производственными сооружениями, предназначенными для разведки и разработки нефтяных месторождений. Скважина представляет собой капитальное сооружение, строительство которого осуществляется по заранее разработанному и утвержденному техническому проекту. Сооружения скважин процесс объединяющий разнообразные по назначению, трудоемкости, сложности и объему работы, выполняемые как непосредственно на точке заложения скважин так и вне ее.
Все проводимые работы можно разделить на: создание материально технических условий для бурения скважин, работы по бурению и креплению скважин, обеспечение процесса бурения инструментом, промывочными жидкостями и другими работами и услугами связанных с строительством скважин. Сооружением скважины занимаются универсальные специализированные бригады: вышкомонтажные бригады; буровые бригады, бригады по освоению (испытанию) скважин; бригады крепления скважин. Бригады выполняют основной комплекс работ, входящих в цикл строительства скважины.
Создание материально-технических условий для бурения скважин, включает подготовительные работы к строительству скважин, строительство и монтаж наземных сооружений, демонтаж их, осуществляют Вышкомонтажные Управления (ВМУ), основными производственными звеньями которых являются вышкомонтажные бригады. В состав подготовительных работ к строительству скважины входят определение на местности точки ее заложения, расчистка и планировка площадки для строительства буровой, отсыпка подъездных путей, прокладка водопровода и т. п.
После подготовительных работ начинаются строительство и монтаж наземных сооружений буровой (собирается на месте или перетаскивается с другого места вышка, роются котлованы под фундаменты, сооружаются фундаменты под вышку, монтируются наземные сооружения и т. п. ). Большая часть этих работ выполняется параллельно, так как работы ведут звенья. После испытания скважины вышкомонтажная бригада демонтирует оборудование: вышку, лебедку, привод, насосную, циркуляционную систему средства приготовления и очистки раствора и другое оборудование и перевозят на новую точку для последующего монтажа.
Перед демонтажем оборудование осматривают и составляют дефектную ведомость, согласно которой годное для работы оборудование транспортируют для последующего монтажа, а подлежащее ремонту — в ремонтные мастерские. Все демонтируемое оборудование и материалы на строительной площадке размещают по определенной схеме. При этом учитывают следующее: оборудование устанавливают на возможно близком расстоянии от места его монтажа с соблюдением необходимых проездов для используемых в работе механизмов.
В настоящее время монтаж и демонтаж буровых в основном осуществляется на крупноблочных основаниях, когда буровую установку расчленяют на несколько крупных блоков. Каждый блок представляет собой группу агрегатов, смонтированных на металлическом основании из труб или профильного проката. Перемещение крупных блоков осуществляется на специализированных транспортных средствах. Применение крупноблочного метода строительства позволяет устанавливать на металлические основания не только основное буровое и силовое оборудование, но и вспомогательное.
При строительстве буровых на блочных основаниях большое удобство и ускорение работы дает применение металлических сборно разборных каркасов и резинотканевых укрытий привышечных сооружений, металлических приемных мостков с приставными козлами фермами для бурильного инструмента и металлическим листовым настилом рабочей по верхности, металлических лестниц и переходных площадок. Стандартизация и унификация находят широкое применение при монтаже манифольдных линий и установке стояка.
Крупноблочный метод монтажных работ и применение стандартных и унифицированных узлов значительно уменьшает объем земляных, плотничных, сварочных, слесарных работ и сокращает сроки сооружения буровых. Основным производственным звеном, осуществляющим сооружение буровых, является вышкомонтажная бригада. Наибольшее распространение в настоящее время получили комплексные вышкомонтажные бригады, выполняющие все основные виды работ, связанные с сооружением буровых, демонтаж, транспортирование и монтаж буровых, прокладку водопроводов и другие.
Комплексная бригада в процессе сооружения буровой разбивается на более мелкие подразделения — звенья, каждое из которых специализируется на выполнении отдельной работы. Работа комплексными бригадами позволяет ликвидировать внутрибригадные простои, установить правильную последовательность выполнения работ, рационально перекрывать во времени одни операции другими.
Бурение скважин. Данная группа работ включает механическое бурение, спуско подъемные операции, промывку, крепление, цементирование и испытание скважин, а также все электро метрические работы, выполняемые промыслово геофизической службой. Спуско подъемные операции относятся к наиболее трудоемким работам. На них приходится до 35 % времени на бурение скважины. Организация их во многом определяется применяемым оборудованием и средствами механизации. Захват и освобождение колонны бурильных труб при спуско подъемных работах
при использовании одного элеватора и пневматических клиновых захватов или пневматических клиньев, встроенных в ротор. Для облегчения труда рабочих широко применяются стационарные автоматические ключи типа АКБ 3, которые полностью механизируют основные операции по свинчиванию и развинчиванию бурильных труб. Одна из наиболее трудоемких операций при спуско подъемных работах — это установка свечей на подсвечник при подъеме бурильных труб из скважины и подача их к центру скважины при спуске бурильных труб.
Для механизации отдельных операций СПО созданы установки АСП 3, АСП ЗМ и АСП 4, предусматривающие комплексную механизацию этих работ. Эти установки свинчивают и развинчивают бурильные трубы, устанавливают свечи на подсвечник и выносят их к центру скважины, закрепляют колонну бурильных труб в роторе, осуществляют подтягивание верхних концов свечей с элеватором и талевым блоком к люльке верхового рабочего, установку верхних концов свечей за пальцы и вывод их из за пальцев к центру скважины, свинчивание труб и другие.
Большое значение для сокращения затрат времени, труда и средств на СПО имеют: своевременная подготовка каждого рабочего буровой вахты (бригады) к выполнению отдельных рабочих приемов; четкое распределение функций между рабочими и согласованное точное их выполнение; своевременная подготовка и правильное расположение инструмента на рабочем месте; выбор высоты буровой вышки в соответствии с глубиной скважины и длиной свечи бурильных труб; выполнение СПО при наиболее полном использовании мощности оборудования и другие.
Время пребывания долота на забое и механическая скорость определяют проходку долота на рейс, т. е. число метров, пройденных долотом за время его работы на забое. Большую роль в увеличении проходки за рейс долота играет режим бурения. Режим бурения — это сочетание ряда факторов (параметров), влияющих на показатели бурения. К числу важнейших факторов относятся осевая нагрузка на долото (буровой наконечник), число оборотов долота (бурового наконечника) в минуту, количество и качество промывочной жидкости и другие.
Сочетание факторов (параметров), обеспечивающих наиболее высокую и качественную проходку за рейс долота при данной технической вооруженности буровой, называется оптимальным режимом бурения. Для выбора и соблюдения оптимального режима бурения важное значение имеют: тщательное изучение геологических условий проводки скважин и физико механических свойств пород; инструктаж буровой бригады по изменению отдельных параметров режима в процессе бурения;
систематический контроль за процессом бурения со стороны геологической службы; обеспечение наиболее полного использования потенциальных возможностей бурового оборудования и инструмента. При выборе отдельных параметров режима бурения руководствуются следующими требованиями. 1. Промывочная жидкость должна иметь минимальные плотность, условную вязкость, статическое напряжение сдвига. При благоприятных геологических условиях в качестве промывочной жидкости целесообразно применять воду.
• 2. Количество промывочной жидкости должно быть достаточным для очистки забоя и выноса шлама на поверхность, а при турбинном бурении, кроме того, обеспечивать проходку при определенном числе оборотов долота и осевой нагрузке на долото. 3. Число оборотов долота должно быть таким, чтобы в данных условиях одновременно обеспечивались рациональные величины как механической скорости бурения, так и проходки на долото. 4. Нагрузка на долото должна быть оптимальной для объемного разрушения породы.
Оптимальные параметры бурения устанавливаются на основе изучения и обобщения первичных материалов, данных режимных карт отработки долот, буровых рапортов, индикаторных диаграммы, геологических разрезов и других материалов. Анализ этих данных с учетом способа бурения, применяемого оборудования и бурильной колонны, параметров скважины, типа долота по свитам, горизонтам и пластам, можно установить типы долот, которыми достигаются наивысшие показатели бурения, наивыгоднейшее время эффективной работы долот на забое, рациональные соотношения параметров режима бурения.
На основе всестороннего анализа показателей бурения и работы бурильщика устанавливается наиболее рациональный способ бурения в конкретных условиях, который определяет: нагрузку на долото в течение всего времени пребывания его на забое при бурении однородной породы; изменение нагрузки на долото в зонах перехода из одной породы в другую и изменение нагрузки на долото с увеличением глубины скважины; частоту и длительность проработки скважины; время, в течение которого осевая нагрузка на долото после проработки скважины доводится до нормальной величины;
изменение количества промывочной жидкости, подаваемой на забой, по мере углубления скважин; использование установленной мощности двигателей насосов и привода к ротору; изменение числа оборотов долота при изменении модели долота, твердости пород и глубины скважины; факторы, которыми следует руководствоваться при решении вопроса о замене долота; продолжительность промывки скважины перед подъемом долота; качество промывочной жидкости при бурении в отдельных породах (свитах, горизонтах), в отдельных интервалах глубин.
Наиболее трудоемкой и ответственной операцией в процессе механического бурения является подача долота на забой. В настоящее время она зачастую выполняется вручную при помощи ленточного тормоза лебедки. Созданные и внедряемые регуляторы подачи долота еще далеки от совершенства. Успешное ее решение позволит существенно улучшить организацию буровых работ, что в первую очередь обеспечит увеличение механической скорости проходки на долото без риска аварий, уменьшение отклонения ствола скважины от проектного направления, облегчение труда бурильщика.
Искривление стволов вертикальных скважин приводит к следующим отрицательным явлениям: интенсивному изнашиванию бурильных труб; большому увеличению мощности для вращения бурильных труб (при роторном бурении); увеличению числа аварий в процессе бурения и крепления скважины. Искривленные скважины дают неправильную ориентацию при определении глубины залегания маркирующих горизонтов, падения, мощности и глубины залегания пластов, а также при оценке нефтегазоносности и водоносности месторождений.
Они могут приводить к неправильному построению контура нефтеносности или газоносности и, следовательно, к бурению ряда сухих скважин. В целях предупреждения искривления вертикальных скважин организация механического бурения должна обеспечивать: • плавную (без рывков) подачу долота на забой с сохранением постоянной осевой нагрузки прохождении однородных пологозалегающих пластов и снижением ее во время приближения к пластам различной твердости, особенно крутопадающим и плавное изменение осевой нагрузки на долото в интервале 4, 5— 9 м;
3. замер угла искривления ствола скважины через каждые 25 м проходки и инклинометрию скважины через 200 м проходки; 4. систематическое проворачивание бурильной колонны в скважине; 5. создание осевой нагрузки на долото частью веса УБТ (не менее 55 %); 6. повышенное число оборотов ротора и ограниченную осевую нагрузку на долото (до 25— 50 % от нормальной нагрузки) при бурении горных пород, характеризующихся интенсивным искривлением скважин; 7) сокращение зазора между стенкой скважины и низом бурильной колонны до минимума.
Основными работами по промывке скважин являются: регулирование качества и количества промывочной жидкости, которая закачивается в скважину в единицу времени, с учетом литологических особенностей разбуриваемых горных пород, давления в проходимых пластах, конструкции скважин и темпов бурения; приготовление и очистка промывочной жидкости. Величины параметров промывочной жидкости устанавливаются применительно к особенностям каждой разбуриваемой геологической свиты и указываются в геолого техническом наряде.
Изменение параметров промывочной жидкости в процессе бурения каждой скважины тщательно контролируется. С этой целью организуется переносная лаборатория с комплектом необходимых приборов на каждой скважине либо стационарная лаборатория на предприятии, либо передвижная лаборатория на автомашине Все замеры регистрируются в специальных журналах как непосредственно на буровых, так и в стационарной лаборатории. В журналах отражаются также данные по химической обработке промывочной жидкости (наименование и количество добавок, вводимых в промывочную жидкость, начало и конец обработки и т. п. ).
Количество промывочной жидкости, закачиваемой в скважину в единицу времени, устанавливается с учетом максимально возможной скорости восходящего потока в затрубном пространстве (но не менее 1, 6 м/с) и максимального использования мощности буровых насосов. Всю работу по обеспечению буровых высококачественными жидкостями организует промывочное хозяйство предприятия. Промывочная жидкость может готовиться индивидуальным способом (непосредственно на скважине), или централизованно.
Чтобы промывочную жидкость можно было вновь закачивать в скважину, ее необходимо на поверхности полностью очистить от вынесенных частиц породы. Неочищенная промывочная жидкость снижает свою удерживающую способность и возможность выноса новых частиц выбуренной породы, способствует преждевременному износу бурового оборудования и бурильных труб. Все работы, связанные со СПО , механическим бурением и непосредственно с промывкой при строительстве скважины, выполняет буровая бригада, в которую входят несколько вахт (смен).
Крепление скважин производится спускам колонны обсадных труб. Эффективность работ по креплению скважин в значительной степени предопределяют: 1) тщательная подготовка скважин к спуску обсадных труб (проведение предусмотренного комплекса электрометрических работ, промывка скважин с целью полного удаления всех обломков выбуренной породы, определение точной глубины скважины и т. п. ); • 2. тщательная подготовка обсадных труб для спуска их в скважину (проверка резьбовых соединений, диаметров и прямолинейности, замер и запись длины каждой трубы);
• 3. свинчивание обсадных труб по две или три, если это позволяет высота буровой вышки; спуск сварных обсадных колонн; • 4. удобное расположение труб перед спуском их в скважину; • 5. своевременная подготовка и полное использование имеющихся средств механизации при спуске обсадной колонны; • 6. четкое исполнение функций рабочими буровой бригады во время спуска обсадных колонн. После спуска обсадной колонны производится цементирование скважины.
Весь комплекса работ по цементированию скважины выполняется в минимальные сроки и учитывать сроки схватывания цемента и соответствовать принятой технологии цементирования. Проведение работ по цементированию выполняют цементировочные агрегаты и цементосмесительные машины, определены последовательность и продолжительность отдельных операций, установлены обязанности лиц, ответственных за выполнение каждого вида работ. Перед цементированием скважина промывается до того момента, когда выравниваются плотности жидкости, выходящей и поступающей в нее.
Работы по цементированию скважин выполняет специализированное подразделение ТУ. Основными являются бригады по цементированию. В состав бригады входят машинисты и мотористы водители, один два оператора по цементированию и шофер цементовоза. Каждая бригада обслуживает 7— 8 цементировочных агрегатов и 5— 6 цементосмесительных машин. При больших объемах работ по цементированию скважин в составе УБР (УРБ) или нефтедобывающего объединения организуется (ТУ).
Производственный процесс в строительстве скважин характеризуется цикличностью. При этом за регламентированный отрезок времени выполняют цикл работ, то есть законченную совокупность взаимосвязанных работ, повторяющихся в известной последовательности. Под производственным циклом в строительстве скважин понимают период в течение которого выполняется комплекс работ направленных на бурение скважины и её крепление. Производственный цикл в строительстве скважин измеряют в станко месяцах, станко сутках, станко часах. Состав производственного цикла в строительстве скважины (схема).
10 11 12 13 14 15 Вспомогательные работы tв Крепление скважины tк Ремонтные работы tр Ликвидация осложнений tло Непроизводительное время Продолжительность необходимых видов работ Tнвр 9 Спуско подъёмные операции tспо время 8 Производиительное 7 Подготовительные работы к строительству буровой Тп Строительство вышки и привышечных сооружений Тс Монтаж бурового и энергетического оборудования Тм Задел Тз Подготовительные работы к бурению Тпб Механическое бурение tм Продолжительность бурения скважины Tб 1 2 3 4 5 6 ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЦИКЛ Tц Ликвидация аварий tла Организационные простои tоп Испытание скважины Ти Демонтаж буровой Тд
7. Организация промыслово-геофизических работ К промыслово геофизическим работам относятся: каротаж (электрический, радиоактивный, термокаротаж, механический, акустический, магнитный); работы по изучению технического состояния скважин (измерение температуры, определение мест притока воды в скважину, затрубного движения жидкости, местоположения поглощающих пластов, высоты подъема цемента, контроль за толщиной слоя цемента и ГРП, измерение диаметра и искривления скважины);
работы по перфорации, отбору грунтов и торпедированию. Объекты промыслово геофизических работ — скважины, находящиеся в бурении и эксплуатации. Промыслово геофизические исследования позволяют изучать геологический разрез по скважинам без подъема керна на поверхность, что значительно повышает эффективность буровых работ (увеличивается скорость бурения, повышается производительность труда, снижается себестоимость буровых работ и т. д. ). Комплекс промыслово геофизических исследований, применяемый в том или ином районе, определяется геологическими условиями района.
Заказчик обязан до приезда геофизической промысловой партии подготовить скважину для производства работ. Подготовка заключается в проведении мероприятий, обеспечивающих беспрепятственный спуск до забоя и подъем геофизических приборов в скважине в течение времени, необходимого для проведения комплекса заказанных геофизических исследований. Подготовленность скважины оформляется актом за подписями бурового мастера и геолога. Начальник промыслово геофизической партии приступает к проведению исследований на скважине только после получения такого акта.
Основной производственной единицей для проведения промыслово геофизических исследований в скважинах является партия. Партии, как правило, специализированы по видам выполняемых работ: каротажные партии, обслуживающие глубокие скважины; перфораторные; радиоактивного каротажа; инклинометрические. В отдельных случаях организуются комплексные каротажно перфораторные партии. От специализации партии зависят состав ее работников и техническая вооруженность. Комплекс промыслово геофизических исследований, выпол няемых партиями, включает подготовительные работы к
выезду на скважину и заключительные после возвращения, подготовительные и заключительные работы на скважине, собственно промыслово геофизические исследования, спуско подъемные операции, пересоединение скважинных приборов, разметку кабеля, переезды на скважину и обратно. Порядок проведения промыслово геофизических исследова ний партиями следующий. Перед выездом на скважину начальнику партии вручается наряд маршрут, в котором указываются объем и вид исследований, данные о времени их производства и т. п. После этого начальник партии знакомит персонал с объемом предстоящих исследований, обеспечивает проверку и погрузку
оборудования и получает при необходимости (для перфорации и торпедирования) взрывчатые вещества и средства взрывания. Подрядчик проверяет подготовленность скважины для промыслово геофизических исследований и организует выполнение заданного объема работ. По требованию заказчика объем исследований может быть увеличен по сравнению с предусмотренным в наряде маршруте. Первичные материалы промыслово геофизических исследований представляются заказчику непосредственно на скважине (буровой) или не позднее трех дней после выполнения работ по заданию.
Основные данные о результатах замеров кривизны в скважинах (угол наклона и азимут) сообщаются заказчику непосредственно по окончании замера и необходимых вычислений. Оформленные графические материалы исследований с их интерпретацией представляются заказчику в сроки, установленные договором. После оформления результатов промыслово геофизических исследований, выполненных по наряду маршруту, составляется акт, определяющий объем произведенных работ. Акты являются документами, на основе которых производятся учет и оплата выполненных работ за плановый период.
8. Технологический процесс испытания скважин В практике буровых работ и в технической литературе встречаются три термина, относящиеся к заключительному этапу строительства скважины: испытание, опробование, освоение скважины. Испытать — значит провести наиболее полный комплекс работ по определению количественной и качественной характеристики объекта.
Опробование—часть испытания — означает, что проводятся работы по определению какой то одной, а именно качественной, характеристики испытываемого объекта. Этот термин ассоциируется со способом испытания скважины в процессе бурения испытателями пластов, когда вследствие несовершенства этих работ или ограниченных ГТУ пласт опробуется только на содержимое. По мере совершенствования испытательных работ в процессе бурения, оснащенности испытателей пластов глубинными регистрирующими приборами — этот термин заменяется понятием испытание.
Освоить — это значит вызвать приток и подготовить скважину к проведению гидрогазодииамических исследований, т. е. провести какуюто часть работ но испытанию. Самостоятельное значение этот термин принимает применительно к эксплуатационным скважинам, когда конечная цель испытания — вызов притока, освоение и сдача заказчику (промыслу). Таким образом, термин испытание наиболее полно характеризует понятие заключительный этап работ по строительству скважины.
Под технологическим процессом испытания понимается испытание скважины для установления промышленной нефтегазоносности пластов, оценки их продуктивной характеристики, получения необходимых данных для подсчета запасов нефти и газа и составления проектов разработки месторождений. Технологический процесс испытания скважины слагается из самостоятельных рабочих периодов испытания объектов. Под рабочим периодом испытания объекта понимается комплекс работ, обеспечивающий вызов притока пластовой жидкости или газа, выявление нефтесодержания пласта и определение основных параметров.
Рабочий период испытания объектов представляет собой последовательный ряд связанных между собой технологических процессов: 1) перфорация; 2) вызов притока; 3) освоение очистка; 4) гидрогазодинамические исследования; 5) задавка; 6) изоляционные работы. В свою очередь, каждый технологический процесс состоит из последовательного ряда взаимно зависимых отдельных видов работ и операций.
Перед началом технологического процесса испытания скважины проводится единый для всех рабочих периодов комплекс подготовительных работ к испытанию первого объекта в скважине. Рабочий период испытания объекта состоит из технологических процессов, работ и операций: Перфорация; Спуск труб; Вызов притока; Освоение очистка; Гидрогазодинамические исследования; Задавка; Установка цементного разделительного моста; ОЗЦ .
Снижение уровня в колонне при определении герметичности моста; Ожидание результатов испытания моста на герметичность; Подъем труб. Для осуществления рабочего периода испытания объекта требуются постоянно услуги со стороны, т. е. работа выполняется большей частью с помощью сторонних организаций. Практически бригады по испытанию выполняют самостоятельно лишь операции по спуску подъему инструмента, которые в балансе времени работ занимают незначительное место.
Все же остальные операции: перфорация, промывки, вызовы притока, работы по интенсификации, исследовательские работы и изоляционные работы — выполняются совместно со сторонними подразделениями и службами. Такое положение предопределяет и свой специфический подход как к организации работ, так и к буровому станку, с которого производятся работы, с точки зрения его загруженности и степени полезности входящего в него оборудования и, в первую очередь, буровых насосов.
Скачать презентацию Тема 4 Основы организации производственного процесса в разработке
Тема 4-ОПиУПР-осн-орган-проз-2часть-24-02-11.ppt