Come vengono perforati i pozzi di petrolio. Come vengono perforati i pozzi di petrolio e gas? Documenti e attrezzature: requisiti di base

Informazione Generale sulla perforazione olio e gas pozzi

1.1. TERMINI DI BASE E DEFINIZIONI

Riso. 1. Elementi della struttura del pozzo

Un pozzo è una miniera cilindrica funzionante senza accesso umano e avente un diametro molte volte inferiore alla sua lunghezza (Fig. 1).

Gli elementi principali del pozzo:

Wellhead (1) - intersezione del percorso del pozzo con la superficie diurna

Foro inferiore (2) - il fondo di un pozzo di trivellazione che si muove a causa dell'impatto di uno strumento di taglio della roccia sulla roccia

Pareti del foro (3) - superfici laterali perforazione pozzi

Asse del foro (6) - una linea immaginaria che collega i centri delle sezioni trasversali del foro

* Wellbore (5) - lo spazio nelle viscere occupato dal pozzo.

Stringhe di rivestimento (4) - stringhe di tubi di rivestimento interconnessi. Se le pareti del pozzo sono costituite da rocce stabili, le stringhe di rivestimento non vengono fatte scorrere nel pozzo.

I pozzi vengono approfonditi, distruggendo la roccia su tutta l'area del fondo pozzo (fondo solido, Fig. 2 a) o lungo la sua parte periferica (fondo anulare, Fig. 2 b). In quest'ultimo caso, al centro del pozzo rimane una colonna di roccia, un nucleo, che viene periodicamente sollevato in superficie per lo studio diretto.

Il diametro dei pozzetti, di regola, diminuisce dalla testa al fondo gradualmente a determinati intervalli. Diametro iniziale olio e gas i pozzi di solito non superano i 900 mm e il finale è raramente inferiore a 165 mm. profondità olio e gas i pozzi variano entro poche migliaia di metri.

Per posizione spaziale nella crosta terrestre, i pozzi sono suddivisi (Fig. 3):

1. Verticale;

2. Inclinato;

3. Curvo rettilineo;

4. Curvo;

5. Curvo rettilineo (a sezione orizzontale);

Riso. 3. Localizzazione spaziale dei pozzi

Complicatamente curvo.

Olio e gas i pozzi vengono perforati onshore e offshore utilizzando impianti di perforazione. In quest'ultimo caso, le piattaforme di perforazione sono montate su rack, piattaforme di perforazione galleggianti o navi (Fig. 4).

Riso. 4. Tipi di pozzi

V olio e gas le industrie stanno perforando pozzi per i seguenti scopi:

1. operativo- per produzione di olio, gas e gas condensa.

2. Iniezione - per pompare in orizzonti produttivi di acqua (meno spesso aria, gas) per mantenere la pressione del giacimento e prolungare il periodo di sviluppo del giacimento, aumentare la portata operativo pozzi dotati di pompe e sollevatori d'aria.

3. Esplorazione - per identificare gli orizzonti produttivi, delineare, testare e valutare il loro valore industriale.

4. Speciale - di riferimento, parametrico, valutativo, di controllo - per lo studio della struttura geologica di un'area poco conosciuta, la determinazione dei cambiamenti nelle proprietà di giacimento delle formazioni produttive, il monitoraggio della pressione di formazione e del fronte di movimento del contatto olio-acqua, il grado di sviluppo delle singole sezioni della formazione, effetto termico sulla formazione, garantendo la combustione in situ, gassificazione del petrolio, scarico delle acque reflue in strati assorbenti profondi, ecc.

5. Ricerca strutturale - per chiarire la posizione del promettente olio-cuscinetto a gas strutture secondo gli orizzonti di marcatura (definizione) superiori che ripetono i loro contorni, secondo i dati di perforazione di pozzi di piccolo diametro piccoli e meno costosi.

Oggi olio e gas i pozzi sono strutture di capitale costose che hanno servito per molti decenni. Ciò si ottiene collegando la formazione produttiva con la superficie della terra in un canale sigillato, forte e durevole. Tuttavia, il pozzo trivellato non rappresenta ancora un tale canale, a causa dell'instabilità delle rocce, della presenza di strati saturi di vari fluidi (acqua, olio, gas e loro miscele), che sono sotto diverse pressioni. Pertanto, durante la costruzione di un pozzo, è necessario ancorare il suo pozzo e separare (isolare) le formazioni contenenti vari fluidi.

involucro

figura 5. Bene involucro

Il pozzo è sostenuto da tubi speciali chiamati tubi di rivestimento. Una serie di tubi di rivestimento collegati in serie tra loro costituiscono la stringa di rivestimento. Per l'involucro del pozzo, vengono utilizzati tubi dell'involucro in acciaio (Fig. 5).

Gli strati saturi di vari fluidi sono separati da rocce impermeabili - "coperture". Durante la perforazione di un pozzo, queste guarnizioni impermeabili di separazione vengono disturbate e la possibilità di flussi incrociati interstrati, deflusso spontaneo dei fluidi di formazione in superficie, irrigazione degli strati produttivi, inquinamento delle fonti di approvvigionamento idrico e dell'atmosfera, corrosione delle stringhe di rivestimento calate nel pozzo è creato.

Nel processo di perforazione di un pozzo in rocce instabili, sono possibili cavità intense, astragalo, cadute di massi, ecc. In alcuni casi, l'ulteriore approfondimento del pozzo diventa impossibile senza il preventivo fissaggio delle sue pareti.

Per escludere tali fenomeni, il canale anulare (spazio anulare) tra la parete del pozzo e l'involucro che vi scorre è riempito con materiale tamponante (isolante) (Fig. 6). Si tratta di formulazioni che includono un astringente, cariche inerti e attive e reagenti chimici. Sono preparati sotto forma di soluzioni (di solito acqua) e pompati nel pozzo con pompe. Tra i leganti, i più utilizzati sono i cementi Portland per pozzi petroliferi. Pertanto, il processo di separazione degli strati è chiamato cementazione.

Pertanto, a seguito della perforazione del pozzo, del suo successivo fissaggio e separazione degli strati, viene creata una struttura sotterranea stabile di un determinato design.

La progettazione del pozzo è intesa come un insieme di dati sul numero e le dimensioni (diametro e lunghezza) delle stringhe di rivestimento, i diametri dei fori per ciascuna stringa, gli intervalli di cementazione, nonché i metodi e gli intervalli di connessione del pozzo con la formazione produttiva (Fig. 7 ).

Informazioni sui diametri, gli spessori delle pareti e i tipi di acciaio dei tubi di rivestimento per intervalli, sui tipi di tubi di rivestimento, attrezzatura la parte inferiore dell'involucro è inclusa nel concetto di design dell'involucro.

Le corde dell'involucro di un certo scopo vengono calate nel pozzo: direzione, conduttore, corde intermedie, operativo Colonna.

La direzione viene abbassata nel pozzo di trivellazione per prevenire l'erosione e il collasso delle rocce attorno alla testa del pozzo durante la perforazione sotto una guida di superficie, nonché per collegare il pozzo di trivellazione al sistema di pulizia del fango di perforazione. Lo spazio anulare dietro la direzione viene riempito lungo l'intera lunghezza con malta o calcestruzzo. La direzione si abbassa fino a diversi metri di profondità nelle rocce stabili, fino a decine di metri nelle paludi e nei terreni limosi.

Il conduttore copre solitamente la parte superiore della sezione geologica, dove sono presenti rocce instabili, serbatoi che assorbono perforazione soluzione o sviluppo, fornendo fluidi di formazione alla superficie, ad es. tutti quegli intervalli che complicheranno il processo di ulteriore perforazione e causeranno inquinamento ambientale. Il conduttore deve necessariamente coprire tutti gli strati saturi di acqua dolce.

Riso. 7. Diagramma di progettazione del pozzo

La maschera viene utilizzata anche per installare una testa di pozzo antiscoppio attrezzatura e sospensione delle successive stringhe di carcassa. Il conduttore viene abbassato a una profondità di diverse centinaia di metri. Per una separazione affidabile degli strati, che conferisce resistenza e stabilità sufficienti, l'involucro viene cementato per tutta la sua lunghezza.

operativo la corda viene fatta scorrere nel pozzo per recuperare l'olio, gas o iniezione nell'orizzonte produttivo di acqua o gas per mantenere la pressione del serbatoio. L'altezza della boiacca cementizia si eleva al di sopra della sommità degli orizzonti produttivi, così come un dispositivo di cementazione dello stadio o una giunzione delle sezioni superiori delle stringhe di involucro in olio e gas i pozzi dovrebbero essere rispettivamente di almeno 150-300 me 500 m.

Le colonne intermedie (tecniche) devono essere abbassate se non è possibile perforare alla profondità di progetto senza prima separare le zone di complicazioni (manifestazioni, smottamenti). La decisione di eseguirli viene presa dopo aver analizzato il rapporto di pressione che si verifica durante la perforazione nel sistema "pozzo-serbatoio".

Se la pressione nel pozzo Pc è inferiore alla pressione di formazione Рпл (la pressione dei fluidi che saturano la formazione), i fluidi della formazione fluiranno nel pozzo e si verificherà una manifestazione. A seconda dell'intensità, le manifestazioni sono accompagnate da liquido auto-versante ( gas) alla testa del pozzo (troppo), scoppi, flusso aperto (incontrollato). Questi fenomeni complicano il processo di costruzione del pozzo, creano una minaccia di avvelenamento, incendi ed esplosioni.

Quando la pressione nel pozzo sale a un certo valore, chiamato pressione dell'inizio dell'assorbimento Ploss, il fluido dal pozzo entra nella formazione. Questo processo è chiamato assorbimento perforazione soluzione. Pogl può essere vicino o uguale alla pressione del giacimento, e talvolta si avvicina al valore della pressione rocciosa verticale, determinata dal peso delle rocce poste sopra.

A volte le perdite sono accompagnate da flussi di fluidi da un serbatoio all'altro, il che porta all'inquinamento delle fonti di approvvigionamento idrico e degli orizzonti produttivi. Una diminuzione del livello del liquido nel pozzo a causa dell'assorbimento in uno dei giacimenti provoca una diminuzione della pressione nell'altro giacimento e la possibilità di manifestazioni da esso.

La pressione alla quale si aprono le fratture naturali chiuse o se ne formano di nuove è chiamata pressione di fratturazione idraulica, Pgrp. Questo fenomeno è accompagnato da un catastrofico assorbimento perforazione soluzione.

È caratteristico che in molti olio e gas regioni, la pressione di giacimento Рпл è prossima alla pressione idrostatica della colonna d'acqua dolce Рг (di seguito semplicemente la pressione idrostatica) con l'altezza Нр, pari alla profondità Нп, su cui giace la data formazione. Ciò è dovuto al fatto che la pressione dei fluidi nel giacimento è spesso causata dalla pressione delle acque di bordo, la cui area di ricarica è collegata con la superficie diurna a distanze considerevoli dal campo.

Poiché i valori assoluti delle pressioni dipendono dalla profondità H, è più conveniente analizzare i loro rapporti utilizzando i valori delle pressioni relative, che sono i rapporti dei valori assoluti delle pressioni corrispondenti alla pressione idrostatica pressione Pr, cioè:

Rpl * = Rpl / Rg;

Pgr * = Pgr / Rg;

погл * = Рпогл / Рг;

рп * = Ргрп / Рг.

Qui Рпл - pressione del serbatoio; Ргр - pressione idrostatica del fango di perforazione; Рпогл - pressione dell'inizio di assorbimento; Ргрп - pressione di fratturazione idraulica.

La pressione relativa del serbatoio Ppl * è spesso chiamata coefficiente di anomalia Ka. Quando Рпл * è approssimativamente uguale a 1,0, la pressione di formazione è considerata normale, con Рпл * maggiore di 1,0 - anormalmente alta (pressione anormalmente alta) e con Рпл * minore di 1,0 - anormalmente bassa (AIPP).

Una delle condizioni per un normale processo di perforazione semplice è il rapporto

a) Prezzo*< Ргр* < Рпогл*(Ргрп*)

Il processo di perforazione è complicato se, per qualche motivo, le pressioni relative sono nel rapporto:

b) Ppl *> Pgr *< Рпогл*

c) Prezzo*< Ргр* >погл * (Ргрп *)

Se la relazione b) è vera, si osservano solo manifestazioni, se c), si osservano manifestazioni e assorbimenti.

Le colonne intermedie possono essere solide (si abbassano dalla bocca al fondo) e non solide (non raggiungono la bocca). Questi ultimi sono chiamati stinchi.

È generalmente accettato che un pozzo abbia una struttura a colonna singola se non vengono eseguite colonne intermedie, sebbene sia la direzione che il conduttore siano abbassati. Con una corda intermedia, il pozzo ha una struttura a due corde. Quando sono presenti due o più stringhe tecniche, il pozzo è considerato multistringa.

Il design del pozzo è impostato come segue: 426, 324, 219, 146 - diametri dell'involucro in mm; 40, 450, 1600, 2700 - profondità di scorrimento del rivestimento in m; 350, 1500 - il livello della boiacca di malta dietro il liner e operativo colonna in m; 295, 190 - diametri delle punte in mm per la perforazione di pozzi per corde da 219 - e 146 - mm.

1.2. METODI DI PERFORAZIONE DEL BENE

I pozzi possono essere perforati con metodi meccanici, termici, elettrici e altri metodi (diverse dozzine). Tuttavia, solo i metodi di perforazione meccanica - a percussione e rotativi - trovano applicazione industriale. Il resto non ha ancora lasciato la fase di sviluppo sperimentale.

1.2.1. PERFORAZIONE AD IMPATTO

Perforazione a percussione. Di tutte le sue varietà, la perforazione a percussione è la più diffusa (Fig. 8).

Riso. 8. Schema di perforazione a percussione di pozzi

La batteria di perforazione, che consiste in una punta 1, un'asta di percussione 2, un'asta di taglio scorrevole 3 e un fermacorda 4, viene calata nel pozzo su una fune 5, la quale, piegandosi attorno al blocco 6, rullo di traino 8 e un rullo di guida 10, viene svolto dal tamburo 11 della perforatrice ... La velocità di abbassamento della batteria di perforazione è controllata dal freno 12. Il blocco 6 è installato nella parte superiore dell'albero 18. Per smorzare le vibrazioni che si verificano durante la perforazione, vengono utilizzati ammortizzatori 7.

La manovella 14 con l'aiuto della biella 15 fa vibrare il telaio dell'equilibrio 9. Quando il telaio viene abbassato, il rullo di decollo 8 tira la fune e solleva il trapano sopra il fondo. Quando il telaio è sollevato, la fune si abbassa, il proiettile cade e quando lo scalpello colpisce la roccia, quest'ultima viene distrutta.

Man mano che il foro si approfondisce, la fune viene allungata avvolgendola dal tamburo 11. La cilindricità del foro è assicurata ruotando la punta a seguito dello svolgimento della fune sotto carico (mentre si solleva la batteria di perforazione) e torcendola durante la rimozione del carico ( quando il morso colpisce la roccia).

L'efficienza della distruzione della roccia durante la perforazione a percussione è direttamente proporzionale alla massa della perforatrice, all'altezza della sua caduta, all'accelerazione della caduta, al numero di colpi della punta contro il foro di fondo nell'unità di tempo ed è inversamente proporzionale al quadrato del diametro del foro.

Nel processo di perforazione di formazioni fratturate e viscose, è possibile l'inceppamento della punta. Per liberare la punta nella batteria di perforazione, viene utilizzata una barra di taglio, realizzata sotto forma di due anelli allungati, collegati tra loro come maglie di catena.

Il processo di perforazione sarà tanto più efficace quanto minore sarà la resistenza alla punta del trapano fornita dai detriti che si accumulano sul fondo del pozzo, mescolati al fluido di formazione. In assenza o insufficiente afflusso di fluido di formazione nel pozzo dalla testa del pozzo, l'acqua viene periodicamente aggiunta. Una distribuzione uniforme delle particelle di talee nell'acqua si ottiene mediante passi periodici (sollevamento e abbassamento) perforazione proiettile. Man mano che la roccia distrutta (talee) si accumula nel foro inferiore, diventa necessario pulire il pozzo. Per fare ciò, usando il tamburo, il trapano viene sollevato dal pozzo e il ladro 13 viene ripetutamente abbassato in esso sulla fune 17, che viene svolta dal tamburo 16. C'è una valvola sul fondo del ladro. Quando il ladro è immerso nel liquame liquido, la valvola si apre e il ladro viene riempito con questa miscela; quando il ladro viene sollevato, la valvola si chiude. Il liquido di fango sollevato in superficie viene versato in un contenitore di raccolta. Per pulire completamente il pozzo, devi far funzionare il bailer più volte di seguito.

Dopo aver pulito il foro inferiore, un trapano viene calato nel pozzo e il processo di perforazione continua.

Con uno shock perforazione il pozzo di solito non è pieno di liquido. Pertanto, al fine di evitare il crollo della roccia dalle sue pareti, viene calata una corda di rivestimento costituita da tubi di rivestimento metallici collegati tra loro mediante filettature o saldatura. Man mano che il pozzo si approfondisce, l'involucro viene spinto verso il basso e periodicamente esteso (aumentato) di un tubo.

Il metodo dell'impatto non viene applicato da più di 50 anni. olio e gas industrie della Russia. Tuttavia, nell'esplorazione perforazione nei depositi di placer, durante le indagini ingegneristiche e geologiche, perforazione pozzi d'acqua, ecc. trova la sua applicazione.

1.2.2. PERFORAZIONE ROTATIVA DI POZZI

Nella perforazione a rotazione, la rottura della roccia si verifica a causa dell'azione simultanea del carico e della coppia sulla punta. Sotto l'azione del carico, la punta penetra nella roccia e sotto l'influenza della coppia la fende.

Esistono due tipi di perforazione a rotazione: perforazione a rotazione ea fondo pozzo.

Nella perforazione a rotazione (Fig. 9), la potenza dai motori 9 viene trasmessa attraverso l'argano 8 al rotore 16 - uno speciale meccanismo rotante installato sopra la testa del pozzo al centro dell'impianto di perforazione. Il rotore gira perforazione corda di perforazione e una punta avvitata ad essa 1. La batteria di perforazione è costituita da un tubo principale 15 e 6 tubi di perforazione 5 avvitati ad esso mediante un sub speciale.

Di conseguenza, durante la perforazione rotante, l'approfondimento della punta nella roccia si verifica quando la batteria di perforazione rotante si sposta lungo l'asse del foro e quando perforazione con motore fondo pozzo - antirotazione perforazione colonne. La perforazione a rotazione è caratterizzata dal lavaggio

In perforazione Con un motore a fondo pozzo, la punta 1 è avvitata all'albero e la batteria di perforazione è avvitata alla carcassa del motore 2. Quando il motore è in funzione, il suo albero con la punta ruota e la batteria di perforazione riceve la coppia reattiva della carcassa del motore , che è smorzato da un rotore non rotante (una spina speciale è installata nel rotore).

La pompa per fanghi 20, azionata dal motore 21, pompa il fluido di perforazione attraverso un collettore (condotto alta pressione) 19 in un montante - tubo 17, installato verticalmente nell'angolo destro della torre, quindi in un tubo flessibile di perforazione (manicotto) 14, girevole 10 e in perforazione colonna. Raggiunto lo scalpello, il fluido di perforazione passa attraverso i fori in esso e sale in superficie lungo lo spazio anulare tra la parete del foro e la batteria di perforazione. Qui nel sistema di serbatoi 18 e meccanismi di pulizia (non mostrato in figura) perforazione la soluzione viene ripulita dalle talee, quindi entra nelle vasche di ricezione 22 delle pompe fanghi e viene nuovamente pompata nel pozzo.

Attualmente vengono utilizzati tre tipi di motori a fondo pozzo: un turbodrill, un motore a vite e un trapano elettrico (quest'ultimo è usato molto raramente).

Durante la perforazione con un turbodrill o un motore a vite, l'energia idraulica del flusso di fluido di perforazione che scende lungo la batteria di perforazione viene convertita in energia meccanica sull'albero del motore del pozzo a cui è collegata la punta.

Quando si fora con un trapano elettrico Energia elettrica alimentato da cavo, le cui sezioni sono montate all'interno perforazione corda e viene convertita da un motore elettrico in energia meccanica sull'albero, che viene trasferita direttamente alla punta.

Mentre il pozzo si approfondisce noioso nel pozzo viene alimentata una corda, sospesa ad un sistema di paranco a catena, costituita da un blocco corona (non mostrato in figura), blocco mobile 12, gancio 13 e fune metallica 11. Quando il kelly 15 entra per l'intera lunghezza del rotore 16, l'argano viene acceso, la batteria di perforazione viene sollevata alla lunghezza del kelly e la batteria di perforazione è sospesa mediante cunei sulla tavola del rotore. Quindi, il tubo di testa 15 viene svitato insieme allo snodo 10 e calato in un pozzo (un tubo di rivestimento precedentemente installato in un pozzo inclinato appositamente perforato) di lunghezza pari alla lunghezza del tubo di testa. Il pozzo viene perforato in anticipo nell'angolo destro dell'impianto di perforazione approssimativamente a metà della distanza dal centro alla sua gamba. Successivamente, la batteria di perforazione viene allungata (costruita) avvitando un tappo a due o tre tubi (due o tre aste di perforazione avvitate insieme), rimuoverlo dai cunei, abbassato nel pozzo per la lunghezza del tappo, sospeso con cunei sulla tavola del rotore, sollevato dal trapano un tubo guida con snodo, avvitarlo alla batteria di perforazione, liberare la batteria di perforazione dai cunei, portare la punta a fondo e continuare perforazione.

Per sostituire una punta usurata, l'intera batteria di perforazione viene estratta dal pozzo e quindi abbassata di nuovo. Anche le operazioni di abbassamento e sollevamento vengono effettuate mediante un sistema di paranco a catena. Quando il tamburo dell'argano ruota, la fune metallica viene avvolta sul tamburo o srotolata da esso, il che garantisce il sollevamento o l'abbassamento del blocco mobile e del gancio. A quest'ultimo, una batteria di perforazione sollevata o abbassata è sospesa con l'aiuto di collegamenti e un ascensore.

Durante il sollevamento, il BC viene svitato sulle candele e installato all'interno della torre con le estremità inferiori sui candelieri, e le estremità superiori sono avvolte dalle dita speciali sul balcone del lavoratore a cavallo. BK viene calato nel pozzo in ordine inverso.

Pertanto, il processo di funzionamento della punta sul fondo del pozzo viene interrotto dall'estensione della batteria di perforazione e interviene per cambiare la punta usurata.

Di norma, le sezioni superiori della sezione del pozzo sono depositi facilmente erosi. Pertanto, prima di perforare un pozzo, viene costruito un pozzo (foro) per rocce stabili (3-30 m) e il tubo 7 o più tubi avvitati (con una finestra ritagliata nella parte superiore) vengono calati in esso, 1-2 m più lungo della profondità del foro. L'anello è cementato o cementato. Di conseguenza, la testa pozzo viene rafforzata in modo affidabile.

Una breve scanalatura metallica è saldata alla finestra nel tubo, lungo la quale, durante la perforazione, il fluido di perforazione viene convogliato nel sistema dei serbatoi 18 e quindi, passando attraverso meccanismi di pulizia (non mostrati in figura), entra nel serbatoio di ricezione 22 delle pompe di fango.

Il tubo (stringa di tubi) 7 installato nella fossa è chiamato direzione. Impostazione della direzione e una serie di altri lavori eseguiti prima dell'inizio perforazione sono preparatori. Dopo che sono stati completati, un atto di entrata in sfruttamento piattaforma di perforazione e iniziare a perforare un pozzo.

Perforando rocce instabili, morbide, fratturate e cavernose, complicando il processo perforazione(solitamente 400-800 m), coprire questi orizzonti con un conduttore 4 e cementare lo spazio anulare 3 alla bocca. Con un ulteriore approfondimento si possono incontrare anche orizzonti, anch'essi soggetti ad isolamento; tali orizzonti sono sovrapposti da stringhe di involucro (tecniche) intermedie.

Dopo aver perforato il pozzo alla profondità di progetto, abbassato e cementato operativo colonna (CE).

Successivamente, tutte le stringhe di rivestimento alla testa del pozzo sono legate l'una all'altra usando uno speciale attrezzatura... Vengono quindi praticate diverse decine (centinaia) di fori contro la formazione produttiva nella CE e nella pietra cementizia, attraverso i quali, in fase di sperimentazione, sviluppo e successiva sfruttamento del petrolio (gas) scorrerà nel pozzo.

L'essenza dello sviluppo del pozzo è ridotta al fatto che la pressione della colonna del fango di perforazione nel pozzo diventa inferiore alla pressione di formazione. A causa della caduta di pressione creata, l'olio ( gas) dalla formazione inizierà a defluire nel pozzo. Dopo il complesso lavori di ricerca il pozzo è consegnato a sfruttamento.

Per ogni pozzo viene inserito un passaporto, dove la sua struttura, posizione della bocca, fondo e posizione spaziale albero secondo i dati delle misurazioni direzionali delle sue deviazioni dalla verticale (angoli zenitali) e dell'azimut (angoli azimutali). Quest'ultimo dato è particolarmente importante per la perforazione a grappolo di pozzi direzionali al fine di evitare che il pozzo venga perforato nel pozzo di un pozzo precedentemente perforato o già in produzione. La deviazione effettiva della faccia dal disegno non deve superare le tolleranze specificate.

Le operazioni di perforazione devono essere eseguite nel rispetto delle leggi sulla tutela del lavoro e dell'ambiente. Costruzione di un sito per una piattaforma di perforazione, percorsi per la circolazione di una piattaforma di perforazione, strade di accesso, linee elettriche, comunicazioni, condutture per l'approvvigionamento idrico, raccolta olio e gas, fienili di terra, dispositivi di trattamento delle acque reflue, smaltimento dei fanghi dovrebbero essere effettuati solo sul territorio appositamente designato dalle organizzazioni competenti. Dopo il completamento della costruzione di un pozzo o di un gruppo di pozzi, tutti i pozzi e le trincee dovrebbero essere riempiti, l'intero sito per il sito di perforazione dovrebbe essere ripristinato (bonificato) il più possibile per un uso economico.

1.3. BREVE STORIA DELLA FORATURA OLIO E GAS BENE

I primi pozzi nella storia dell'umanità furono perforati con il metodo della corda a percussione nel 2000 aC per estrazione sottaceti in Cina.

Fino alla metà del XIX secolo olio Veniva estratto in piccole quantità, principalmente da pozzi poco profondi vicino ai suoi sbocchi naturali in superficie. Dalla seconda metà del XIX secolo, la domanda di olio cominciò ad aumentare in connessione con l'uso diffuso di motori a vapore e lo sviluppo sulla base dell'industria, che richiedeva grandi quantità di lubrificanti e più potenti delle candele di sego, delle fonti di luce.

Ricerca anni recenti scoperto che il primo pozzo su olio fu perforato a mano con metodo rotativo nella penisola di Apsheron (Russia) nel 1847 su iniziativa di V.N. Semenova. Il primo pozzo negli USA olio(25 m) è stato perforato in Pennsylvania da Edwin Drake nel 1959. Quest'anno è considerato l'inizio dello sviluppo produzione di petrolio industriale negli Stati Uniti. Nascita del russo olio l'industria viene solitamente contata dal 1964, quando nel Kuban nella valle del fiume Kudako A.N. Novosiltsev ha iniziato a perforare il primo pozzo a olio(profondità 55 m) mediante perforazione meccanica a percussione.

A cavallo tra il XIX e il XX secolo furono inventati i motori a combustione interna diesel e benzina. La loro introduzione in pratica ha portato al rapido sviluppo del mondo produzione di petrolio industria.

Nel 1901, per la prima volta negli Stati Uniti fu utilizzata la perforazione a rotazione rotante con lavaggio del fondo del foro con un flusso di fluido circolante. Va notato che la rimozione delle talee da parte di un flusso d'acqua circolante è stata inventata nel 1848 dall'ingegnere francese Fauvelle e fu il primo ad utilizzare questo metodo durante la perforazione di un pozzo artesiano nel monastero di S. dominica. In Russia, il primo pozzo fu perforato con il metodo rotativo nel 1902 a una profondità di 345 m nella regione di Grozny.

Uno dei problemi più difficili incontrati durante la perforazione di pozzi, specialmente con il metodo rotativo, era il problema di sigillare lo spazio anulare tra i tubi di rivestimento e le pareti del pozzo. Questo problema è stato risolto dall'ingegnere russo A.A. Bogushevsky, che sviluppò e brevettò nel 1906 un metodo per pompare l'impasto liquido di cemento nell'involucro con il suo successivo spostamento attraverso il fondo (scarpa) dell'involucro nell'anello. Questo metodo di cementazione si diffuse rapidamente nella pratica nazionale ed estera. perforazione.

Nel 1923, un laureato del Tomsk Technological Institute M.A. Kapelyushnikov in collaborazione con S.M. Volokh e N.A. Korneev ha inventato un motore idraulico a fondo pozzo: un turbodrill, che ha determinato un modo fondamentalmente nuovo di sviluppo della tecnologia e della tecnologia perforazione olio e gas pozzi. Nel 1924, il primo pozzo al mondo fu perforato in Azerbaigian utilizzando un turbodrill a stadio singolo, che fu chiamato turbodrill di Kapelyushnikov.

I turbodrill hanno un posto speciale nella storia dello sviluppo. perforazione pozzi inclinati. Per la prima volta un pozzo deviato è stato perforato con il metodo della turbina nel 1941 in Azerbaigian. Il miglioramento di tale perforazione ha permesso di accelerare lo sviluppo di campi situati sotto il fondo del mare o in terreni altamente accidentati (paludi della Siberia occidentale). In questi casi, vengono perforati diversi pozzi inclinati da un piccolo sito, la cui costruzione richiede costi significativamente inferiori rispetto alla costruzione di siti per ciascun sito di perforazione. perforazione pozzi verticali. Questo metodo di costruzione del pozzo è chiamato perforazione a grappolo.

Nel 1937-40. A.P. Ostrovsky, N.G. Grigoryan, N.V. Aleksandrov e altri hanno sviluppato il design di un motore a fondo pozzo fondamentalmente nuovo: un trapano elettrico.

Negli Stati Uniti, nel 1964, è stato sviluppato un motore a vite per fondo pozzo idraulico a passaggio singolo e nel 1966 in Russia è stato sviluppato un motore a vite a più passaggi, che consente di perforare pozzi direzionali e orizzontali per petrolio e gas.

Nella Siberia occidentale, il primo pozzo, che ha dato una potente fontana di naturale gas Il 23 settembre 1953 fu perforato vicino al villaggio. Berezovo nel nord della regione di Tyumen. Qui, nel distretto di Berezovsky, è nato nel 1963. produzione di gas industria della Siberia occidentale. Il primo pozzo di petrolio nella Siberia occidentale sgorgò il 21 giugno 1960 nell'area di Mulym'inskaya nel bacino del fiume Konda.

Per la maggior parte delle persone, avere il proprio pozzo di petrolio o gas significa risolvere problemi finanziari per il resto della propria vita e vivere senza pensare a nulla.
Ma è così facile perforare un pozzo? Come funziona? Sfortunatamente, poche persone fanno questa domanda.

Il pozzo di perforazione 39629G si trova molto vicino ad Almetyevsk, nel villaggio di Karabash. Dopo la pioggia notturna, tutt'intorno nella nebbia e davanti alla macchina, i conigli correvano ogni tanto.

E infine, è apparsa la stessa piattaforma di perforazione. Lì, il caposquadra della perforazione ci stava già aspettando: la persona principale sul sito, prende tutte le decisioni operative ed è responsabile di tutto ciò che accade durante la perforazione, nonché il capo del dipartimento di perforazione.

Fondamentalmente, la perforazione è chiamata distruzione di rocce sul fondo (nel punto più basso) e estrazione di rocce distrutte in superficie. Una piattaforma di perforazione è un complesso di macchinari come una piattaforma petrolifera, pompe per fango, sistemi di pulizia del fango, generatori, alloggi, ecc.

Il sito di perforazione, su cui si trovano tutti gli elementi (ne parleremo di seguito), è una zona ripulita da uno strato fertile di terra e ricoperta di sabbia. Dopo il completamento dei lavori, questo strato viene ripristinato e, quindi, non viene causato alcun danno significativo all'ambiente. È necessario uno strato di sabbia, perché l'argilla nelle prime piogge si trasformerà in un impasto impenetrabile. Io stesso ho visto quante tonnellate di Urali sono rimaste bloccate in un tale liquido.
Ma prima le cose principali.

Al pozzo 39629G è installato un impianto (in realtà una torre) SBU-3000/170 (perforatrice fissa, capacità massima di sollevamento 170 tonnellate). La macchina è prodotta in Cina e si confronta favorevolmente con quello che ho visto prima. Anche le perforatrici sono prodotte in Russia, ma le piattaforme cinesi sono più economiche sia nell'acquisto che nella manutenzione.

In questo sito è in corso la perforazione a grappolo, tipica dei pozzi orizzontali e direzionali. Questo tipo di perforazione significa che le teste pozzo si trovano a una distanza ravvicinata l'una dall'altra.
Pertanto, la perforatrice è dotata di un sistema di guide scorrevoli. Il sistema funziona secondo il principio "push-pull" e la macchina si muove come da sola con l'ausilio di cilindri idraulici. Ci vogliono un paio d'ore per spostarsi da un punto all'altro (le prime decine di metri) con tutte le operazioni di accompagnamento.

Saliamo alla piattaforma di perforazione. È qui che si svolge la maggior parte del lavoro dei trapani. La foto mostra i tubi della batteria di perforazione (a sinistra) e la pinza idraulica, con l'aiuto della quale la batteria viene estesa con nuovi tubi e continua a perforare. La foratura avviene grazie a una punta posta all'estremità della corda e alla rotazione, che viene trasmessa da un rotore.

Ero particolarmente felice posto di lavoro perforatore. Una volta, nella Repubblica di Komi, ho visto un perforatore che controllava tutti i processi con l'aiuto di tre leve arrugginite e la sua intuizione. Per spostare la leva dal suo posto, ci si è letteralmente appeso. Di conseguenza, il gancio del trapano quasi lo colpì.
Qui, il perforatore è come il capitano di un'astronave. Si siede in una cabina di pilotaggio isolata circondata da monitor e controlla tutto con un joystick.

Naturalmente la cabina è riscaldata d'inverno e rinfrescata d'estate. Inoltre il tetto, anch'esso in vetro, ha una rete di sicurezza in caso di caduta di qualcosa dall'alto e un tergicristallo per pulire il vetro. Quest'ultimo provoca un vero piacere tra i perforatori :)

Saliamo!

Oltre al rotore, il rig è dotato di un sistema di trasmissione superiore (made in USA). Questo sistema combina un blocco gru e un rotore. In parole povere, questa è una gru con un motore elettrico collegato. Il sistema di trasmissione superiore è più comodo, più veloce e più moderno del rotore.

Video di come funziona il sistema di azionamento superiore:

La torre offre una vista eccellente del sito e dei dintorni :)

Oltre a splendide viste, nella parte superiore del sito di perforazione, è possibile trovare un posto di lavoro con pombur (assistente perforatore). Le sue responsabilità includono il lavoro di installazione dei tubi e la supervisione generale.

Poiché il cavaliere è sul posto di lavoro per l'intero turno di 12 ore e in qualsiasi condizione atmosferica e in qualsiasi periodo dell'anno, un ambiente riscaldato è attrezzato per lui. Questo non è mai successo sulle vecchie torri!

In caso di emergenza, il cavaliere può essere evacuato utilizzando un carrello:

Quando il pozzo viene perforato, il pozzo viene svuotato più volte dalla roccia perforata (talee) e una stringa di rivestimento, costituita da molti tubi attorcigliati insieme, viene calata in essa. Un tipico ID dell'involucro è di 146 millimetri. La lunghezza del pozzo può raggiungere i 2-3 chilometri o più. Pertanto, la lunghezza del pozzo supera il suo diametro di decine di migliaia di volte. Approssimativamente le stesse proporzioni hanno, ad esempio, un pezzo di filo ordinario lungo 2-3 metri.

I tubi vengono alimentati attraverso uno scivolo speciale:

Dopo aver eseguito il rivestimento, il pozzo viene nuovamente lavato e inizia la cementazione dello spazio anulare (lo spazio tra la parete del pozzo e il rivestimento). Il cemento viene alimentato sul fondo e spinto nell'anello.

Dopo che il cemento si è indurito, viene controllato con una sonda (un dispositivo calato nel pozzo) dell'ACC - controllo acustico della cementazione, il pozzo viene pressurizzato (viene verificata la tenuta), se tutto è a posto, quindi la perforazione continua - un ugello per cemento viene forato nella parte inferiore e la punta si sposta.

La lettera "g" nel numero di pozzo 39629G significa che il pozzo è orizzontale. Dalla testa del pozzo a un certo punto, il pozzo viene perforato senza deviazioni, ma poi con l'aiuto di un deviatore girevole e / o un deviatore rotante, passa all'orizzontale. Il primo è un tubo girevole e il secondo è un ugello direzionale che viene deviato dalla pressione del fango. Di solito, nelle immagini, la deflessione del tronco è raffigurata quasi con un angolo di 90 gradi, ma in realtà questo angolo è di circa 5-10 gradi per 100 metri.

Persone speciali - "criminali" o ingegneri di telemetria stanno guardando per assicurarsi che il pozzo vada dove deve andare. Secondo le indicazioni della radioattività naturale delle rocce, della resistenza e di altri parametri, controllano e correggono l'andamento della perforazione.

Schematicamente, sembra tutto così:

Qualsiasi manipolazione con qualsiasi cosa sul fondo (foro inferiore) del pozzo si trasforma in un'esperienza molto eccitante. Se accidentalmente fai cadere uno strumento, una pompa o più tubi in un pozzo, allora è del tutto possibile che non otterrai mai quello caduto, dopo di che puoi porre fine a decine o centinaia di milioni di rubli. Scavando nei casi e nella storia delle riparazioni, puoi trovare vere perle-pozzi, sul fondo delle quali c'è una pompa, sopra la quale c'è un attrezzo da pesca (per rimuovere la pompa), sulla cui cima c'è un strumento per estrarre il pesce
nuovo strumento. Quando ero nel pozzo, hanno lasciato cadere, ad esempio, una mazza :)

Affinché l'olio possa entrare nel pozzo, è necessario praticare dei fori nell'involucro e nell'anello di cemento dietro di esso, poiché separano il serbatoio dal pozzo. Questi fori sono realizzati con cariche sagomate; sono essenzialmente le stesse, ad esempio, anticarro, solo senza carenatura, perché non hanno bisogno di volare da nessuna parte. Le cariche perforano non solo l'involucro e il cemento, ma anche lo stesso strato roccioso profondo poche decine di centimetri. L'intero processo è chiamato perforazione.

Per ridurre l'attrito dello strumento, la rimozione della roccia distrutta, prevenire la frantumazione delle pareti del pozzo e compensare la differenza di pressione del giacimento e pressione alla testa del pozzo (in fondo, la pressione è parecchie volte più alta), il pozzo viene riempito con fluido di perforazione. La sua composizione e densità sono selezionate in base alla natura del taglio.
Il fluido di perforazione viene pompato da una stazione di compressione e deve essere costantemente fatto circolare nel pozzo per evitare la rottura delle pareti del pozzo, l'incollaggio dell'utensile (situazioni in cui la corda è bloccata ed è impossibile ruotarla o estrarla - questa è una degli incidenti più comuni durante la perforazione) e altre cose.

Scendiamo dalla torre, andiamo a vedere le pompe.

Durante il processo di perforazione, il fluido di perforazione trasporta i detriti (roccia perforata) in superficie. Analizzando le talee, perforatori e geologi possono trarre conclusioni sulle rocce attraversate dal pozzo. Quindi la soluzione deve essere pulita dai fanghi e rispedita al pozzo per lavorare. Per questo sono attrezzati un sistema di impianti di trattamento e una "stalla", dove vengono stoccati i fanghi puliti (la stalla è visibile nella foto precedente a destra).

La soluzione del setaccio vibrante viene presa per prima: separano le frazioni più grandi.

Quindi la soluzione passa attraverso i separatori di fanghi (sinistra) e sabbia (destra):

Infine, la frazione più fine viene rimossa mediante una centrifuga:

Quindi la soluzione entra nei blocchi del serbatoio, se necessario, le sue proprietà vengono ripristinate (densità, composizione, ecc.) E da lì viene pompata nuovamente nel pozzo con l'aiuto di una pompa.
Blocco capacitivo:

Pompa di fango (prodotta nella Federazione Russa!). La cosa rossa in alto è un compensatore idraulico, attenua la pulsazione della soluzione a causa della contropressione. Di solito sulle perforatrici ci sono due pompe: una è in funzione, la seconda è di riserva in caso di guasto.

Tutto questo impianto di pompaggio è gestito da una persona. A causa del rumore dell'attrezzatura, deve indossare tappi per le orecchie o protezioni per le orecchie per l'intero turno.

"E la vita quotidiana dei trivellatori?" - tu chiedi. Anche noi non ci siamo persi questo momento!
In questo sito, i perforatori lavorano su turni brevi di 4 giorni, perché la perforazione viene eseguita quasi all'interno della città, ma i moduli residenziali non sono praticamente diversi da quelli utilizzati, ad esempio, nell'Artico (forse in meglio).

Ci sono 15 rimorchi in totale sul sito.
Alcuni di loro sono residenziali, i trivellatori vivono in loro per 4 persone. I rimorchi sono divisi in un vestibolo con appendiabiti, lavabo e armadietti e la zona giorno stessa.

Inoltre, uno stabilimento balneare e una cucina-sala da pranzo si trovano in rimorchi separati (nel gergo locale - "travi"). In quest'ultimo abbiamo fatto un'ottima colazione e discusso i dettagli del lavoro. Almetyevsk ... Presta attenzione ai prezzi!

Abbiamo trascorso circa 2,5 ore sulla piattaforma di perforazione ed ero ancora una volta convinto che un'impresa così difficile e affari pericolosi come la perforazione e la produzione di petrolio in generale possono essere solo brava gente... Mi hanno anche spiegato che le persone cattive non stanno qui.

Amici, grazie per aver letto fino alla fine. Si spera che ora tu abbia un'idea leggermente migliore del processo di perforazione. Se hai ancora domande, chiedile nei commenti. Io stesso o con l'aiuto di esperti - risponderò sicuramente!

Oggi questi sono i principali Risorse naturali, che sono necessari per la vita piena dell'umanità. Il petrolio svolge un ruolo speciale nel bilancio energetico e di carburante, viene utilizzato per produrre carburanti, solventi, materie plastiche, detergenti e molto altro. Il gas viene utilizzato principalmente come fonte di riscaldamento, combustibile per cucinare, combustibile per macchine e materia prima per la produzione di varie sostanze organiche. Ecco perché la loro estrazione è diventata la principale industria del mondo. Per estrarre questi minerali, che si trovano in profondità nel sottosuolo, è necessario pozzo di petrolio e gas.

1 - tubi di rivestimento;

2 - pietra di cemento;

4 - perforazione nell'involucro e pietra cementizia;

io - direzione;

II - conduttore;

III - colonna intermedia;

IV - involucro di produzione.

Cos'è?

Un pozzo è un foro cilindrico nel terreno con pareti di terra rinforzate con una soluzione speciale, dove una persona non ha accesso. La lunghezza varia da alcuni metri a diversi chilometri, a seconda della profondità dei giacimenti minerari.

La costruzione di un pozzo di gas è il processo di creazione di una miniera che opera nel terreno. Un processo di alta qualità richiede potenti impianti di perforazione. Oggi, metà degli impianti sono alimentati a diesel. Sono molto comodi da usare in assenza di elettricità. La loro potenza viene costantemente migliorata dai produttori. Va ricordato che il processo di distruzione delle rocce è high-tech, che richiede attrezzature di alta qualità e specialisti qualificati.

Bene e i suoi componenti

Cos'è e in cosa differisce dalle miniere e dai pozzi? Se necessario, le persone possono scendere in miniere o pozzi, ma non avranno accesso al pozzo. Inoltre, la lunghezza è maggiore del diametro. Da quanto sopra, possiamo concludere che un pozzo è una miniera cilindrica che funziona senza che le persone vi accedano.

Pozzo di gasolio consiste nella bocca: questa è la parte superiore, il tronco sono le pareti e la parte inferiore è il fondo. La costruzione stessa è composta da più parti. Queste parti sono guide, conduttori e stringhe di produzione. Perforazione di un pozzo di petrolio e gas devono essere eseguite in modo efficiente in modo che gli strati del suolo non vengano erosi durante l'ulteriore sfruttamento. Pertanto, dopo l'installazione della colonna guida, lo spazio tra il terreno e la parete del tubo viene accuratamente cementato. Ciò è particolarmente importante, perché le acque dolci e attive passano attraverso gli strati superiori del suolo. Il prossimo processo è quello di costruire un conduttore. Questa è la discesa delle colonne a una profondità ancora maggiore e, di nuovo, cementando lo spazio tra loro e il suolo. Quindi tutte queste operazioni vengono terminate facendo scorrere la stringa di produzione sul fondo e ancora una volta viene cementato l'intero spazio dal fondo alla testa pozzo. Ciò fornirà una buona protezione contro la delaminazione degli strati del suolo e delle acque sotterranee.

Tipi di lavori in miniera

Costruzione dell'olio pozzi di gas suddiviso in:

Orizzontale
Verticale
Obliquo
Multi-canna
Multi-foro

Classificazione per scopo

Ognuno ha il suo scopo, di seguito considereremo in quali categorie sono suddivisi:

motori di ricerca
esplorativo
operativo

I più comuni sono verticali. Quando sono installati, l'angolo di inclinazione dalla verticale non supera i 5 gradi. Se supera, allora si chiama inclinato. Quello orizzontale ha un angolo di inclinazione da 80 a 90 gradi rispetto alla verticale, ma poiché non ha senso perforare con tale inclinazione, perforano un pozzo ordinario o inclinato, quindi il pozzo stesso viene lanciato lungo la traiettoria richiesta . Il design implica l'uso di strutture multi-barile e multi-foro. La differenza è che quella multilaterale ha più tronchi, che si diramano da un punto al di sopra dello strato produttivo del suolo. E quello multilaterale ha più facce, mentre il punto di diramazione è più basso.

Perforazione di un pozzo di gas

Non farà a meno dell'esplorazione, perché ti consente di chiarire le riserve minerarie e raccogliere dati per elaborare un progetto per lo sviluppo di un giacimento.

La parte più importante del lavoro di produzione del gas è la "fossa" operativa, perché è con l'aiuto di essa che avviene questo magico processo di produzione di petrolio e gas. Operativo, a sua volta, può essere suddiviso in diversi sottotipi, come ad esempio:

Mining principale
Scarico
Riserva
Stimato
Controllo
Scopo speciale
Sostituto

Tutti loro svolgono un ruolo enorme in questo complesso di produzione di gas. I primi sono destinati direttamente alla produzione di gas. Iniezione - per mantenere la pressione richiesta nelle formazioni produttive. Riserva - utilizzata per sostenere il fondo principale quando il serbatoio è eterogeneo. Stima e controllo vengono utilizzati per monitorare i cambiamenti di pressione nelle formazioni, la sua saturazione e chiarirne i confini. Sono necessari scopi speciali per la raccolta dell'acqua industriale e l'eliminazione dell'acqua industriale. E occorrono rinforzi in caso di usura dei principali di produzione e di iniezione.

Metodi di perforazione

Gli esperti identificano diversi metodi con cui viene eseguita la trivellazione petrolifera.

rotante - è uno dei metodi di perforazione più comunemente usati. Un po' va in profondità nella roccia, che ruota contemporaneamente alle aste di perforazione. La velocità di perforazione a rotazione dipende direttamente dalla resistenza delle rocce e dall'indice della loro resistenza. La popolarità di questo metodo è dovuta al fatto che è possibile regolare il valore del momento del fumo in base alla forza e alla densità delle rocce e dei terreni. Inoltre, la perforazione a rotazione è in grado di sopportare carichi piuttosto pesanti durante un processo di lavoro a lungo termine;
turbina - la principale differenza tra questo metodo e quello rotativo è l'uso di una punta, che funziona in tandem con la turbina di un trapano a turbina. Il processo di rotazione della punta e del trapano è fornito dalla pressione della forza dell'acqua, che si muove in una certa direzione tra lo statore e il rotore;
vite - l'unità di lavoro, con l'aiuto della quale viene eseguita la perforazione della vite per l'olio, è costituita da molte viti meccaniche che azionano la punta del trapano. Al momento, il metodo a vite è usato raramente.

Le sue fasi

L'industria moderna utilizza diversi tipi di perforazione, ma tutti consistono in queste fasi di base.

Progettazione di pozzi per petrolio e gas sviluppato e perfezionato in conformità con le condizioni geologiche specifiche di perforazione in una determinata area. Deve garantire l'adempimento del compito assegnato, ad es. raggiungere la profondità di progetto, aprire giacimenti di petrolio e gas e svolgere l'intera serie di studi e lavori nel pozzo, incluso il suo utilizzo nel sistema di sviluppo del campo.

La progettazione del pozzo dipende dalla complessità della sezione geologica, dal metodo di perforazione, dallo scopo del pozzo, dal metodo di apertura dell'orizzonte produttivo e da altri fattori.

I dati iniziali per la progettazione del pozzo includono le seguenti informazioni:

lo scopo e la profondità del pozzo;

orizzonte bersaglio e caratteristiche della roccia serbatoio;

sezione geologica in corrispondenza dell'ubicazione del pozzo con individuazione delle zone di possibile complicanza e indicazione delle pressioni di giacimento e della pressione idraulica di fratturazione per intervalli;

il diametro della corda di produzione o il diametro finale del pozzo, se non è prevista la conduzione della corda di produzione.

Ordine di progettazione progetti di pozzi per petrolio e gas prossimo.

È selezionato sezione del fondo di un pozzo ... La progettazione del pozzo nell'intervallo della formazione produttiva dovrebbe fornire le migliori condizioni per il flusso di petrolio e gas nel pozzo e l'uso più efficiente dell'energia di giacimento del giacimento di petrolio e gas.

La richiesta il numero di stringhe di rivestimento e la profondità della loro corsa... A tal fine, un grafico delle variazioni del coefficiente delle pressioni anomale di formazione k, e dell'indice delle pressioni di assorbimento kspl.

La scelta è giustificata il diametro della corda di produzione e i diametri delle corde e delle punte dell'involucro sono concordati... I diametri sono calcolati dal basso verso l'alto.

Intervalli di cementazione selezionati... Dalla scarpa di rivestimento alla testa pozzo, vengono cementati: i conduttori di rivestimento in tutti i pozzi; stringhe intermedie e produttive in pozzi di esplorazione, prospezione, parametrici, di riferimento e di gas; colonne intermedie in pozzi di petrolio profondità oltre 3000 m; su una sezione con una lunghezza di almeno 500 m dalla scarpa di una stringa intermedia in pozzi petroliferi con una profondità fino a 3004) m (a condizione che tutte le rocce permeabili e instabili siano ricoperte da una malta liquida).

L'intervallo per cementare le stringhe di produzione nei pozzi petroliferi può essere limitato dalla sezione dalla scarpa alla sezione situata almeno 100 m sopra l'estremità inferiore della precedente stringa intermedia.

Tutte le stringhe di rivestimento nei pozzi offshore sono cementate per tutta la loro lunghezza.

Fasi di progettazione di un programma idraulico per il lavaggio di un pozzo con fluidi di perforazione.

Il programma idraulico è inteso come un insieme di parametri regolabili del processo di lavaggio del pozzo. La nomenclatura dei parametri regolabili è la seguente: indicatori delle proprietà del fluido di perforazione, il flusso delle pompe del fango, il diametro e il numero di ugelli a getto.

Quando si elabora un programma idraulico, si presume:

Elimina i fluidi di formazione e la circolazione persa;

Prevenire l'erosione delle pareti del pozzo e la dispersione meccanica dei detriti trasportati al fine di escludere la produzione di fanghi di perforazione;

Garantire la rimozione della roccia perforata dallo spazio anulare del pozzo;

Creare le condizioni per il massimo utilizzo dell'effetto jetting;

Utilizzare razionalmente la potenza idraulica del gruppo pompante;

Escludere situazioni di emergenza durante l'arresto, la circolazione e l'avvio delle pompe di fango.

I requisiti elencati per il programma idraulico sono soddisfatti a condizione che il problema di ottimizzazione multifattoriale sia formalizzato e risolto. Gli schemi di progettazione noti per il processo di lavaggio dei pozzi perforati si basano sui calcoli delle resistenze idrauliche nel sistema per un dato flusso della pompa e sugli indicatori delle proprietà dei fluidi di perforazione.

Tali calcoli idraulici vengono eseguiti secondo il seguente schema. Innanzitutto, sulla base di raccomandazioni empiriche, viene impostata la velocità di movimento del fluido di perforazione nello spazio anulare e viene calcolata la portata richiesta delle pompe di fango. In base alle caratteristiche del passaporto delle pompe per fango, viene selezionato il diametro delle boccole, in grado di fornire il flusso richiesto. Quindi, secondo le formule appropriate, vengono determinate le perdite idrauliche nel sistema senza tenere conto delle perdite di pressione nella punta. L'area degli ugelli della punta a getto viene selezionata in base alla differenza tra la pressione massima di scarico nominale (corrispondente alle boccole selezionate) e le perdite di carico calcolate dovute alle resistenze idrauliche.

I principi della scelta di un metodo di perforazione: i principali criteri di selezione, tenendo conto della profondità del pozzo, della temperatura nel pozzo, della complessità della perforazione, del profilo di progettazione e di altri fattori.

La scelta di un metodo di perforazione, lo sviluppo di metodi più efficaci per rompere le rocce sul fondo di un pozzo e risolvere molti problemi relativi alla costruzione di un pozzo sono impossibili senza studiare le proprietà delle rocce stesse, le condizioni della loro presenza e l'effetto di queste condizioni sulle proprietà delle rocce.

La scelta del metodo di perforazione dipende dalla struttura della formazione, dalle sue proprietà di giacimento, dalla composizione dei liquidi e/o dei gas in essa contenuti, dal numero di strati produttivi e dai coefficienti di pressione anomala di formazione.

La scelta del metodo di perforazione si basa su una valutazione comparativa della sua efficacia, che è determinata da molti fattori, ciascuno dei quali, a seconda dei requisiti geologici e metodologici (GMT), delle finalità e delle condizioni di perforazione, può essere di importanza decisiva.

La scelta del metodo di perforazione di un pozzo è anche influenzata dallo scopo delle operazioni di perforazione.

Quando si sceglie un metodo di perforazione, si dovrebbe essere guidati dallo scopo del pozzo, dalle caratteristiche idrogeologiche della falda acquifera e dalla sua profondità, dal volume di lavoro sullo sviluppo della formazione.

Combinazione di parametri BHA.

Quando si sceglie un metodo di perforazione, oltre a fattori tecnici ed economici, è necessario tenere conto del fatto che, rispetto al BHA, i BHA rotativi basati su un motore a fondo pozzo sono molto più tecnologicamente avanzati e affidabili nel funzionamento, più stabili sul design traiettoria.

Forza di deflessione sulla punta rispetto alla curvatura del foro per stabilizzare il BHA con due centralizzatori.

Nella scelta di un metodo di perforazione, oltre a fattori tecnici ed economici, va tenuto presente che, rispetto a un BHA basato su un motore a fondo pozzo, i BHA rotativi sono molto più avanzati tecnologicamente e più affidabili nel funzionamento, più stabili sul traiettoria progettuale.

Per corroborare la scelta del metodo di perforazione nei depositi post-salini e confermare la conclusione di cui sopra sul metodo razionale di perforazione, sono stati analizzati gli indicatori tecnici della turbina e della perforazione rotante dei pozzi.

In caso di scelta del metodo di foratura con motori idraulici fondo pozzo, dopo aver calcolato il carico assiale sulla punta, è necessario selezionare il tipo di motore fondo pozzo. Tale scelta viene effettuata tenendo conto della coppia specifica sulla rotazione della punta, del carico assiale sulla punta e della densità del fluido di perforazione. Le caratteristiche tecniche del motore per fondo pozzo selezionato vengono prese in considerazione durante la progettazione del numero di giri della punta e del programma di lavaggio idraulico del pozzo.

Domanda riguardo scelta del metodo di perforazione dovrebbe essere deciso sulla base di uno studio di fattibilità. L'indicatore principale per la scelta di un metodo di perforazione è la redditività: il costo di 1 metro di penetrazione. [ 1 ]

Prima di procedere con scelta del metodo di perforazione per l'approfondimento del pozzo utilizzando agenti gassosi, va tenuto presente che le loro proprietà fisiche e meccaniche introducono limitazioni abbastanza definite, poiché alcuni tipi di agenti gassosi non sono applicabili per alcuni metodi di perforazione. Nella fig. 46 mostra possibili combinazioni di vari tipi di agenti gassosi con le attuali tecniche di perforazione. Come si può vedere dal diagramma, i più universali dal punto di vista dell'uso di agenti gassosi sono i metodi di perforazione con un rotore e un trapano elettrico, meno universale è il metodo a turbina, che viene utilizzato solo quando si utilizzano liquidi aerati . [ 2 ]

Il rapporto potenza-peso della PBU ha un effetto minore su scelta dei metodi di perforazione e le loro varietà rispetto al rapporto potenza-peso dell'impianto di perforazione a terra, poiché, oltre all'attrezzatura di perforazione stessa, la PBU è dotata di attrezzature ausiliarie necessarie per il suo funzionamento e la tenuta al punto di perforazione. In pratica, le attrezzature di perforazione e ausiliarie funzionano alternativamente. Il rapporto potenza-peso minimo richiesto del MODU è determinato dall'energia consumata dall'attrezzatura ausiliaria, che a volte è maggiore di quella richiesta per l'azionamento di perforazione. [ 3 ]

Ottavo, sezione progetto tecnico dedicato a scelta del metodo di perforazione, dimensioni dei motori di fondo pozzo e lunghezze di perforazione, sviluppo delle modalità di perforazione. [ 4 ]

In altre parole, la scelta dell'uno o dell'altro profilo del pozzo determina in larga misura scelta del metodo di perforazione5 ]

La portabilità della PBU non dipende dal consumo di metallo e dal rapporto potenza-peso dell'apparecchiatura e non influisce scelta del metodo di perforazione, poiché viene trainato senza smontare l'attrezzatura. [ 6 ]

In altre parole, la scelta di un particolare tipo di profilo del pozzo determina in larga misura scelta del metodo di perforazione, tipo di punta, programma di perforazione idraulica, parametri di perforazione e viceversa. [ 7 ]

I parametri di beccheggio di una base galleggiante dovrebbero essere determinati mediante calcolo già nelle fasi iniziali della progettazione dello scafo, poiché il raggio operativo delle onde del mare dipende da questo, a cui è possibile un funzionamento normale e sicuro, nonché scelta del metodo di perforazione, sistemi e dispositivi per ridurre l'impatto del rotolamento sul processo di lavorazione. La riduzione del rollio può essere ottenuta mediante una scelta razionale delle dimensioni degli scafi, la loro disposizione reciproca e l'uso di mezzi di contrasto al rollio passivi e attivi. [ 8 ]

La perforazione di pozzi e pozzi rimane il metodo più diffuso di esplorazione e sfruttamento delle acque sotterranee. Scelta di un metodo di perforazione determinare: il grado di studio idrogeologico dell'area, lo scopo del lavoro, l'affidabilità richiesta delle informazioni geologiche e idrogeologiche ottenute, gli indicatori tecnici ed economici del metodo di perforazione considerato, il costo di 1 m3 di acqua prodotta, la vita del pozzo. La scelta della tecnologia di perforazione è influenzata dalla temperatura delle acque sotterranee, dal grado della loro mineralizzazione e dall'aggressività nei confronti del calcestruzzo (cemento) e del ferro. [ 9 ]

Quando si perforano pozzi ultra profondi, la prevenzione delle deviazioni del pozzo è molto importante a causa delle conseguenze negative della curvatura del pozzo durante il suo approfondimento. Pertanto, a selezione di metodi per la perforazione di pozzi ultra profondi, e in particolare i loro intervalli superiori, occorre prestare attenzione al mantenimento della verticalità e della rettilineità del pozzo. [ 10 ]

La scelta del metodo di perforazione dovrebbe essere decisa sulla base di uno studio di fattibilità. L'indicatore principale per scelta del metodo di perforazioneè la redditività - il costo di 1 m di penetrazione. [ 11 ]

Pertanto, la velocità della perforazione a rotazione con lavaggio del fango supera di 3 - 5 volte la velocità di perforazione della linea metallica a percussione. Pertanto, il fattore decisivo per scelta del metodo di perforazione dovrebbe essere analisi economica. [12 ]

L'efficienza tecnica ed economica di un progetto per la costruzione di pozzi di petrolio e gas dipende in gran parte dalla validità del processo di approfondimento e lavaggio. La progettazione della tecnologia di questi processi include scelta del metodo di perforazione, il tipo di strumento di rottura della roccia e le modalità di perforazione, il design della batteria di perforazione e il suo layout del fondo, il programma di approfondimento idraulico e gli indicatori delle proprietà del fluido di perforazione, i tipi di fluidi di perforazione e le quantità richieste di prodotti chimici e materiali per mantenere le loro proprietà. L'adozione delle scelte progettuali determina la scelta del tipo di perforatrice, che dipende anche dalla progettazione delle stringhe di carcassa e dalle condizioni geografiche di perforazione. [ 13 ]

L'applicazione dei risultati della risoluzione del problema crea un'ampia opportunità per un'analisi approfondita e completa dello sviluppo della punta in un gran numero di oggetti con un'ampia varietà di condizioni di perforazione. In questo caso, è anche possibile preparare raccomandazioni per scelta dei metodi di perforazione, motori a fondo pozzo, pompe per fango e fluido di lavaggio. [ 14 ]

Nella pratica della costruzione di pozzi d'acqua si sono diffusi i seguenti metodi di perforazione: rotativa con risciacquo diretto, rotativa con risciacquo, rotativa con soffiaggio d'aria e percussione-corda. Le condizioni per l'utilizzo di vari metodi di perforazione sono determinate dalle effettive caratteristiche tecniche e tecnologiche degli impianti di perforazione, nonché dalla qualità del lavoro sulla costruzione dei pozzi. Va notato che per scegliere un metodo per perforare i pozzi sull'acqua, è necessario tenere conto non solo del tasso di penetrazione dei pozzi e della producibilità del metodo, ma anche della fornitura di tali parametri dell'apertura della falda acquifera, in cui la deformazione delle rocce nella zona del pozzo di fondo è osservata al minimo e la sua permeabilità non diminuisce rispetto al serbatoio. [ 1 ]

È molto più difficile scegliere un metodo di perforazione per approfondire un pozzo verticale. Se, durante la perforazione dell'intervallo selezionato in base alla pratica della perforazione con l'uso di fluidi di perforazione, è possibile aspettarsi la curvatura del pozzo verticale, quindi, di norma, vengono utilizzati martelli con il tipo appropriato di punta. Se non si osserva alcuna curvatura, allora scelta del metodo di perforazione viene effettuato come segue. Per le rocce tenere (scisti teneri, gesso, gesso, anidrite, sale e calcare tenero), si consiglia di utilizzare la perforazione elettrica con velocità di rotazione della punta fino a 325 giri/min. All'aumentare della durezza della roccia, i metodi di perforazione sono disposti nella seguente sequenza: motore volumetrico, perforazione a rotazione e perforazione a percussione rotante. [ 2 ]

Dal punto di vista dell'aumento della velocità e della riduzione del costo di costruzione di pozzi con un PBU, è interessante il metodo di perforazione con un idrotrasporto del nucleo. Questo metodo, con l'esclusione dei suddetti limiti della sua applicazione, può essere utilizzato nell'esplorazione di placer dall'impianto di perforazione nelle fasi di prospezione e prospezione e stima dell'esplorazione geologica. Il costo delle attrezzature di perforazione, indipendentemente dal metodo di perforazione, non supera il 10% del costo totale dell'impianto. Pertanto, la sola variazione del costo delle attrezzature di perforazione non ha un effetto significativo sul costo di produzione e manutenzione della PBU e su scelta del metodo di perforazione... L'aumento del costo del MODU è giustificato solo se migliora le condizioni di lavoro, aumenta la sicurezza e la velocità di perforazione, riduce il numero di fermi macchina dovuti alle condizioni atmosferiche e prolunga nel tempo la stagione di perforazione. [ 3 ]

Scelta del tipo di punta e modalità di foratura: criteri di selezione, metodi per ottenere informazioni ed elaborarle per stabilire modalità ottimali, controllare il valore dei parametri .

La scelta di un bit viene effettuata in base alla conoscenza delle rocce (g/p) che compongono l'intervallo dato, ovvero dalla categoria di durezza e dalla categoria di abrasività, g / p.

Nel processo di perforazione di un pozzo di esplorazione, e talvolta di produzione, le rocce vengono periodicamente campionate sotto forma di pilastri intatti (core) per compilare una sezione stratigrafica, studiando le caratteristiche litologiche delle rocce attraversate, rivelando il contenuto di petrolio, gas nei pori delle rocce, ecc.

Le corone vengono utilizzate per estrarre il nucleo in superficie (Fig. 2.7). Tale punta è costituita da una testa di perforazione 1 e da un nucleo collegato al corpo della testa di perforazione mediante una filettatura.

Riso. 2.7. Schema di un dispositivo di carotaggio: 1 - testa di perforazione; 2 - nucleo; 3 - costola; 4 - corpo del set di base; 5 - valvola a sfera

A seconda delle proprietà della roccia in cui viene eseguita la carotatura, vengono utilizzate teste di perforazione coniche, diamantate e in metallo duro.

La modalità di perforazione è una combinazione di tali parametri che influiscono in modo significativo sulle prestazioni della punta, che il perforatore può modificare dalla sua console.

Vm (t) = dh / dtB - istantaneo, Vr [m / h] - velocità di perforazione, Vr = H / (tB + tSPO + tB), C [rub / m] - costi operativi per 1 m di penetrazione, C = ( Cd + Cch (tB + tSPO + tB)) / H, Cd - costo in bit; Cch - il costo di 1 ora di lavoro del trapano. riv.

Fasi della ricerca della modalità ottimale - in fase di progettazione - ottimizzazione operativa della modalità di perforazione - regolazione della modalità di progettazione tenendo conto delle informazioni ottenute durante il processo di perforazione.

Nel processo di progettazione, usiamo inf. ottenuto durante la perforazione bene. in questo

regione, analogico. conv., dati su golog. sezione del pozzo., le raccomandazioni del produttore del trapano. utensili., caratteristiche di funzionamento dei motori a fondo pozzo.

Ci sono 2 modi per selezionare un bit in basso: grafico e analitico.

Le frese nella testa di perforazione sono montate in modo tale che la roccia al centro del fondo del pozzo non si sfaldi durante la perforazione. Ciò crea le condizioni per la formazione del nucleo 2. Esistono teste di perforazione a quattro, sei e ulteriori otto coni progettate per il carotaggio in varie formazioni. La posizione degli elementi di taglio della roccia nelle teste di perforazione in diamante e metallo duro consente inoltre di distruggere la formazione di roccia solo lungo la periferia del fondo del pozzo.

Quando il pozzo è approfondito, la colonna di roccia formata entra nel set di base, che consiste nel corpo 4 e nel tubo centrale (piastra di terra) 3. Il corpo del barilotto viene utilizzato per collegare la testa di perforazione alla batteria di perforazione, posizionare il terreno pad e proteggerlo da danni meccanici, nonché per il passaggio del fluido di lavaggio tra lui e il grunton. L'utensile rettificato è progettato per ricevere carotaggi, preservarlo durante la perforazione e durante il sollevamento in superficie. Per eseguire queste funzioni, nella parte inferiore della calza sono installati nuclei e supporti per anime, e nella parte superiore - una valvola a sfera 5, che fa passare il liquido spostato dall'ammollo attraverso se stesso quando viene riempito con il nucleo.

Secondo il metodo di installazione della perforatrice per terreno nel corpo del set di carotaggio e nella testa di perforazione, ci sono corone con posizioni del suolo rimovibili e non rimovibili.

Le corone con una draga rimovibile consentono di sollevare una draga con un nucleo senza sollevare la batteria di perforazione. Per fare ciò, un ricevitore viene abbassato nella corda di perforazione su una fune, con l'aiuto del quale uno strumento di messa a terra viene rimosso dal set di base e sollevato in superficie. Quindi, utilizzando lo stesso raccoglitore, una draga vuota viene abbassata e installata nel corpo del set di anime e continua la perforazione con carotaggio.

Le corone con supporto a terra rimovibile vengono utilizzate per la perforazione a turbina e con quelle fisse - per la perforazione rotante.

Diagramma schematico del test di un orizzonte produttivo utilizzando un tester per la formazione di tubi.

I tester di formazione sono ampiamente utilizzati nella perforazione e forniscono la maggior quantità di informazioni sul bersaglio da testare. Un moderno tester di formazione domestica è costituito dalle seguenti unità principali: un filtro, un packer, un campionatore stesso con valvole di equalizzazione e di ingresso principali, una valvola di intercettazione e una valvola di circolazione.

Schema schematico della cementazione in una fase. La variazione di pressione nelle pompe di cementazione coinvolte in questo processo.

Il metodo di cementazione in un solo stadio è il più comune. Con questo metodo, l'impasto liquido di cemento viene fornito ad un dato intervallo alla volta.

La fase finale delle operazioni di perforazione è accompagnata da un processo che prevede la cementazione dei pozzi. La vitalità dell'intera struttura dipende da quanto bene vengono eseguiti questi lavori. L'obiettivo principale perseguito nel processo di esecuzione di questa procedura è sostituire il fango di perforazione con cemento, che ha un altro nome: impasto di cemento. La cementazione bene comporta l'introduzione di una composizione che deve indurirsi, trasformandosi in pietra. Oggi ci sono diversi modi per eseguire il processo di cementazione dei pozzi, il più comunemente usato ha più di 100 anni. È una cementazione del budello in un unico stadio che è stata introdotta nel mondo nel 1905 e viene utilizzata oggi con poche modifiche.

Schema di cementazione a tassello singolo.

Processo di cementazione

La tecnologia per la cementazione dei pozzi prevede 5 tipi principali di lavoro: il primo è la miscelazione della boiacca di cemento, il secondo è l'iniezione della composizione nel pozzo, il terzo è la fornitura della miscela con il metodo selezionato all'anello, il quarto è l'indurimento dell'impasto cementizio, e il quinto è il controllo della qualità del lavoro svolto.

Prima di iniziare i lavori, dovrebbe essere redatto uno schema di cementazione, che si basa sui calcoli tecnici del processo. Sarà importante tenere conto delle condizioni minerarie e geologiche; la lunghezza dell'intervallo che deve essere rafforzato; caratteristiche del progetto del pozzo, nonché le sue condizioni. Dovrebbe essere utilizzato nel processo di calcolo e nell'esperienza di eseguire tale lavoro in una determinata area.

Figura 1. Schema del processo di cementazione in un'unica fase.

Nella fig. 1 è possibile vedere lo schema del processo di cementazione in un'unica fase. "I" - inizio della fornitura di miscela alla canna. "II" è la fornitura della miscela iniettata nel pozzo quando la soluzione scende lungo l'involucro, "III" è l'inizio della spinta del composto di malta nell'anello, "IV" è la fase finale della spinta della miscela. Schema 1 - un manometro, che è responsabile del monitoraggio del livello di pressione; 2 - testa di cementazione; 3 - spina situata in alto; 4 - tappo inferiore; 5 - stringa di involucro; 6 - pareti del pozzo; 7 - anello di arresto; 8 - liquido destinato a forzare la boiacca di cemento; 9 - fango di perforazione; 10 - miscela di cemento.

Il diagramma schematico di una cementazione in due fasi con una frattura nel tempo. Vantaggi e svantaggi.

Cementazione graduale con una pausa nel tempo L'intervallo di cementazione è diviso in due parti e uno speciale manicotto di cementazione è installato nel pozzetto vicino all'interfaccia. All'esterno della colonna, sopra e sotto l'accoppiamento, sono posizionate le luci di centraggio. Per prima cosa, cementare la parte inferiore della colonna. Per fare ciò, 1 porzione di cr viene pompata nell'involucro nel volume richiesto per riempire il cp dalla scarpa dell'involucro al manicotto di cementazione, quindi il fluido di spostamento. Per la cementazione della fase 1, il volume del fluido di spostamento deve essere uguale al volume interno della colonna. Dopo aver pompato il pz, la pallina viene fatta cadere nella colonna. Sotto la forza di gravità, la palla scende lungo la corda e si posiziona sulla manica inferiore della manica di cementazione. Quindi iniziano a pompare di nuovo il PS nella colonna: la pressione al suo interno sopra il tappo aumenta, il manicotto si abbassa fino all'arresto e il PS esce dalla colonna attraverso i fori aperti. Attraverso questi fori, il pozzo viene lavato fino a quando la boiacca di cemento non si indurisce (da alcune ore a un giorno). Successivamente vengono pompate 2 porzioni di cp, rilasciando il tappo superiore e la soluzione viene spostata con 2 porzioni di pzh. Il tassello, raggiunto il manicotto, viene rinforzato con perni nel corpo del manicotto di cementazione e lo spinge verso il basso; in questo caso il manicotto chiude i fori del giunto e separa la cavità della colonna dal checkpoint. Dopo l'indurimento, la spina viene forata. Il luogo di installazione del giunto viene scelto in base ai motivi che hanno spinto l'uso di gradini di cementazione. Nei pozzi di gas, il manicotto di cementazione è installato a 200-250 m sopra la parte superiore dell'orizzonte produttivo. Se esiste il rischio di perdita durante la cementazione del pozzo, la posizione del collare viene calcolata in modo che la somma delle pressioni idrodinamiche e della pressione statica della colonna di fango nell'anello sia inferiore alla pressione di frattura della formazione debole. Posizionare sempre il manicotto di cementazione contro rocce impermeabili stabili e centrare con lanterne. Si utilizzano: a) se l'assorbimento della soluzione è inevitabile durante la cementazione in un'unica fase; b) in caso di apertura di un giacimento con DAE e durante la presa della soluzione dopo la cementazione in uno stadio, possono verificarsi trabocchi e fuoriuscite di gas; c) se la cementazione in un'unica fase richiede la partecipazione simultanea al funzionamento di un gran numero di pompe per cemento e macchine di miscelazione. Svantaggi: ampio divario temporale tra la fine della cementazione della parte inferiore e l'inizio della cementazione della parte superiore. Questo inconveniente può essere eliminato principalmente installando un packer esterno sull'apprx, al di sotto del manicotto di cemento. Se al termine della fase inferiore di cementazione lo spazio anulare del pozzo viene sigillato con un packer, è possibile iniziare immediatamente a cementare la sezione superiore.

Principi di calcolo della resistenza a trazione assiale dell'involucro per pozzi verticali. Le specifiche del calcolo delle colonne per pozzi deviati e deviati.

Calcolo dell'involucro iniziare determinando le pressioni esterne in eccesso. [ 1 ]

Calcolo delle stringhe di rivestimento effettuate in fase di progettazione al fine di selezionare gli spessori di parete e i gruppi di resistenza del materiale del tubo di involucro, nonché per verificare la rispondenza dei coefficienti di sicurezza standard previsti in progetto a quelli previsti, tenendo conto delle condizioni geologiche, tecnologiche esistenti , condizioni di mercato della produzione. [ 2 ]

Calcolo delle stringhe di rivestimento con una filettatura trapezoidale in tensione viene eseguita in base al carico ammissibile. Quando si esegue l'involucro in sezioni, la lunghezza della sezione viene considerata come la lunghezza dell'involucro. [ 3 ]

Calcolo dell'involucro include l'identificazione dei fattori che influenzano il danneggiamento della carcassa e la selezione dei gradi di acciaio più appropriati per ogni specifica operazione in termini di affidabilità ed economia. Il design della stringa dell'involucro deve soddisfare i requisiti della stringa per il completamento e il funzionamento di un pozzo. [ 4 ]

Calcolo delle stringhe di rivestimento per i pozzi direzionali differisce da quello adottato per i pozzi verticali per la scelta della resistenza alla trazione in funzione dell'intensità della curvatura del foro, nonché per la determinazione delle pressioni esterne ed interne, in cui si determina la posizione dei punti caratteristici di un pozzo deviato dalla sua proiezione verticale.

Calcolo delle stringhe di rivestimento prodotto in base ai valori massimi delle pressioni esterne e interne in eccesso, nonché dei carichi assiali (durante la perforazione, il test, il funzionamento, il pozzo), tenendo conto della loro azione separata e congiunta.

La differenza principale calcolo dell'involucro per i pozzi direzionali dal calcolo per i pozzi verticali è determinare la resistenza alla trazione, che viene effettuata in base all'intensità della curvatura del pozzo, nonché il calcolo delle pressioni esterne e interne, tenendo conto dell'allungamento del pozzo

Selezione del rivestimento e calcolo dell'involucro le prove di resistenza vengono eseguite tenendo conto delle massime sovrapressioni esterne ed interne previste con sostituzione completa della soluzione con il fluido di formazione, nonché dei carichi assiali sui tubi e dell'aggressività del fluido nelle fasi di costruzione e funzionamento del pozzo in base alle esistenti strutture.

I carichi principali nell'analisi della resistenza dell'involucro sono i carichi di trazione assiale dovuti al loro stesso peso, nonché la sovrapressione esterna e interna durante la cementazione e il funzionamento del pozzo. Inoltre, altri carichi agiscono sulla colonna:

· Carichi assiali dinamici durante il movimento instabile della colonna;

· Carichi assiali dalle forze di attrito della corda contro le pareti del pozzo durante il suo funzionamento;

· Carichi di compressione da una parte del proprio peso durante lo scarico del cassone sul fondo;

· Carichi flettenti derivanti da pozzi deviati.

Calcolo della carcassa di produzione per un pozzo petrolifero

Simboli utilizzati nelle formule:

Distanza dalla testa pozzo alla scarpa del corpo, m L

Distanza dalla testa del pozzo alla boiacca di cemento, m h

Distanza dalla testa pozzo al livello del liquido nella stringa, m N

Densità del fluido in pressione, g / cm 3 r refrigerante

Densità del fluido di perforazione dietro l'involucro, g / cm 3 r BR

Densità del liquido nella colonna r B

Densità della boiacca di cemento di riempimento dietro il rivestimento r CR

Sovrapressione interna alla profondità z, MPa P VIz

Eccessiva pressione esterna a una profondità z P NIz

Eccessiva pressione critica esterna, alla quale la tensione

La pressione nel corpo del tubo raggiunge il punto di snervamento Р КР

Pressione del serbatoio alla profondità z R PL

Pressione di crimpatura

Peso totale colonna delle sezioni selezionate, N (MN) Q

Fattore di scarico dell'anello di cemento k

Fattore di sicurezza nel calcolo della sovrapressione esterna n КР

Fattore di sicurezza per il progetto di trazione n STR

Figura 69. Schema di cementazione del pozzo

In h> H Determinare le pressioni esterne in eccesso (nella fase di fine operazione) per i seguenti punti caratteristici.

1: z = 0; R n e z = 0,01ρ b.p * z; (86)

2: z = H; R n e z = 0,01ρ b. p * H, (MPa); (87)

3: z = h; R n e z = (0,01 [ρ b.p h - ρ in (h - H)]), (MPa); (88)

4: z = L; R n e z = (0,01 [(ρ c.r - ρ in) L - (ρ c. R - ρ b. R) h + ρ in H)] (1 - k), (MPa). (89)

Costruiamo una trama ABCD(Figura 70). Per fare ciò, nella direzione orizzontale sulla scala accettata, rimandiamo i valori ρ n e z in punti 1 -4 (vedi diagramma) e questi punti sono collegati in sequenza tra loro da segmenti di linea retta

Figura 70. Diagrammi di esterno e interno

pressioni in eccesso

Determinare le pressioni interne in eccesso dalla condizione di testare la tenuta dell'involucro in un unico passaggio senza packer.

Pressione alla testa del pozzo: R y = R pl - 0,01 ρ v L (MPa). (90)

I principali fattori che influenzano la qualità del ben cementato e la natura della loro influenza.

La qualità della separazione delle formazioni permeabili mediante cementazione dipende dai seguenti gruppi di fattori: a) la composizione della miscela di tamponamento; b) la composizione e le proprietà della boiacca cementizia; c) metodo di cementazione; d) completezza di sostituzione del fluido dislocante con boiacche di iniezione nell'anello del pozzo; e) la forza e la tenuta dell'adesione della pietra di tamponamento con l'involucro e le pareti del foro; f) l'utilizzo di mezzi aggiuntivi per prevenire l'insorgere di filtrazioni e la formazione di canali di soffusione nell'impasto cementizio durante il periodo di addensamento e presa; g) buona dormienza durante il periodo di addensamento e presa della boiacca cementizia.

Principi di calcolo delle quantità richieste di materiali per fughe, macchine di miscelazione e unità di cementazione per la preparazione e l'iniezione di boiacche di stucco nel rivestimento. Schema di tubazioni dell'attrezzatura di cementazione.

È necessario calcolare la cementazione per le seguenti condizioni:

- il fattore di riserva all'altezza della boiacca cementizia, introdotto per compensare fattori non computabili (determinato statisticamente dai dati di cementazione dei pozzi precedenti); e - rispettivamente, il diametro medio del pozzo e il diametro esterno della corda di produzione, m; - la lunghezza della sezione di cementazione, m; - il diametro interno medio della corda di produzione, m; - l'altezza (lunghezza) del cemento ugello rimasto nella corda, m; - il coefficiente di sicurezza del fluido dislocante, tenuto conto della sua comprimibilità, - = 1,03; - - coefficiente che tiene conto della perdita di cemento durante le operazioni di carico e scarico e la preparazione della soluzione; - - - densità dell'impasto cementizio, kg/m3 - densità del fluido di perforazione, kg/m3; n - contenuto d'acqua relativo; - densità dell'acqua, kg/m3; - densità apparente del cemento, kg/m3;

Il volume di boiacca cementizia necessaria per cementare un dato intervallo del pozzo (m3): Vc.p. = 0,785 * kp * [(2-dn2) * lc + d02 * hc]

Volume del fluido di spostamento: Vpr = 0,785 * - * d2 * (Lc-);

Volume del fluido tampone: Vb = 0,785 * (2-dн2) * lb;

Massa del cemento Portland di riempimento: Мts = - ** Vtsr / (1 + n);

Il volume d'acqua per la preparazione della soluzione di stuccatura, m3: Vw = Mts * n / (kts * pw);

Prima della cementazione, il materiale di fuga secco viene caricato nei bunker delle macchine impastatrici, il cui numero richiesto è: nc = Mts / Vcm, dove Vcm è il volume del bunker del miscelatore.

Metodi di equipaggiamento della sezione inferiore del pozzo nella zona della formazione produttiva. Condizioni alle quali è possibile utilizzare ciascuno di questi metodi.

1. Viene perforato un deposito produttivo senza sovrapporre preliminarmente le rocce sovrastanti con uno speciale filo di budello, quindi il filo di budello viene calato sul fondo e cementato. Per comunicare la cavità interna della stringa di budello con il serbatoio produttivo, è perforata, cioè. un gran numero di fori viene sparato attraverso la colonna. Il metodo presenta i seguenti vantaggi: facile da implementare; consente di comunicare selettivamente il pozzo con qualsiasi intercalare di un giacimento produttivo; il costo del lavoro di perforazione effettivo può essere inferiore rispetto ad altri metodi di ingresso.

2. Preliminarmente, la corda di rivestimento viene calata e cementata alla sommità del bacino produttivo, isolando le rocce sovrastanti. Il serbatoio viene quindi perforato con punte più piccole e il pozzo viene lasciato aperto sotto la scarpa del rivestimento. Il metodo è applicabile solo se il giacimento è composto da rocce stabili ed è saturato con un solo fluido; non consente lo sfruttamento selettivo di alcun intercalare.

3. Differisce dal precedente per il fatto che il pozzo nel giacimento produttivo è bloccato con un filtro, che è sospeso nell'involucro; lo spazio tra lo schermo e la stringa è spesso isolato con un packer. Il metodo presenta gli stessi vantaggi e limiti del precedente. A differenza del precedente, può essere adottato nei casi in cui un deposito produttivo sia composto da rocce non sufficientemente stabili durante lo sfruttamento.

4. Il pozzo viene rivestito con una serie di tubi fino alla sommità del giacimento produttivo, quindi quest'ultimo viene perforato e coperto con un liner. Il rivestimento viene cementato per tutta la sua lunghezza e quindi perforato secondo un intervallo predeterminato. Con questo metodo è possibile evitare una contaminazione significativa del serbatoio scegliendo un fluido di lavaggio solo tenendo conto della situazione nel serbatoio stesso. Consente lo sfruttamento selettivo di vari intercalari e consente di sviluppare un pozzo in modo rapido ed economico.

5. Si differenzia dal primo metodo solo per il fatto che la stringa di rivestimento viene calata nel pozzo dopo aver perforato il serbatoio produttivo, la cui parte inferiore è prefabbricata con tubi con fori asolati, e in quanto è cementata solo sopra la parte superiore del bacino produttivo. La sezione forata della colonna è addossata al serbatoio di paga. Con questo metodo, è impossibile garantire lo sfruttamento selettivo dell'uno o dell'altro intercalare.

Fattori presi in considerazione quando si sceglie un materiale di stuccatura per cementare un intervallo specifico di un pozzo.

La scelta dei materiali d'iniezione per la cementazione delle stringhe di rivestimento è determinata dalle caratteristiche di litofacies della sezione, e i principali fattori che determinano la composizione della boiacca di riempimento sono la temperatura, la pressione del giacimento, la pressione di fratturazione, la presenza di depositi salini, il tipo di fluido, ecc. In generale, la boiacca di stuccatura è costituita da cemento d'iniezione, miscelazione media, reagenti - acceleranti e ritardanti del tempo di presa, reagenti - riduttori della velocità di filtrazione e additivi speciali. Il cemento del pozzo petrolifero viene selezionato come segue: in base all'intervallo di temperatura, in base all'intervallo di misurazione della densità della sospensione cementizia, in base ai tipi di fluido e ai depositi nell'intervallo di cementazione, viene specificata la marca dei cementi. Il mezzo di miscelazione viene scelto in funzione della presenza di depositi salini nella sezione del pozzo o del grado di salinità delle acque di formazione. Per prevenire l'addensamento prematuro della boiacca cementizia e l'irrigazione degli orizzonti produttivi, è necessario ridurre la velocità di filtrazione della boiacca cementizia. NTF, hypane, CMC, PVS-TR sono usati come riduttori di questo indicatore. Per aumentare la stabilità termica degli additivi chimici, sistemi di dispersione della struttura e rimuovere gli effetti collaterali quando si utilizzano alcuni reagenti, vengono utilizzati argilla, soda caustica, cloruro di calcio e cromati.

Scegliere un set di base per ottenere un nucleo di alta qualità.

Strumento di ricezione del nucleo - uno strumento che fornisce ricezione, separazione dal massiccio di l / c e conservazione del nucleo durante il processo di perforazione e durante il trasporto attraverso il pozzo. fino a recuperarlo per la ripetizione per la ricerca. Varietà: - P1 - per carotaggio a rotazione con carotatrice estraibile (recuperabile da BT), - P2 - carotatore non amovibile, - T1 - per carotaggio a turbina con carotatore estraibile, - T2 - con carotatore non amovibile . Tipi: - per prelevare carotaggi da un massiccio di g/p denso (doppio carotiere con carotiere, isolato dai condotti di padella e rotante insieme al corpo del proiettile), - per prelevare carotaggi in g/c fratturato, accartocciato , o alternati in densità e durezza (ricevitore non rotante, sospeso su uno o più cuscinetti e affidabili estrattori e porta anime), - per carotaggio alla rinfusa l / c, facile da tagliare. ed erosione. PZh (deve garantire la completa sigillatura del nucleo e la sovrapposizione del foro centrale alla fine della perforazione)

Caratteristiche del progetto e aree di applicazione delle aste di perforazione.

Le aste di perforazione principali vengono utilizzate per trasferire la rotazione dal rotore alla batteria di perforazione. I tubi di perforazione sono generalmente quadrati o esagonali. Sono realizzati in due versioni: prefabbricata e monoblocco. I tubi di perforazione con estremità ribaltate possono essere ribaltati verso l'esterno e verso l'interno. Le aste di perforazione con estremità di collegamento saldate sono di due tipi: TBPV - con estremità di collegamento saldate lungo la parte rovesciata verso l'esterno e TBP - con estremità di collegamento saldate lungo la parte non ribaltabile alle estremità del tubo, filettatura cilindrica con un passo di 4 mm, collegamento persistente del tubo con la serratura, accoppiamento stretto con la serratura. Le aste di perforazione con collari stabilizzatori si differenziano dai tubi standard per la presenza di tratti di tubo lisci direttamente dietro il nipplo avvitato e il manicotto di bloccaggio e i collari di tenuta stabilizzanti sulle chiusure, filettatura trapezoidale conica (1:32) con un passo di 5,08 mm con un accoppiamento diametro interno ……….

I principi del calcolo della batteria di perforazione durante la perforazione con un motore a fondo pozzo .

Calcolo del BK durante la perforazione della SP di una sezione rettilinea inclinata di un pozzo inclinato

Qprod = Qcosα; Qnorm = Qsinα; Ftr = μQн = μQsinα; (μ ~ 0,3);

Pprod = Qprod + Ftr = Q (sinα + μsinα)

LI> = Lsd + Lubt + Lnk + lI1 +… + l1n Se no, allora lIny = LI- (Lsd + Lubt + Lnk + lI1 +… + l1 (n-1))

Calcolo del BK durante la perforazione della SD di una sezione curva di un pozzo inclinato.

Pi = FIItr + QIIprojects QIIprojects = |goR (sinαк-sinαн) |

Pi = μ | ± 2goR2 (sinαк-sinαн) -goR2sinαкΔα ± PнΔα | + | goR2 (sinαк-sinαн) |

Δα = - Se>, allora cos “+”

"-Pн" - quando si compone la curvatura "+ Pн" - quando si ripristina la curvatura

si ritiene che la sezione BC sia composta da una sezione = πα / 180 = 0.1745α

I principi del calcolo della batteria di perforazione per la perforazione a rotazione.

Calcolo statico, quando non vengono prese in considerazione le sollecitazioni cicliche alternate, ma vengono prese in considerazione le sollecitazioni di flessione e torsione costanti

Per forza o resistenza sufficienti

Calcolo statico per pozzi verticali:

;

Kz = 1,4 - a norma. conv. Kz = 1,45 - con complicazioni. conv.

per zone in pendenza

;

Modalità di perforazione. Tecnica di ottimizzazione

La modalità di perforazione è una combinazione di parametri che influiscono in modo significativo sulle prestazioni della punta e che il perforatore può modificare dal suo pannello di controllo.

Pd [kN] - carico sulla punta, n [rpm] - velocità di rotazione della punta, Q [l/s] - portata (avanzamento) di tipo industriale. w-ty, H [m] - perforazione sulla punta, Vm [m / ora] - pelliccia. tasso di penetrazione, Vsr = H / tБ - medio, Vm (t) = dh / dtБ - istantaneo, Vр [m / h] - velocità di viaggio di perforazione, Vр = H / (tБ + tСПП + tВ), C [rub / m ] - costi operativi per 1 m di penetrazione, C = (Cd + Cch (tB + tSPO + tB)) / H, Cd - prezzo di costo del bit; Cch - il costo di 1 ora di lavoro del trapano. riv. Ottimizzazione della modalità di perforazione: maxVp - esplorazione. beh, minC - explo. bene ..

(Pd, n, Q) opt = minC, maxVp

C = f1 (Pd, n, Q); Vp = f2 (Pd, n, Q)

Nel processo di progettazione, usiamo inf. ottenuto durante la perforazione bene. in questa regione, in un analogo. conv., dati su golog. sezione del pozzo., le raccomandazioni del produttore del trapano. utensili., caratteristiche di funzionamento dei motori a fondo pozzo.

2 modi per selezionare la parte superiore del foro della punta:

- grafico tgα = dh / dt = Vm (t) = h (t) / (top + tsp + tv) - analitico

Classificazione dei metodi di stimolazione dell'afflusso durante lo sviluppo del pozzo.

Sviluppo significa un insieme di opere per indurre il flusso di fluido da una formazione produttiva, ripulire la zona vicino al pozzo dalla contaminazione e fornire le condizioni per ottenere la massima produttività possibile del pozzo.

Per ottenere l'afflusso dall'orizzonte produttivo, è necessario ridurre la pressione nel pozzo significativamente al di sotto della pressione di giacimento. esiste diversi modi riduzioni di pressione basate sulla sostituzione di un fluido di perforazione pesante con uno più leggero o su una diminuzione graduale o brusca del livello del fluido nell'involucro di produzione. Per indurre un afflusso da una formazione composta da rocce debolmente stabili, vengono utilizzati metodi di riduzione graduale della pressione o con una piccola ampiezza delle fluttuazioni di pressione per prevenire la distruzione del giacimento. Se il serbatoio è composto da una roccia molto solida, spesso l'effetto maggiore si ottiene con una forte creazione di grandi depressioni. Quando si sceglie il metodo di stimolazione dell'afflusso, l'entità e la natura della depressione, è necessario tenere conto della stabilità e della struttura della roccia serbatoio, della composizione e delle proprietà dei liquidi che la saturano, del grado di contaminazione durante l'apertura, del presenza di orizzonti permeabili posti in prossimità della sommità e del fondo, la robustezza dell'involucro e lo stato di appoggio del pozzo. Con una creazione molto netta di una grande depressione, è possibile una violazione della forza e della tenuta del rivestimento e con un breve ma forte aumento della pressione nel pozzo, è possibile l'assorbimento di liquidi nella formazione produttiva.

Sostituzione di un liquido pesante con uno più leggero. La stringa di tubi viene fatta scorrere quasi fino in fondo se il serbatoio è composto da roccia ben stabile, o approssimativamente fino alle perforazioni superiori se la roccia non è sufficientemente stabile. Il fluido viene solitamente sostituito dal metodo a circolazione inversa: una pompa a pistone mobile viene pompata nello spazio anulare con un fluido la cui densità è inferiore alla densità del fluido di perforazione nella stringa di produzione. Quando il fluido più leggero riempie l'anello e sposta il fluido più pesante nel tubo, la pressione nella pompa aumenta. Raggiunge il suo massimo nel momento in cui il fluido leggero si avvicina alla scarpa del tubo. p umt = (p pr -r standby) qz nkt + p nkt + p mt, dove p pr e p standby è la densità dei liquidi pesanti e leggeri, kg / m; z tubing - profondità di scorrimento della stringa di tubi, m; p nkt e p mt sono perdite idrauliche nella stringa di tubi e nello spazio anulare, Pa. Questa pressione non deve superare la pressione della pressione del corpo di produzione p umt< p оп.

Se la roccia è debolmente stabile, il valore della diminuzione della densità in un ciclo di circolazione si riduce ulteriormente, a volte a p -p = 150-200 kg / m3. Quando si pianifica il lavoro per chiamare l'afflusso, è necessario tenerne conto e preparare in anticipo contenitori con uno stock di liquidi di densità adeguate, nonché attrezzature per il controllo della densità.

Quando si pompa un fluido più leggero, il pozzo viene monitorato in base alle letture dei manometri e al rapporto tra le portate dei fluidi pompati nell'anello e che fuoriescono dalla tubazione. Se la portata del fluido in uscita aumenta, questo è un segno dell'inizio dell'afflusso dalla formazione. Nel caso di un rapido aumento della portata all'uscita della tubazione e di una caduta di pressione nello spazio anulare, il flusso in uscita viene indirizzato attraverso una linea con strozzatura.

Se la sostituzione del fluido di perforazione pesante con acqua pulita o olio degasato non è sufficiente per ottenere un afflusso stabile dalla formazione, si ricorre ad altri metodi per aumentare l'effetto di prelievo o di stimolazione.

Quando il giacimento è composto da roccia poco stabile, è possibile un'ulteriore riduzione della pressione sostituendo l'acqua o l'olio con una miscela gas-liquido. Per questo, una pompa a pistone e un compressore mobile sono collegati allo spazio anulare del pozzo. Dopo aver sciacquato il pozzo per pulire l'acqua, il flusso della pompa viene regolato in modo che la pressione al suo interno sia significativamente inferiore alla pressione consentita per il compressore e la portata verso il basso sia di circa 0,8-1 m / s e il compressore sia acceso . Il flusso d'aria fornito dal compressore viene miscelato nell'aeratore con il flusso d'acqua fornito dalla pompa e la miscela gas-liquido entra nello spazio anulare; Allo stesso tempo, la pressione nel compressore e nella pompa inizierà ad aumentare e raggiungere il massimo nel momento in cui la miscela si avvicina al pattino del tubo. Man mano che la miscela gas-liquido si sposta lungo la stringa di tubi e l'acqua ferma viene spostata, le pressioni nel compressore e nella pompa diminuiranno. Il grado di aerazione e riduzione della pressione statica nel pozzo viene aumentato a piccoli passi dopo il completamento di uno o due cicli di circolazione in modo che la pressione nello spazio anulare alla testa del pozzo non superi il compressore consentito.

Uno svantaggio significativo di questo metodo è la necessità di mantenere una portata di aria e acqua sufficientemente elevata. È possibile ridurre notevolmente il consumo di aria e acqua e fornire un'efficace riduzione della pressione nel pozzo utilizzando la schiuma a due fasi anziché una miscela acqua-aria. Tali schiume vengono preparate sulla base di acqua salina, aria e un opportuno tensioattivo schiumogeno.

Ridurre la pressione nel pozzo utilizzando un compressore. Per indurre l'afflusso da formazioni composte da rocce forti e stabili, il metodo del compressore è ampiamente utilizzato per ridurre il livello del liquido nel pozzo. L'essenza di una delle varietà di questo metodo è la seguente. Un compressore mobile inietta aria nello spazio anulare in modo tale da respingere il livello del liquido in esso il più profondamente possibile, aerare il liquido nella tubazione e creare una depressione necessaria per ottenere un afflusso dalla formazione produttiva. Se il livello del fluido statico nel pozzo prima dell'inizio dell'operazione è alla testa del pozzo, la profondità alla quale il livello nello spazio anulare può essere spinto indietro quando viene iniettata aria.

Se z cn> z tubo, l'aria iniettata dal compressore si romperà nel tubo e inizierà ad aerare il liquido in essi non appena il livello nello spazio anulare scende al pattino del tubo.

Se z cn> z tubi, quindi preliminarmente quando si esegue il tubo nei pozzetti, in essi sono installate speciali valvole di avviamento. La valvola di avviamento superiore è installata ad una profondità di z "start = z" cn - 20m. Quando l'aria viene iniettata dal compressore, la valvola di avviamento si aprirà nel momento in cui le pressioni nella tubazione e nello spazio anulare alla profondità della sua installazione sono uguali; in questo caso, l'aria inizierà a fuoriuscire attraverso la valvola nel tubo e arierà il liquido e la pressione nell'anello e nel tubo diminuirà. Se, dopo aver ridotto la pressione nel pozzo, l'afflusso dalla formazione non inizia e quasi tutto il liquido dal tubo sopra la valvola viene spostato dall'aria, la valvola si chiuderà, la pressione nello spazio anulare aumenterà di nuovo e il il livello del fluido scenderà alla valvola successiva. La profondità z "" dell'installazione della valvola successiva può essere trovata dall'equazione se inseriamo z = z "" + 20 e z st = z "ch.

Se, prima dell'inizio dell'operazione, il livello del liquido statico nel pozzo si trova significativamente al di sotto della testa del pozzo, quando l'aria viene iniettata nello spazio anulare e il livello del liquido viene riportato alla profondità z cf, la pressione sul serbatoio aumenta, che può causare l'assorbimento di una parte del liquido al suo interno. È possibile impedire l'assorbimento di fluido nella formazione se un packer è installato all'estremità inferiore della stringa di tubi e una valvola speciale è installata all'interno del tubo e, con l'aiuto di questi dispositivi, la zona della formazione produttiva è separato dal resto del pozzo. In questo caso, quando l'aria viene iniettata nello spazio anulare, la pressione sulla formazione rimarrà invariata finché la pressione nella stringa di tubi sopra la valvola scenderà al di sotto della pressione di formazione. Non appena il prelievo è sufficiente per l'afflusso del fluido di formazione, la valvola si alzerà e il fluido di formazione inizierà a salire lungo la tubazione.

Dopo aver ricevuto un afflusso di petrolio o di gas, il pozzo deve funzionare per qualche tempo con la massima portata possibile, in modo che il fluido di perforazione e il suo filtrato, nonché altre particelle limose che vi sono penetrate, possano essere rimossi dal vicino- zona di pozzo; in questo caso, la portata è regolata in modo che non inizi la distruzione del giacimento. Periodicamente vengono prelevati campioni del fluido che fuoriesce dal pozzo per studiarne la composizione e le proprietà e controllare il contenuto di particelle solide al suo interno. La diminuzione del contenuto di particelle solide viene utilizzata per giudicare i progressi nella pulizia della zona vicino al pozzo dalla contaminazione.

Se, nonostante la creazione di un grande prelievo, la portata del pozzo è bassa, di solito ricorrono a vari metodi per stimolare la formazione.

Classificazione dei metodi di stimolazione durante lo sviluppo del pozzo.

Sulla base dell'analisi di fattori controllati, è possibile costruire una classificazione dei metodi di stimolazione artificiale sia sulla formazione nel suo complesso che sulla zona di fondo di ogni specifico pozzo. Secondo il principio di azione, tutti i metodi di influenza artificiale sono suddivisi nei seguenti gruppi:

1. Idrogasdinamica.

2. Fisico-chimico.

3. Termico.

4. Combinato.

Tra i metodi di stimolazione artificiale del giacimento, i più diffusi sono i metodi idro-gas-dinamici associati al controllo dell'entità della pressione del giacimento mediante l'iniezione di vari fluidi nel giacimento. Oggi, oltre il 90% del petrolio prodotto in Russia è associato a metodi di controllo della pressione del giacimento iniettando acqua nel giacimento, chiamati metodi di allagamento del mantenimento della pressione del serbatoio (RPM). In numerosi campi, il mantenimento della pressione del giacimento viene effettuato mediante iniezione di gas.

L'analisi dello sviluppo del campo mostra che se la pressione del giacimento è bassa, il circuito di alimentazione è sufficientemente lontano dai pozzi o la modalità di drenaggio non è attiva, il tasso di recupero dell'olio può essere piuttosto basso; anche il coefficiente di recupero dell'olio è basso. In tutti questi casi, è necessario l'uso dell'uno o dell'altro sistema RPM.

Pertanto, i principali problemi di gestione del processo di sviluppo delle riserve stimolando artificialmente il serbatoio sono associati allo studio delle inondazioni.

I metodi di influenza artificiale sulle zone di fondo del pozzo hanno una gamma di possibilità significativamente più ampia. L'impatto sulla zona del pozzo vicino viene effettuato già nella fase dell'apertura iniziale dell'orizzonte produttivo nel processo di costruzione del pozzo, che, di regola, porta a un deterioramento delle proprietà della zona del pozzo. I più diffusi sono i metodi per influenzare la zona del pozzo durante il funzionamento dei pozzi, che, a loro volta, sono suddivisi in metodi per stimolare l'afflusso o l'iniettività e metodi per limitare o isolare l'afflusso di acqua (lavori di riparazione e isolamento - RIR).

La classificazione dei metodi per stimolare la zona vicina al pozzo al fine di stimolare l'afflusso o l'iniettività è presentata in scheda. 1, e per limitare o isolare gli afflussi d'acqua - in scheda. 2... È abbastanza ovvio che le tabelle sopra, essendo abbastanza complete, contengono solo i metodi più testati nella pratica di influenza artificiale sul CCD. Non escludono, ma al contrario suggeriscono la necessità di integrazioni sia in termini di modalità di esposizione che di materiali utilizzati.

Prima di passare alla considerazione delle modalità di gestione del processo di sviluppo delle riserve, si segnala che l'oggetto di studio è un sistema complesso costituito da un giacimento (zona satura di olio e area di ricarica) con le sue proprietà di giacimento e fluidi saturanti e un certo numero di pozzi sistematicamente collocati sul giacimento. Questo sistema è unificato sotto un aspetto idrodinamico, da cui ne consegue che qualsiasi cambiamento in uno qualsiasi dei suoi elementi porta automaticamente a un corrispondente cambiamento nel funzionamento dell'intero sistema, vale a dire. questo sistema è auto-regolabile.

Descrivere i mezzi tecnici per ottenere informazioni operative durante la perforazione.

Supporto informativo per il processo di perforazione di pozzi di petrolio e gasè l'anello più importante nel processo di costruzione di pozzi, soprattutto quando si inseriscono e si sviluppano nuovi giacimenti di petrolio e gas.

I requisiti per il supporto informativo per la costruzione di pozzi di petrolio e gas in questa situazione sono di trasferire le tecnologie dell'informazione nella categoria delle tecnologie dell'informazione e dell'informazione, in cui il supporto informativo, insieme all'ottenimento della quantità richiesta di informazioni, darebbe un ulteriore vantaggio economico, tecnologico o di altro tipo. Queste tecnologie includono i seguenti lavori complessi:

controllo dei parametri tecnologici superficiali e selezione delle modalità di foratura più ottimali (ad esempio, selezione dei carichi ottimali sulla punta, garantendo alta velocità penetrazioni);

misure di fondo pozzo e registrazione durante la perforazione (sistemi MWD e LWD);

misurazioni e raccolta di informazioni, accompagnate dal controllo simultaneo del processo tecnologico di perforazione (controllo della traiettoria di un pozzo orizzontale mediante orientatori di fondo pozzo controllati secondo i dati dei sistemi di telemetria del pozzo).

Nel supporto informativo al processo di costruzione del pozzo, un ruolo particolarmente importante è svolto da ricerca geologica e tecnologica (GTI)... Il compito principale del servizio GTI è studiare la struttura geologica della sezione del pozzo, identificare e valutare le formazioni produttive e migliorare la qualità della costruzione del pozzo sulla base delle informazioni geologiche, geochimiche, geofisiche e tecnologiche ottenute durante la perforazione. Le informazioni operative ricevute dal servizio GTI sono di grande importanza durante la perforazione di pozzi esplorativi in regioni poco studiate con condizioni minerarie e geologiche difficili, nonché durante la perforazione di pozzi direzionali e orizzontali.

Tuttavia, a causa dei nuovi requisiti per il supporto informativo del processo di perforazione, i compiti risolti dal servizio GTI possono essere notevolmente ampliati. Il personale altamente qualificato dell'operatore del lotto GTI che lavora sulla perforatrice è in grado di risolvere praticamente una gamma completa di attività per il supporto informativo del processo di perforazione:

ricerca geologica, geochimica e tecnologica;

manutenzione e lavoro con sistemi di telemetria (sistemi MWD e LWD);

manutenzione di sistemi di misura e registrazione stand-alone calati su tubazioni;

controllo dei parametri del fango di perforazione;

bene il controllo della qualità dell'involucro;

studi sui fluidi di formazione durante i test e i test sui pozzi;

registrazione della rete fissa;

servizi di supervisione, ecc.

In un certo numero di casi, la combinazione di questi lavori in lotti GTI è economicamente più redditizia e consente di risparmiare sui costi non produttivi per la manutenzione di squadre geofisiche specializzate e strettamente focalizzate, per ridurre al minimo i costi di trasporto.

Tuttavia, allo stato attuale, non esistono mezzi tecnici e metodologici software per unire le opere elencate in un'unica catena tecnologica presso la stazione GTI.

Pertanto, è diventato necessario sviluppare una stazione GTI più avanzata di nuova generazione, che amplierà le funzionalità della stazione GTI. Considera le principali aree di lavoro in questo caso.

Requisiti di base per moderna stazione GTIè affidabilità, versatilità, modularità e contenuto informativo.

Struttura della stazioneè mostrato in Fig. 1. È costruito sul principio dei sistemi di acquisizione remota distribuiti che sono interconnessi utilizzando un'interfaccia seriale standard. I principali sistemi di raccolta a valle sono hub progettati per disaccoppiare l'interfaccia seriale e collegare i singoli componenti stazioni: modulo gas, modulo strumenti geologici, sensori digitali o analogici, pannelli informativi. Attraverso gli stessi concentratori, altri moduli e sistemi autonomi sono collegati al sistema di acquisizione (al computer di registrazione dell'operatore) - un modulo di controllo della qualità dell'involucro del pozzo (blocco collettore), moduli di superficie dei sistemi di telemetria del fondo pozzo, sistemi di registrazione dei dati geofisici come "Hector " o "Vulcano" e così via.

Riso. 1. Semplificato schema strutturale Stazioni GTI

Gli hub devono fornire contemporaneamente isolamento galvanico dei circuiti di comunicazione e alimentazione. A seconda dei compiti assegnati alla stazione GTI, il numero di concentratori può essere diverso: da diverse unità a diverse decine di unità. Software La stazione GTI offre piena compatibilità e lavoro ben coordinato in un unico ambiente software di tutti i mezzi tecnici.

Sensori dei parametri di processo

I sensori dei parametri tecnologici utilizzati nelle stazioni GTI sono uno dei componenti più importanti della stazione. L'accuratezza delle letture e l'affidabilità del funzionamento dei sensori determinano in gran parte l'efficienza del servizio di fanghi nel risolvere problemi di monitoraggio e gestione operativa del processo di perforazione. Tuttavia, a causa delle difficili condizioni operative (ampio intervallo di temperatura da –50 a +50 ºС, ambiente aggressivo, forti vibrazioni, ecc.), I sensori rimangono l'anello più debole e inaffidabile nei mezzi tecnici di GTI.

La maggior parte dei sensori utilizzati nei lotti di produzione di GTI sono stati sviluppati nei primi anni '90 utilizzando componenti hardware domestici ed elementi di misurazione primari di produzione nazionale. Inoltre, a causa della mancanza di scelta, sono stati utilizzati convertitori primari disponibili pubblicamente, che non sempre soddisfacevano i severi requisiti di lavoro in una piattaforma di perforazione. Ciò spiega l'affidabilità non sufficientemente elevata dei sensori utilizzati.

I principi dei sensori di misurazione e le loro soluzioni progettuali sono stati selezionati in relazione agli impianti di perforazione domestici del vecchio modello, e quindi la loro installazione su impianti di perforazione moderni, e ancor più su impianti di perforazione di fabbricazione straniera, è difficile.

Da quanto sopra consegue che lo sviluppo di una nuova generazione di sensori è estremamente rilevante e tempestivo.

Nello sviluppo dei sensori GTI, uno dei requisiti è il loro adattamento a tutti gli impianti di perforazione esistenti sul mercato russo.

La disponibilità di un'ampia selezione di convertitori primari ad alta precisione e microprocessori di piccole dimensioni altamente integrati consente di sviluppare sensori programmabili ad alta precisione con grande funzionalità. I sensori hanno una tensione di alimentazione unipolare e contemporaneamente uscite digitali e analogiche. I sensori sono calibrati e configurati tramite software da un computer dalla stazione; è prevista la possibilità di compensazione software dell'errore di temperatura e linearizzazione delle caratteristiche del sensore. La parte digitale della scheda elettronica per tutti i tipi di sensori è della stessa tipologia e si differenzia solo per l'impostazione del programma interno, che la rende unificata e intercambiabile in fase di riparazione. Aspetto esteriore i sensori sono mostrati in Fig. 2.

Riso. 2. Sensori di parametri tecnologici

Cella di carico a gancio ha una serie di caratteristiche (Fig. 3). Il principio di funzionamento del sensore si basa sulla misurazione della forza di tensione della fune metallica all'estremità "morta" utilizzando un sensore di forza estensimetrico. Il sensore ha un processore integrato e una memoria non volatile. Tutte le informazioni vengono registrate e archiviate in questa memoria. La capacità di memoria consente di salvare la quantità mensile di informazioni. Il sensore può essere dotato di un'alimentazione autonoma, che garantisce il funzionamento del sensore quando l'alimentazione esterna è scollegata.

Riso. 3. Sensore di peso sul gancio

Scheda informativa del trapano progettato per visualizzare e visualizzare le informazioni ricevute dai sensori. L'aspetto del tabellone è mostrato in Fig. 4.

Sul pannello frontale della console del trapano sono presenti sei scale lineari con indicazione digitale aggiuntiva per la visualizzazione dei parametri: coppia sul rotore, pressione in ingresso, densità in ingresso dell'ingresso, livello di vita nel serbatoio, portata di flusso in ingresso , portata di flusso in uscita. I parametri del peso sul gancio, del carico sull'imboccatura, per analogia con il GIV, sono visualizzati su due quadranti con ulteriore duplicazione in forma digitale. Nella parte inferiore del display è presente una scala lineare per la visualizzazione della velocità di perforazione, tre indicatori digitali per la visualizzazione dei parametri - profondità del fondo, posizione sopra il fondo, contenuto di gas. L'indicatore alfanumerico è destinato alla visualizzazione di messaggi di testo e avvisi.

Riso. 4. Aspetto del pannello informativo

Modulo geochimico

Il modulo geochimico della stazione comprende un gascromatografo, un analizzatore del contenuto totale di gas, una linea aria-gas e un degasatore per fanghi di perforazione.

La parte più importante del modulo geochimico è il gascromatografo. Per un'identificazione univoca e chiara degli intervalli produttivi nel processo di apertura, è necessario un dispositivo molto affidabile, accurato e altamente sensibile, che consenta di determinare la concentrazione e la composizione dei gas di idrocarburi saturi nell'intervallo 110 - dal 5 al 100%. A tal fine, per completare la stazione GTI, a gascromatografo "Rubin"(Fig. 5) (vedi articolo in questo numero di NTV).

Riso. 5. Cromatografo da campo "Rubin"

La sensibilità del modulo geochimico della stazione GTI può essere aumentata anche aumentando il coefficiente di degasaggio del fango di perforazione.

Per isolare il gas del pozzo disciolto nel fluido di perforazione, utilizzare degasatori di due tipi(fig. 6):

degasatori a galleggiante ad azione passiva;

degasatori attivi con ripartizione forzata del flusso.

Degasatori a galleggiante semplici e affidabili nel funzionamento, tuttavia, forniscono un coefficiente di degasaggio non superiore all'1-2%. Degasatori con sdoppiamento del flusso forzato possono fornire un rapporto di degasaggio fino all'80-90%, ma sono meno affidabili e richiedono un monitoraggio costante.

Riso. 6. Degasatori per fanghi di perforazione

a) un degasatore passivo a galleggiante; b) degasatore attivo

L'analisi continua del contenuto totale di gas viene eseguita utilizzando sensore di gas totale remoto... Il vantaggio di questo sensore rispetto ai tradizionali analizzatori di gas totali collocati in stazione risiede nell'efficienza delle informazioni ricevute, poiché il sensore è posizionato direttamente sulla perforatrice e viene eliminato il tempo di ritardo per il trasporto del gas dalla perforatrice alla stazione. Inoltre, per il set completo di stazioni, sensori di gas per misurare le concentrazioni dei componenti non idrocarburici della miscela di gas analizzata: idrogeno H 2, monossido di carbonio CO, idrogeno solforato H 2 S (Fig. 7).

Riso. 7. Sensori per la misurazione del contenuto di gas

Modulo geologico

Il modulo geologico della stazione prevede lo studio di frammenti di perforazione, carotaggi e fluido di formazione nel processo di perforazione di un pozzo, registrazione ed elaborazione dei dati ottenuti.

Gli studi effettuati dagli operatori della stazione GTI consentono di risolvere quanto segue principali compiti geologici:

dissezione litologica della sezione;

assegnazione dei collezionisti;

valutazione della natura della saturazione del giacimento.

Per la soluzione rapida e di alta qualità di questi problemi, è stato determinato l'elenco ottimale di strumenti e attrezzature e, sulla base di questo, è stato sviluppato un set di strumenti geologici (Fig. 8).

Riso. 8. Attrezzature e strumenti del modulo geologico della stazione

Misuratore di carbonio a microprocessore KM-1A progettato per determinare la composizione minerale delle rocce nelle sezioni carbonatiche utilizzando talee e carota. Questo dispositivo consente di determinare la percentuale di calcite, dolomite e residuo insolubile nel campione di roccia studiato. Il dispositivo ha un microprocessore integrato che calcola la percentuale di calcite e dolomite, i cui valori vengono visualizzati su un display digitale o sullo schermo di un monitor. È stata sviluppata una modifica del carbonatomero, che consente di determinare il contenuto del minerale siderite nella roccia (densità 3,94 g / cm 3), che influisce sulla densità delle rocce carbonatiche e del cemento delle rocce terrigene, che può ridurre significativamente i valori di porosità.

Densimetro fanghi PSh-1 è destinato alla misurazione espressa della densità e alla valutazione della porosità totale delle rocce per talea e carota. Il principio di misura del dispositivo è idrometrico, basato sulla pesatura del campione di fango indagato in aria e acqua. Il densimetro PSh-1 può essere utilizzato per misurare la densità di rocce con una densità di 1,1-3 g/cm³ .

Installazione PP-3 è progettato per identificare le rocce serbatoio e studiare le proprietà serbatoio delle rocce. Questo dispositivo consente di determinare la densità volumetrica, mineralogica e la porosità totale. Il principio di misura del dispositivo è termogravimetrico, basato sulla misurazione ad alta precisione del peso del campione di roccia indagato, precedentemente saturato con acqua, e sul monitoraggio continuo della variazione di peso questo campione poiché l'umidità evapora quando viene riscaldata. Al momento dell'evaporazione dell'umidità, si può giudicare il valore della permeabilità della roccia studiata.

Distillatore liquido UDZh-2 destinato valutazione della natura della saturazione dei giacimenti rocciosi da talee e carotaggi, proprietà di densità di filtrazione, e consente anche di determinare la saturazione olio-acqua residua da carotaggi e frammenti di perforazione direttamente all'impianto di perforazione grazie all'uso di un nuovo approccio nel sistema di raffreddamento del distillato. L'unità utilizza un sistema di raffreddamento della condensa basato su un elemento termoelettrico Peltier al posto degli scambiatori di calore ad acqua utilizzati in tali dispositivi. Ciò riduce le perdite di condensa fornendo un raffreddamento controllato. Il principio di funzionamento dell'impianto si basa sullo spostamento dei fluidi di formazione dai pori dei campioni di roccia a causa dell'eccesso di pressione che si verifica durante il riscaldamento termostatico da 90 a 200 ºС ( 3 ºС), condensazione dei vapori in uno scambiatore di calore e separazione di condensa formatasi durante la distillazione per densità in olio e acqua.

Unità di desorbimento termico e pirolisi permette di determinare la presenza di idrocarburi liberi e adsorbiti sulla base di piccoli campioni di rocce (fanghi, carotaggi), nonché di valutare la presenza e il grado di trasformazione della materia organica, e sulla base dell'interpretazione dei dati ottenuti, di distinguere nelle sezioni di pozzi gli intervalli di serbatoi, coperture di produzione di sedimenti, e anche per valutare la natura di saturazione dei collettori.

Spettrometro IR creato per determinazione della presenza e valutazione quantitativa dell'idrocarburo presente nella roccia studiata (gas condensato, olio leggero, olio pesante, bitume, ecc.) al fine di valutare la natura della saturazione del giacimento.

Luminoscopio LU-1M con un illuminatore UV remoto e un dispositivo per la fotografia, è destinato all'esame di frammenti di perforazione e carotaggi sotto illuminazione ultravioletta al fine di determinare la presenza di sostanze bituminose nella roccia, nonché per la loro valutazione quantitativa. Il principio di misurazione del dispositivo si basa sulla proprietà dei bitumoidi, quando irradiati con raggi ultravioletti, di emettere un bagliore "freddo", la cui intensità e colore consentono di determinare visivamente la presenza, la composizione qualitativa e quantitativa del bitume in roccia studiata per valutare la natura della saturazione del giacimento. Il dispositivo per fotografare le cappe è progettato per documentare i risultati dell'analisi di luminescenza e aiuta ad eliminare il fattore soggettivo nella valutazione dei risultati dell'analisi. L'illuminatore remoto consente l'esame preliminare di un nucleo di grandi dimensioni nel sito di perforazione per rilevare la presenza di bitumoidi.

Essiccatore per fanghi OSH-1 progettato per l'essiccazione rapida di campioni di fango sotto l'influenza del flusso di calore. Il deumidificatore ha un timer regolabile integrato e diverse modalità per regolare l'intensità e la temperatura del flusso d'aria.

Le capacità tecniche e informative della stazione GTI descritta soddisfano i requisiti moderni e consentono di implementare nuove tecnologie per il supporto informativo per la costruzione di pozzi di petrolio e gas.

Caratteristiche minerarie e geologiche della sezione, che influenzano l'insorgenza, la prevenzione e l'eliminazione delle complicanze.

Le complicazioni nel processo di perforazione sorgono per i seguenti motivi: condizioni minerarie e geologiche difficili; scarsa consapevolezza di essi; bassa velocità di perforazione, ad esempio, a causa di lunghi tempi di fermo, soluzioni tecnologiche scadenti incorporate nella progettazione tecnica per la costruzione di un pozzo.

Con perforazioni complicate, gli incidenti si verificano più spesso.

Le caratteristiche minerarie e geologiche devono essere conosciute per redigere correttamente un progetto per la costruzione di un pozzo, per prevenire e affrontare le complicazioni durante l'attuazione del progetto.

Pressione del serbatoio (Ppl) - pressione del fluido in rocce con porosità aperta. Questo è il nome delle rocce in cui i vuoti comunicano tra loro. In questo caso, il fluido di formazione può fluire secondo le leggi dell'idromeccanica. Tali rocce includono otturazioni di rocce, arenarie, serbatoi di orizzonti produttivi.

La pressione dei pori (Ppor) è la pressione nei vuoti chiusi, cioè la pressione del fluido nello spazio dei pori, in cui i pori non comunicano tra loro. Tali proprietà sono possedute da argille, rocce saline, coperture di serbatoi.

Pressione della roccia (Pg) - pressione idrostatica (geostatica) alla profondità considerata dagli strati HF a monte.

Il livello statico del fluido di formazione nel pozzo, determinato dall'uguaglianza della pressione di questa colonna con la pressione di formazione. Il livello può essere sotto la superficie della terra (il pozzo assorbirà), coincidere con la superficie (c'è equilibrio) o essere sopra la superficie (il pozzo sta zampillando) Рпл = rgz.

Livello fluido dinamico nel pozzo - impostare sopra il livello statico quando si aggiunge al pozzo e sotto di esso quando si preleva fluido, ad esempio, quando si pompa con una pompa sommersa.

Depressione P = Pbw-Rpl<0 – давление в скважине меньше пластового. Наличие депрессии – необходимое условие для притока пластового флюида.

Repressione Р = Рskv-Рpl> 0 - la pressione del pozzo non è superiore alla pressione del giacimento. Ha luogo l'assorbimento.

Il coefficiente di pressione di formazione anomala Ka = Rpl / rvgzpl (1), dove zpl è la profondità della parte superiore del serbatoio considerato, rw è la densità dell'acqua, g è l'accelerazione di gravità. Ka<1=>ANPD; Ka> 1 => AHPD.

Perdita o pressione di frattura Pp è la pressione alla quale vengono assorbite tutte le fasi del fluido di perforazione o di riempimento. Il valore di Pp è determinato empiricamente dai dati di osservazione durante la perforazione, o con l'aiuto di studi speciali nel pozzo. I dati ottenuti vengono utilizzati per la perforazione di altri pozzi simili.

Grafico della pressione composta per la complicazione. Selezione della prima variante di well design.

Grafico della pressione combinata. Selezione della prima variante di well design.

Per redigere correttamente un progetto tecnico per la realizzazione di pozzi è necessario conoscere esattamente la distribuzione delle pressioni (pori) di giacimento e delle pressioni di assorbimento (fratturazione idraulica) in profondità o, a parità di condizioni, la distribuzione di Ka e Kp ( in forma adimensionale). La distribuzione di Ka e Kp è presentata sul grafico della pressione combinato.

Distribuzione di Ka e Kp lungo la profondità z.

· Ben design (1a opzione), che viene specificato in seguito.

Si può vedere da questo grafico che abbiamo tre intervalli di profondità con condizioni di perforazione compatibili, cioè quelle in cui è possibile utilizzare fluido con la stessa densità.

È particolarmente difficile perforare quando Ka = Kp. La perforazione diventa super difficile quando Ka = Kp<1. В этих случаях обычно бурят на поглощение или применяют промывку аэрированной жидкостью.

Dopo l'apertura dell'intervallo di assorbimento, vengono eseguiti lavori di isolamento, grazie ai quali Kp aumenta (artificialmente), rendendo possibile, ad esempio, cementare l'involucro.

Schema del sistema di circolazione del pozzo

Schema del sistema di circolazione dei pozzi e diagramma di distribuzione della pressione in esso.

Schema: 1. Scalpello, 2. Motore fondo pozzo, 3. Foro, 4. BT, 5. Giunto utensile, 6. Quadrato, 7. Girevole, 8. Manicotto di perforazione, 9. Riser, 10. Tubazione di pressione (collettore), 11 Pompa, 12. Ugello di aspirazione, 13. Sistema di scivolo, 14. Vaglio vibrante.

1. Linea di distribuzione della pressione idrostatica.

2. Linea di distribuzione della pressione idraulica nel cambio.

3. Linea di distribuzione della pressione idraulica in BT.

La pressione del fluido di perforazione sulla formazione deve essere sempre all'interno della zona ombreggiata tra Ppl e Pp.

Attraverso ogni connessione filettata del BK, il liquido cerca di fluire dal tubo nell'anello (durante la circolazione). Questa tendenza è causata dalla caduta di pressione nei tubi e nel BC. La perdita interrompe la connessione filettata. A parità di altre condizioni, lo svantaggio organico della perforazione con un motore idraulico per fondo pozzo è una maggiore caduta di pressione ad ogni connessione filettata, poiché nel motore per fondo pozzo

Il sistema di circolazione viene utilizzato per fornire fluido di perforazione dalla testa pozzo ai serbatoi di ricezione, pulizia da tagli e degasaggio.

La figura mostra uno schema semplificato del sistema di circolazione TsS100E: 1 - tubazione di rabbocco; 2 - conduttura di malta; 3 - unità di pulizia; 4 - blocco di ricezione; 5 - armadio di controllo delle apparecchiature elettriche.

Il progetto semplificato del sistema di circolazione è un sistema di grondaia, che consiste in una grondaia per il movimento della malta, una pavimentazione vicino alla grondaia per il camminamento e la pulizia delle grondaie, delle ringhiere e del basamento.

Le grondaie possono essere realizzate con assi di legno da 40 mm e lamiere da 3-4 mm. Larghezza - 700-800 mm, altezza - 400-500 mm. Vengono utilizzate grondaie rettangolari e semicircolari. Al fine di ridurre la portata della soluzione e la caduta della lastra da essa, nelle grondaie vengono installati tramezzi e gocce con un'altezza di 15-18 cm Nella parte inferiore della grondaia, in questi punti, sono presenti portelli con valvole installato attraverso il quale viene rimossa la roccia depositata. La lunghezza totale del sistema di grondaia dipende dai parametri dei fluidi utilizzati, dalle condizioni e dalla tecnologia di perforazione, nonché dai meccanismi utilizzati per la pulizia e il degasaggio dei fluidi. La lunghezza, di regola, può essere compresa tra 20-50 m.

Quando si utilizzano set di meccanismi per la pulizia e la soluzione di degasaggio (vagli vibranti, separatori di sabbia, separatori di fanghi, degasatori, centrifughe), il sistema di grondaie viene utilizzato solo per fornire soluzione dal pozzo al meccanismo e ai serbatoi di ricezione. In questo caso, la lunghezza del sistema di grondaia dipende solo dalla posizione dei meccanismi e dei contenitori rispetto al pozzo.

Nella maggior parte dei casi, il sistema di grondaie è montato su basi metalliche in sezioni con una lunghezza di 8-10 me un'altezza fino a 1 m Tali sezioni sono installate su cremagliere telescopiche in acciaio che regolano l'altezza di installazione delle grondaie, questo rende è più facile smontare il sistema di grondaia in inverno. Quindi, quando le talee si accumulano e si congelano sotto le scanalature, le scanalature insieme alle basi possono essere rimosse dai rack. Un sistema di grondaie è montato con una pendenza nella direzione del movimento della soluzione; il sistema di gronda è collegato alla testa pozzo con un tubo o una grondaia di sezione minore e con pendenza maggiore per aumentare la velocità della soluzione e ridurre la ricaduta del liquame in questo luogo.

Nella moderna tecnologia di perforazione di pozzi, vengono imposti requisiti speciali ai fluidi di perforazione, in base ai quali l'attrezzatura per la pulizia della soluzione deve garantire una pulizia di alta qualità della soluzione dalla fase solida, mescolarla e raffreddarla e rimuovere anche il fango dalla soluzione che è entrato da formazioni sature di gas durante la perforazione. In relazione a questi requisiti, le moderne piattaforme di perforazione sono dotate di sistemi di circolazione con un certo insieme di meccanismi unificati: serbatoi, dispositivi per la pulizia e la preparazione dei fluidi di perforazione.

I meccanismi del sistema di circolazione forniscono una pulizia in tre fasi del fluido di perforazione. Dal pozzo, la soluzione entra nel vibrovaglio nella prima fase di pulizia grossolana e viene raccolta nel pozzetto della vasca, dove si deposita la sabbia grossolana. Dalla vasca di decantazione, la soluzione passa nella sezione del sistema di circolazione e viene alimentata da una pompa centrifuga per liquami al degasatore se è necessario degassare la soluzione, e quindi al separatore di sabbia, dove avviene la seconda fase di pulizia dalle rocce fino a 0,074-0,08 mm nei passaggi di dimensione. Successivamente, la soluzione viene alimentata al separatore di fanghi, la terza fase della pulizia, in cui vengono rimosse le particelle di roccia fino a 0,03 mm. Sabbia e fanghi vengono scaricati in un contenitore, da dove vengono alimentati a una centrifuga per un'ulteriore separazione della soluzione dalla roccia. La soluzione purificata dal terzo stadio entra nei serbatoi riceventi - al blocco ricevente delle pompe di fango per alimentarla nel pozzo.

Le apparecchiature dei sistemi di circolazione sono assemblate dall'impianto nelle seguenti unità:

unità di purificazione della soluzione;

blocco intermedio (uno o due);

blocco di ricezione.

I contenitori rettangolari installati su basi a slitta fungono da base per l'assemblaggio dei blocchi.

Pressione idraulica di fanghi di argilla e cemento dopo l'arresto della circolazione.

Assorbimento. Le ragioni del loro verificarsi.

DiL'ingestione di fanghi di perforazione o cemento è un tipo di complicazione, che si manifesta con la fuoriuscita di fluido dal pozzo nella formazione di rocce. A differenza della filtrazione, gli assorbimenti sono caratterizzati dal fatto che tutte le fasi del liquido entrano nell'HP. E durante il filtraggio, solo alcuni. In pratica si definiscono perdite anche i prelievi giornalieri di fluido di perforazione nella formazione in volume eccedente la perdita naturale per filtrazione e per talea. Ogni regione ha il suo standard. Di solito sono consentiti diversi m3 al giorno. L'assorbimento è il tipo più comune di complicanze, specialmente nelle regioni Ural-Volga della Siberia orientale e sud-orientale. Gli assorbimenti si verificano in sezioni, in cui di solito sono presenti MS fratturati, si trovano le maggiori deformazioni delle rocce e la loro erosione è causata da processi tettonici. Ad esempio, in Tatarstan, il 14% del tempo di calendario viene speso ogni anno nella lotta contro le acquisizioni, il che supera il tempo dedicato alla pelliccia. perforazione. A causa delle perdite, le condizioni di perforazione dei pozzi peggiorano:

1. Aumenta il rischio di incollaggio dell'utensile, perché la velocità del flusso ascendente del fluido di perforazione viene drasticamente ridotta al di sopra della zona di assorbimento, se allo stesso tempo grandi particelle di talee non entrano nella formazione, si accumula nel foro del pozzo, causando il serraggio e l'adesione dello strumento. La probabilità che l'utensile rimanga bloccato dai fanghi di sedimentazione aumenta soprattutto dopo l'arresto della pompa (circolazione).

2. Crescono smottamenti e smottamenti in rocce instabili. L'HNVP può derivare dagli orizzonti contenenti fluidi disponibili nella sezione. Il motivo è una diminuzione della pressione della colonna liquida. In presenza di due o più strati aperti contemporaneamente con coefficienti diversi. Ka e Kp tra di loro, possono verificarsi flussi incrociati, complicando il lavoro di isolamento e successiva cementazione del pozzo.

Un sacco di tempo e risorse materiali (riempitivi inerti, materiali di tamponamento) vengono sprecati per isolamento, tempi di fermo e incidenti che causano assorbimento.

Motivi delle acquisizioni

Il ruolo qualitativo del fattore che determina l'entità della deriva della soluzione nella zona di assorbimento può essere rintracciato considerando il flusso di un fluido viscoso in una formazione porosa circolare o in una fessura circolare. La formula per calcolare la portata del fluido assorbito in una formazione circolare porosa si otterrà risolvendo il sistema di equazioni:

1. Equazione del moto (forma di Darcy)

V = K / M * (dP / dr): (1) dove V, P, r, M sono rispettivamente la velocità del flusso, la pressione attuale, il raggio di formazione, la viscosità.

2. Equazione di conservazione della massa (continuità)

V = Q / F (2) dove Q, F = 2πrh, h è il tasso di assorbimento del liquido, rispettivamente, l'area variabile lungo il raggio e lo spessore della zona di assorbimento.

3. Equazione di stato

ρ = cost (3) risolvendo questo sistema di equazioni: 2 e 3 in 1 otteniamo:

Q = (K/M) * 2π UR (dP / dP)

Q = (2π HK (Pinsieme a-Pper favore)) / Mln (rk / rc) (4)formula Dupies

Una formula simile (4) Bussensco può essere ottenuta per m fessure circolari (asole) egualmente aperte ed equidistanti tra loro.

Q = [(πδ3 (Pñ-Ppl)) / 6Mln (rk / rc)] * m (5)

δ - apertura (altezza) della fessura;

m è il numero di crepe (fessure);

M è la viscosità effettiva.

È chiaro che per ridurre la portata del liquido assorbito secondo le formule (4) e (5) è necessario aumentare i parametri ai denominatori e diminuirli al numeratore.

Secondo (4) e (5)

Q = £ (H (o m), Ppl, rk, Pc, rc, M, K, (o δ)) (6)

I parametri inclusi nella funzione (6) per origine al momento dell'apertura della zona di assorbimento possono essere suddivisi condizionatamente in 3 gruppi.

1.gruppo - parametri geologici;

2.gruppo - parametri tecnologici;

3° gruppo - misto.

Questa divisione è condizionata, poiché durante il funzionamento, ad es. cambia anche l'impatto tecnologico (prelievo di liquidi, allagamenti, ecc.) sul serbatoio Ppl, rk

Perdite in rocce con fratture chiuse. Caratteristica delle curve indicatrici. Frattura idraulica e sua prevenzione.

Caratteristica delle curve indicatrici.

Inoltre considereremo la riga 2.

Una curva indicatrice approssimativa per rocce con fratture chiuse aperte artificialmente può essere descritta dalla seguente formula: Pc = Pb + Ppl + 1 / A * Q + BQ2 (1)

Per le rocce con fratture naturalmente aperte, la curva indicatrice è un caso speciale della formula (1)

Рс-Рпл = ΔР = 1 / А * Q = А * ΔР

Pertanto, nelle rocce con fratture aperte, la perdita inizierà a qualsiasi valore di repressione e nelle rocce con fratture chiuse - solo dopo la creazione di una pressione pari alla pressione di frattura idraulica Pc * nel pozzo. La principale misura per combattere la perdita di circolazione nelle rocce con fratture chiuse (argilla, sale) è evitare la fratturazione idraulica.

Valutazione dell'efficacia del lavoro per eliminare l'assorbimento.

L'efficacia dei lavori di isolamento è caratterizzata dall'iniettività (A) della zona di assorbimento, che può essere raggiunta durante i lavori di isolamento. Se in questo caso l'iniettività A ottenuta risulta essere inferiore a un certo valore tecnologicamente ammissibile dell'iniettività Aq, che è caratteristica per ciascuna regione, allora il lavoro di isolamento può essere considerato riuscito. Quindi, le condizioni di isolamento possono essere scritte come A≤Aq (1) A = Q / Pc- P * (2) Per rocce con fessure aperte artificialmente P * = Pb + Ppl + Pp (3) dove Pb è la pressione laterale di la roccia, Rr - carico di rottura g.p. In casi particolari Рb e Рр = 0 per rocce con fratture aperte naturali А = Q / Pc - Рпл (4), se non è consentito il minimo assorbimento, allora Q = 0 e А → 0,

poi Ps<Р* (5) Для зоны с открытыми трещинами формула (5) заменяется Рс=Рпл= Рпогл (6). Если давление в скважине определяется гидростатикой Рс = ρqL то (5 и 6) в привычных обозначениях примет вид: ρо≤Кп (7) и ρо= Ка=Кп (8). На практике трудно определить давление поглощения Р* , поэтому в ряде районов, например в Татарии оценка эффективности изоляционных работ проводят не по индексу давления поглощения Кп а по дополнительной приемистости Аq. В Татарии допустимые приемистости по тех. воде принято Аq≤ 4 м3/ч*МПа. Значение Аq свое для каждого района и различных поглощаемых жидкостей. Для воды оно принимается обычно более, а при растворе с наполнителем Аq берется меньше. Согласно 2 и 4 А=f (Q; Рс) (9). Т.е все способы борьбы с поглощениями основаны на воздействии на две управляемые величины (2 и 4) , т.е. на Q и Рс.

Metodi per affrontare l'assorbimento nel processo di apertura della zona di assorbimento.

I metodi tradizionali di prevenzione delle perdite si basano su una diminuzione delle perdite di carico sulla formazione assorbente o una variazione di a/t) del fluido filtrante. Se, invece di ridurre la caduta di pressione sulla formazione, si aumenta la viscosità con l'aggiunta di materiali tamponanti, bentonite o altre sostanze, la velocità di assorbimento cambierà inversamente all'aumento della viscosità, come segue dalla formula (2.86). In pratica, se si regolano i parametri della soluzione, la viscosità può essere modificata solo entro limiti relativamente ristretti. La prevenzione delle perdite passando al lavaggio con una soluzione con maggiore viscosità è possibile solo se vengono sviluppati requisiti scientificamente comprovati per questi fluidi, tenendo conto delle peculiarità del loro flusso nella formazione. Il miglioramento dei metodi di prevenzione delle perdite, basati sulla riduzione delle perdite di carico sulle formazioni assorbenti, è indissolubilmente legato ad un approfondito studio e sviluppo di metodi per la perforazione di pozzi in equilibrio nel sistema di formazione dei pozzi. Il fango di perforazione, penetrando fino a una certa profondità nella formazione assorbente e addensando nei canali di assorbimento, crea un ulteriore ostacolo al movimento del fango di perforazione dal pozzo alla formazione. La proprietà della soluzione di creare resistenza al movimento del fluido all'interno della formazione viene utilizzata quando si eseguono misure preventive per prevenire perdite. La forza di tale resistenza dipende dalle proprietà strutturali e meccaniche della soluzione, dalle dimensioni e dalla forma dei canali, nonché dalla profondità di penetrazione della soluzione nella formazione.

Per formulare i requisiti per le proprietà reologiche dei fluidi di perforazione durante il passaggio attraverso formazioni assorbenti, considereremo le curve (Fig. 2.16) che riflettono la dipendenza dello sforzo di taglio e il tasso di deformazione de / df per alcuni modelli di fluido non newtoniano. La retta 1 corrisponde al modello di un mezzo viscoplastico, che è caratterizzato dallo sforzo di taglio limite τ0. La curva 2 caratterizza il comportamento dei fluidi pseudoplastici, in cui la velocità di crescita dello stress rallenta con l'aumento della velocità di taglio e le curve si appiattiscono. La riga 3 riflette le proprietà reologiche di un fluido viscoso (newtoniano). La curva 4 caratterizza il comportamento dei fluidi viscoelastici e dilatanti, in cui lo sforzo di taglio aumenta bruscamente all'aumentare della velocità di deformazione. I fluidi viscoelastici, in particolare, comprendono soluzioni deboli di alcuni polimeri (ossido di polietilene, gomma di guar, poliacrilammide, ecc.) in acqua, che presentano la proprietà di ridurre drasticamente (2-3 volte) la resistenza idrodinamica durante il flusso di fluidi ad alta Numeri di Reynolds (effetto Toms). Allo stesso tempo, la viscosità di questi fluidi mentre si muovono attraverso i canali assorbenti sarà elevata a causa delle elevate velocità di taglio nei canali. La perforazione con lavaggio con fluidi di perforazione aerati è una delle misure radicali in una serie di misure e metodi progettati per prevenire ed eliminare la perdita di circolazione durante la perforazione di pozzi profondi. L'aerazione del fluido di perforazione riduce la pressione idrostatica, contribuendo così al suo ritorno in quantità sufficiente in superficie e, di conseguenza, alla normale pulizia del pozzo, nonché alla selezione di campioni rappresentativi di rocce permeabili e fluidi di formazione. Gli indicatori tecnici ed economici quando si perforano pozzi con lavaggio di fondo pozzo con soluzione aerata sono superiori a quelli quando si utilizza acqua o altri fluidi di lavaggio come fluido di perforazione. Anche la qualità della penetrazione delle formazioni produttive è notevolmente migliorata, soprattutto nei campi dove queste formazioni hanno pressioni anormalmente basse.

Una misura efficace per prevenire la perdita di circolazione è l'introduzione di riempitivi nel fluido di perforazione circolante. Lo scopo del loro utilizzo è creare tamponi nei canali di assorbimento. Questi tamponi servono come base per la deposizione del panello di filtrazione (fango) e l'isolamento delle formazioni assorbenti. V.F. Rogers ritiene che l'agente ponte possa essere quasi qualsiasi materiale composto da particelle di dimensioni sufficientemente piccole e, quando introdotto nel fluido di perforazione, può essere pompato da pompe di fango. Negli Stati Uniti, per tappare i canali di assorbimento vengono utilizzati più di cento tipi di riempitivi e le loro combinazioni. Come agenti intasanti, trucioli di legno o rafia, scaglie di pesce, fieno, cascami di gomma, foglie di guttaperca, cotone, cotton fioc, fibre di canna da zucchero, gusci di noce, plastica granulare, perlite, argilla espansa, fibre tessili, bitume, mica, amianto, taglio carta, muschio, canapa sminuzzata, fiocchi di cellulosa, cuoio, crusca di frumento, fagioli, piselli, riso, piume di pollo, ciuffi di argilla, spugna, coca cola, pietra, ecc. Questi materiali possono essere utilizzati da soli e in combinazioni prodotte dall'industria o formulati prima dell'uso... Determinare l'idoneità di ciascun materiale di tamponamento in laboratorio è difficile a causa della mancanza di conoscenza delle dimensioni dei fori da tamponare.

Nella pratica estera, viene prestata particolare attenzione a garantire l'imballaggio "stretto" dei riempitivi. Si segue l'opinione di Fernas, secondo la quale l'impaccamento più denso di particelle soddisfa la condizione della loro distribuzione granulometrica secondo la legge della progressione geometrica; quando si elimina la circolazione persa, il massimo effetto può essere ottenuto con un tappo al massimo compattato, soprattutto nel caso di prelievo istantaneo del fluido di perforazione.

I filler si suddividono in base alle loro caratteristiche qualitative in fibrosi, lamellari e granulari. I materiali fibrosi sono di origine vegetale, animale, minerale. Questo include anche i materiali sintetici. Il tipo e la dimensione della fibra ha un impatto significativo sulla qualità del lavoro. La stabilità delle fibre durante la loro circolazione nel fluido di perforazione è importante. I materiali danno buoni risultati quando si tappano formazioni sabbiose e ghiaiose con grani fino a 25 mm di diametro, nonché quando si tappano crepe in rocce a grana grossa (fino a 3 mm) e a grana fine (fino a 0,5 mm).

I materiali lamellari sono adatti per tamponare ghiaia grossolana e fratture fino a 2,5 mm di dimensione. Questi includono: cellophane, mica, bucce, semi di cotone, ecc.

Materiali granulari: perlite, gomma frantumata, pezzi di plastica, gusci di noce, ecc. La maggior parte di essi ostruisce efficacemente i letti di ghiaia con grani fino a 25 mm di diametro. La perlite dà buoni risultati in formazioni di ghiaia con diametri del grano fino a 9-12 mm. Un guscio di noce con una dimensione di 2,5 mm o meno ostruisce fino a 3 mm di dimensione e zoccoli di gomma schiacciati fino a 6 mm di dimensione, ad es. possono tappare le crepe 2 volte di più rispetto a quando si utilizzano materiali fibrosi o lamellari.

In assenza di dati sulla dimensione dei grani e delle fessure dell'orizzonte assorbente, vengono utilizzate miscele di materiali fibrosi con materiali lamellari o granulari, cellophane con mica, materiali fibrosi con fiocchi e granulari, nonché quando si mescolano materiali granulari: perlite con gomma o gusci di noci. La migliore miscela per eliminare l'assorbimento a basse pressioni è un fango altamente colloidale con aggiunta di materiali fibrosi e foglie di mica. I materiali fibrosi, depositati sulla parete del foro, formano una maglia. Le foglie di mica rafforzano questa rete e collegano i canali più grandi nella roccia, e sopra tutto questo si forma una torta di fango sottile e densa.

Spettacoli gas-acqua-olio. Le loro ragioni. Segni di ingresso dei fluidi di formazione. Classificazione e riconoscimento dei tipi di manifestazioni.

Durante l'assorbimento, il fluido (risciacquo o tamponamento) scorre dal pozzo nella formazione e quando si manifesta, viceversa, dalla formazione nel pozzo. Motivi per l'ammissione: 1) ingresso nel pozzo in atto da talee di formazioni contenenti fluido. In questo caso, la pressione nel pozzo non è necessariamente superiore e inferiore alla pressione di giacimento; 2) se la pressione in pozzo è inferiore alla pressione di giacimento, cioè c'è pressione sul giacimento, le ragioni principali del verificarsi della depressione, cioè la diminuzione della pressione sul giacimento nel pozzo, sono le seguenti: 1) non rabboccare il pozzo con fluido di perforazione durante il sollevamento dell'utensile. È richiesto un dispositivo per il riempimento automatico nel pozzo; 2) una diminuzione della densità del liquido di lavaggio a causa della sua formazione di schiuma (gasazione) quando il liquido entra in contatto con l'aria sulla superficie nel sistema di grondaie, nonché a causa del trattamento di p.zh con un tensioattivo. È richiesto il degasaggio (meccanico, chimico); 3) perforazione di un pozzo in condizioni incompatibili. Ci sono due strati nel diagramma. Il primo strato è caratterizzato da Ka1 e Kp1; per il secondo Ka2 e Kn2. primo strato dovrebbe essere forato con un fango ρ0.1 (tra Ka1 e Kp1), il secondo strato ρ0.2 (Fig.)

È impossibile aprire il secondo strato su una soluzione con la densità per il primo strato, poiché ci sarà assorbimento nel secondo strato; 4) forti fluttuazioni della pressione idrodinamica quando la pompa è ferma, intervento e altri lavori, aggravati da un aumento dello sforzo di taglio statico e dalla presenza di anelli di tenuta sulla colonna;

5) densità p.w sottostimata adottata nella progettazione tecnica a causa della scarsa conoscenza dell'effettiva distribuzione della pressione di giacimento (Ka), ovvero della geologia dell'area. Queste ragioni sono più legate ai pozzi esplorativi; 6) un basso livello di chiarificazione operativa delle pressioni di giacimento prevedendole nel corso dell'approfondimento del pozzo. Non utilizzare i metodi per prevedere l'esponente d, σ (sigma) -esponente, ecc. 7) fuoriuscita dell'agente di appesantimento dal fluido di perforazione e diminuzione della pressione idraulica. Segnali di afflusso del fluido di formazione sono: 1) un aumento del livello del fluido di ricircolo nel serbatoio di ricezione della pompa. È necessario un indicatore di livello; 2) si libera gas dalla soluzione lasciando il pozzo a testa pozzo, si osserva l'ebollizione della soluzione; 3) dopo l'arresto della circolazione, la soluzione continua a defluire dal pozzo (il pozzo tracima); 4) la pressione aumenta bruscamente in un'apertura inaspettata della formazione con una pressione anormalmente alta. Quando l'olio entra dai serbatoi, il suo film rimane sulle pareti dei trogoli o scorre sopra la soluzione nei trogoli. Quando arriva l'acqua di formazione, le proprietà del p.zh cambiano. La sua densità di solito diminuisce, la viscosità può diminuire e può aumentare (dopo l'afflusso di acqua salata). La perdita di liquidi di solito aumenta, il pH cambia e la resistenza elettrica di solito diminuisce.

Classificazione dell'assunzione di liquidi. Viene effettuato in base alla complessità delle misure necessarie per la loro liquidazione. Sono suddivisi in tre gruppi: 1) manifestazione - afflusso non pericoloso di fluidi di formazione che non disturbano il processo di perforazione e la tecnologia di lavoro accettata; 2) sfogo - il flusso di fluidi che può essere eliminato solo attraverso uno speciale cambiamento intenzionale nella tecnologia di perforazione con i mezzi e le attrezzature disponibili sull'impianto di perforazione; 3) fontana - l'ingresso di fluido, la cui eliminazione richiede l'uso di fondi e attrezzature aggiuntivi (ad eccezione di quelli disponibili presso l'unità di perforazione) e che è associato al verificarsi nel sistema del pozzo di pressioni che ne minacciano l'integrità dell'oc , attrezzature della testa di pozzo e formazioni nella parte non protetta del pozzo.

Installazione di ponti in cemento. Caratteristiche della scelta della ricetta e della preparazione della soluzione di stuccatura per l'installazione di ponti.

Una delle varietà serie della tecnologia del processo di cementazione è l'installazione di ponti in cemento per vari scopi. Migliorare la qualità dei ponti in cemento e migliorare l'efficienza del loro funzionamento è parte integrante del miglioramento dei processi di perforazione, completamento e gestione dei pozzi. La qualità dei ponti e la loro durata determinano anche l'affidabilità della protezione ambientale. Allo stesso tempo, i dati sul campo indicano che ci sono spesso casi di installazione di ponti a bassa resistenza e che perdono, presa prematura di boiacche cementizie, tubi bloccati, ecc. Queste complicazioni sono causate non solo e non tanto dalle proprietà dei materiali di riempimento utilizzati, ma dalle specificità delle opere stesse durante la posa dei ponti.

Nei pozzi profondi ad alta temperatura, durante queste operazioni, si verificano spesso incidenti associati all'intenso addensamento e presa di una miscela di soluzioni argillose e cementizie. In alcuni casi, i ponti perdono o non sono abbastanza resistenti. La corretta installazione dei ponti dipende da molti fattori naturali e tecnici che determinano le peculiarità della formazione della pietra cementizia, nonché il suo contatto e "adesione" con rocce e tubi metallici. Pertanto, la valutazione della capacità portante del ponte come struttura di ingegneria e lo studio delle condizioni esistenti nel pozzo sono obbligatori durante l'esecuzione di questi lavori.

Lo scopo dell'installazione di ponti è ottenere un ugello stabile a tenuta di acqua, gas e petrolio di pietra cementizia di una certa resistenza per il passaggio all'orizzonte sovrastante, perforando un nuovo pozzo trivellato, rafforzando la parte instabile e cavernosa del pozzo, testando l'orizzonte con l'aiuto di un tester di giacimento, workover e conservazione o abbandono di pozzi.

Per la natura dei carichi agenti, si possono distinguere due categorie di ponti:

1) sotto pressione di liquido o gas e 2) sotto carico del peso dell'utensile durante la perforazione di un secondo pozzo, utilizzando un tester di formazione o in altri casi (i ponti di questa categoria, oltre ad essere a tenuta di gas, devono avere una resistenza meccanica molto elevata).

L'analisi dei dati sul campo mostra che i ponti possono essere soggetti a pressioni fino a 85 MPa, carichi assiali fino a 2100 kN e che si verificano sollecitazioni di taglio per 1 m della lunghezza del ponte fino a 30 MPa. Tali carichi significativi si verificano durante i test dei pozzi con l'aiuto di tester di serbatoi e in altri tipi di lavoro.

La capacità portante dei ponti in cemento dipende in gran parte dalla loro altezza, dalla presenza (o assenza) e dallo stato del panello o dei residui di fango sulla corda. Quando si rimuove la parte libera della torta di fango, lo sforzo di taglio è 0,15-0,2 MPa. In questo caso, anche al verificarsi di carichi massimi, è sufficiente un'altezza del ponte di 18-25 m La presenza di uno strato di fango di perforazione (argilla) con uno spessore di 1-2 mm sulle pareti della corda porta a una diminuzione dello sforzo di taglio e ad un aumento dell'altezza richiesta a 180-250 m l'altezza del ponte deve essere calcolata utilizzando la formula Nm ≥ But - Qm / pDc [τm] (1) dove H0 è la profondità di installazione della parte inferiore del ponte; QM è il carico assiale sul ponte dovuto alla caduta di pressione e allo scarico della stringa di tubi o del tester di formazione; Dс - diametro del foro; [τm] è la capacità portante specifica del ponte, i cui valori sono determinati sia dalle proprietà adesive del materiale di tamponamento, sia dal metodo di installazione del ponte. La tenuta del ponte dipende anche dalla sua altezza e dallo stato della superficie di contatto, poiché la pressione alla quale avviene lo sfondamento dell'acqua è direttamente proporzionale alla lunghezza ed inversamente proporzionale allo spessore della crosta. Se è presente una torta di argilla tra l'involucro e la pietra cementizia con uno sforzo di taglio di 6,8-4,6 MPa e uno spessore di 3-12 mm, il gradiente di pressione di penetrazione dell'acqua è rispettivamente di 1,8 e 0,6 MPa per 1 m. di una crosta, lo sfondamento dell'acqua avviene con un gradiente di pressione superiore a 7,0 MPa per 1 m.

Di conseguenza, la tenuta del ponte dipende anche in gran parte dalle condizioni e dal metodo della sua installazione. A questo proposito, anche l'altezza del ponte in cemento dovrebbe essere determinata dall'espressione

Nm ≥ Ho - Pm / [∆p] (2) dove Pm è il valore massimo della perdita di carico agente sul ponte durante il suo funzionamento; [∆р] - gradiente di pressione ammissibile di sfondamento del fluido lungo la zona di contatto tra il ponte e la parete del pozzo; anche questo valore è determinato principalmente in base al metodo di installazione del ponte, sui materiali di riempimento utilizzati. Dai valori dell'altezza dei ponti in cemento, determinati dalle formule (1) e (2), scegline uno più grande.

L'installazione di un ponte ha molto in comune con il processo di cementazione delle colonne e presenta caratteristiche che si riducono a quanto segue:

1) viene utilizzata una piccola quantità di materiali di tamponamento;

2) la parte inferiore dei tubi di riempimento non è dotata di nulla, l'anello di arresto non è installato;

3) non vengono utilizzati tappi divisori in gomma;

4) in molti casi i pozzi vengono risciacquati per "tagliare" la copertura del ponte;

5) il ponte non è limitato da nulla dal basso e può espandersi sotto l'influenza della differenza di densità tra cemento e fango di perforazione.

L'installazione del ponte è un'operazione semplice nella progettazione e nel metodo, che nei pozzi profondi è notevolmente complicata da fattori quali temperatura, pressione, proiezioni di gas-acqua e olio, ecc. La lunghezza, il diametro e la configurazione dei tubi di riempimento, le proprietà reologiche di cemento e fanghi di perforazione sono anche importanti pulizia del pozzo e modalità discendente e discendente. La cavernosità del pozzo ha un impatto significativo sull'installazione del ponte nella parte non rivestita del pozzo.

I ponti in cemento devono essere sufficientemente resistenti. La pratica mostra che se, durante i test di resistenza, il ponte non crolla quando viene creato su di esso un carico assiale specifico di 3,0-6,0 MPa e il lavaggio simultaneo, le sue proprietà di resistenza soddisfano le condizioni sia per la perforazione di un nuovo albero che per il carico dal peso della stringa di tubi o un tester di formazione.

Quando si installano ponti per la perforazione di un nuovo pozzo, viene loro imposto un requisito di altezza aggiuntivo. Ciò è dovuto al fatto che la resistenza della parte superiore (H1) del ponte dovrebbe garantire la possibilità di perforare un nuovo pozzo con un'intensità di curvatura consentita e la parte inferiore (H0) deve fornire un isolamento affidabile del vecchio pozzo. Nm = H1 + Ho = (2Dc * Rc) 0,5+ Ho (3)

dove Rc è il raggio di curvatura del tronco.

L'analisi dei dati disponibili mostra che l'ottenimento di ponti affidabili in pozzi profondi dipende da un insieme di fattori che agiscono contemporaneamente, che possono essere suddivisi in tre gruppi.

Il primo gruppo - fattori naturali: temperatura, pressione e condizioni geologiche (cavernosità, fratturazione, azione di acque aggressive, produzione e assorbimento di acqua e gas).

Il secondo gruppo - fattori tecnologici: velocità di flusso del cemento e dei fluidi di perforazione nei tubi e nello spazio anulare, proprietà reologiche delle soluzioni, composizione chimica e mineralogica del legante, proprietà fisiche e meccaniche dell'impasto cementizio e della pietra, effetto di contrazione del cemento del pozzo petrolifero, comprimibilità del fluido di perforazione, eterogeneità delle densità , coagulazione del fango di perforazione quando lo si mescola con il cemento (formazione di paste altamente viscose), la dimensione dello spazio anulare e l'eccentricità dei tubi nel pozzo, il tempo di contatto del fluido tampone e impasto di cemento con la torta di fango.

Il terzo gruppo - fattori soggettivi: l'uso di materiali di tamponamento inaccettabili per le condizioni date; selezione errata della formulazione della soluzione in laboratorio; preparazione inadeguata del pozzo e utilizzo di fanghi di perforazione con elevati valori di viscosità, SST e perdita di fluido; errori nel determinare la quantità di fluido di spremitura, la posizione dello strumento di riempimento, il dosaggio dei reagenti per la miscelazione della sospensione cementizia nel pozzo; l'uso di un numero insufficiente di unità di cementazione; l'uso di una quantità insufficiente di cemento; basso grado di organizzazione del processo di installazione del ponte.

Un aumento della temperatura e della pressione contribuisce ad un'intensa accelerazione di tutte le reazioni chimiche, provocando un rapido addensamento (perdita di pompabilità) e presa delle boiacche cementizie che, dopo brevi interruzioni della circolazione, talvolta non possono essere pressate.

Fino ad ora, il metodo principale per l'installazione di ponti in cemento è stato quello di iniettare la boiacca di cemento nel pozzo nell'intervallo di profondità di progetto lungo una stringa di tubi abbassata al livello del segno inferiore del ponte, seguita dal sollevamento di questa stringa sopra la zona di cementazione. Di norma, il lavoro viene eseguito senza spine divisorie e mezzi per monitorarne il movimento. Il processo è controllato dal volume del fluido dislocante, calcolato dalla condizione di uguaglianza dei livelli della boiacca cementizia nella stringa di tubi e nello spazio anulare, e il volume della boiacca cementizia è assunto pari al volume del pozzo nell'intervallo di installazione del ponte. L'efficienza del metodo è bassa.

In primo luogo, va notato che i materiali cementizi utilizzati per la cementazione delle stringhe di cassa sono idonei alla realizzazione di ponti robusti e a tenuta. L'installazione di ponti di scarsa qualità o la loro assenza, l'impostazione prematura di una soluzione di leganti e altri fattori in una certa misura sono causati dalla selezione errata della formulazione delle soluzioni di leganti in termini di tempo di addensamento (indurimento) o deviazioni da la formulazione selezionata in laboratorio, consentita durante la preparazione di una soluzione di leganti.

È stato riscontrato che al fine di ridurre la probabilità di complicazioni, il tempo di presa e ad alte temperature e pressioni, il tempo di ispessimento dovrebbe superare la durata del lavoro sull'installazione di ponti di almeno il 25%. In alcuni casi, quando si selezionano formulazioni di soluzioni leganti, non vengono prese in considerazione le specifiche del lavoro sull'installazione di ponti, che consiste nell'interruzione della circolazione per sollevare la stringa di tubi di riempimento e sigillare la testa del pozzo.

Ad alte temperature e pressioni, la resistenza al taglio della boiacca cementizia, anche dopo brevi soste (10-20 minuti) di circolazione, può aumentare notevolmente. Pertanto, non è possibile ripristinare la circolazione e nella maggior parte dei casi la stringa del tubo di riempimento è bloccata. Di conseguenza, quando si seleziona una formulazione di boiacca cementizia, è necessario studiare la dinamica del suo ispessimento su un consismetro (CC) secondo un programma che simula il processo di installazione di un ponte. Il tempo di addensamento della boiacca cementizia Tzag corrisponde alla condizione

Tzag > T1 + T2 + T3 + 1.5 (T4 + T5 + T6) + 1.2T7 dove T1, T2, T3 sono il tempo impiegato, rispettivamente, per preparare, pompare e spingere la boiacca di cemento nel pozzo; Т4, Т5, Т6 - tempo impiegato per sollevare la serie di tubi di riempimento fino al punto in cui è stato tagliato il ponte, sigillare la bocca e svolgere i lavori preparatori per tagliare il ponte; Тт - tempo speso per tagliare il ponte.

Secondo un programma simile, è necessario studiare una miscela di impasto cementizio con perforazione in un rapporto di 3: 1,1: 1 e 1: 3 quando si installano ponti di cemento in pozzi ad alta temperatura e pressione. Il successo dell'installazione di un ponte in cemento dipende in gran parte dall'esatta aderenza alla ricetta selezionata in laboratorio durante la preparazione della boiacca di cemento. Le condizioni principali qui sono il mantenimento del contenuto selezionato di reagenti chimici e la miscelazione del rapporto liquido e acqua-cemento. Per ottenere la boiacca di stuccatura più omogenea, dovrebbe essere preparata utilizzando un serbatoio medio.

Complicazioni e incidenti durante la perforazione di pozzi di petrolio e gas in condizioni di permafrost e misure per prevenirli .

Durante la perforazione negli intervalli di propagazione del permafrost, a causa dell'impatto fisico-chimico congiunto e dell'erosione sulle pareti del pozzo, i depositi sabbiosi-argillosi consolidati dal ghiaccio vengono distrutti e facilmente lavati dal flusso di fango di perforazione. Ciò porta a un'intensa formazione di caverne e a cadute di rocce e astragalo associati.

Le rocce distrutte più intensamente con un basso contenuto di ghiaccio e rocce debolmente compattate. La capacità termica di tali rocce è bassa e quindi la loro distruzione avviene molto più velocemente delle rocce con un alto contenuto di ghiaccio.

Tra le rocce ghiacciate, ci sono rocce scongelate intercalate, molte delle quali sono soggette a perdite di fango di perforazione a pressioni leggermente superiori alla pressione idrostatica della colonna d'acqua nel pozzo. L'assorbimento in tali strati può essere molto intenso e richiedere misure speciali per prevenirli o eliminarli.

Nelle sezioni del permafrost, le rocce quaternarie sono solitamente le più instabili nell'intervallo 0-200 m Con la tecnologia di perforazione tradizionale, il volume effettivo del foro in esse può superare il volume nominale di 3-4 volte. Come risultato di forti cavità. che è accompagnato dalla comparsa di panchine, tagli di scorrimento e frane, i conduttori in molti pozzi non sono stati eseguiti alla profondità di progetto.

Come risultato della distruzione del permafrost, in alcuni casi è stata osservata la subsidenza del conduttore e della direzione, e talvolta si sono formati interi crateri attorno alla testa del pozzo, che non hanno permesso la perforazione.

Nell'intervallo di propagazione del permafrost, è difficile fornire cementi e fissaggi di perforazione a causa della creazione di zone stagnanti del fluido di perforazione in grandi caverne, da dove non può essere spostato con il fluido di riempimento. La cementazione è spesso unilaterale e l'anello di cemento non è continuo. Ciò crea condizioni favorevoli per i flussi incrociati tra gli strati e la formazione di grifoni, per il collasso delle colonne in caso di congelamento inverso delle rocce nel caso di lunghi "intercalari" del pozzo.

I processi di distruzione del FMI sono piuttosto complessi e poco studiati. 1 Il fluido di perforazione che circola nel pozzo interagisce termicamente e idrodinamicamente sia con la roccia che con il ghiaccio, e tale interazione può essere notevolmente potenziata da processi fisico-chimici (ad esempio, dissoluzione ", che non si fermano nemmeno a temperature negative.

Attualmente, la presenza di processi osmotici nel sistema roccia (ghiaccio) - cake sulla parete del pozzo - fluido di perforazione nel pozzo può considerarsi comprovata. Questi processi sono spontanei e diretti nella direzione opposta al gradiente potenziale (temperatura, pressione, concentrazione), quelli. sforzarsi di equalizzare le concentrazioni, le temperature, le pressioni. Il ruolo di un deflettore semipermeabile può essere svolto sia da un pannello filtrante che da uno strato di canalizzazione vicino al pozzo della roccia stessa. E nella composizione della roccia ghiacciata, oltre al ghiaccio come sostanza cementante, può esserci acqua interstiziale non gelata con vari gradi di mineralizzazione. La quantità di acqua non gelata in MMG1 dipende dalla temperatura, dalla composizione del materiale, dalla salinità e può essere stimata utilizzando la formula empirica

w = aT ~ B .

1pa = 0,2618 + 0,55191 nS;

1p (- B)= 0,3711 + 0,264 S:

S è la superficie specifica della roccia. m a/p G - temperatura roccia, "C.

A causa della presenza di fanghi di perforazione nel pozzo aperto e nel permafrost - fluido dei pori con un certo grado di mineralizzazione, il processo di equalizzazione spontanea delle concentrazioni di iodio avviene sotto l'azione della pressione osmotica. Di conseguenza, può verificarsi la distruzione della roccia ghiacciata. Se il fluido di perforazione ha una maggiore concentrazione di sale disciolto rispetto all'acqua interstiziale, allora le trasformazioni di fase inizieranno all'interfaccia ghiaccio-liquido associate a una diminuzione del punto di fusione del ghiaccio, ad es. inizierà il processo della sua distruzione. E poiché la stabilità della parete del pozzo dipende principalmente dal ghiaccio, come sostanza che cementa la roccia, allora in queste condizioni si perderà la stabilità del permafrost, c, rappezzando la parete del pozzo, che può causare smottamenti, crolli, formazione di caverne e tappi di fango, atterraggi e sbuffi durante le operazioni di sgancio, arresti delle stringhe di rivestimento durante l'abbassamento nel pozzo, assorbimento dei fluidi di lavaggio e stuccatura della perforazione.

Se i gradi di mineralizzazione del fango di perforazione e dell'acqua interstiziale del permafrost sono gli stessi, il sistema pozzo-roccia sarà in equilibrio isotonico e la distruzione del permafrost sotto l'impatto fisico-chimico è improbabile.

Con un aumento del grado di salinità dell'agente di lavaggio, sorgono condizioni in cui l'acqua interstiziale con una salinità inferiore si sposterà dalla roccia al pozzo. A causa della perdita di acqua immobilizzata, la resistenza meccanica del ghiaccio diminuirà, il ghiaccio potrebbe rompersi, il che porterà alla formazione di una cavità nel pozzo perforato. Questo processo è intensificato dall'azione erosiva dell'agente di lavaggio circolante.

La distruzione del ghiaccio da parte del fluido di lavaggio salino è stata notata nei lavori di molti ricercatori. Esperimenti condotti presso l'Istituto minerario di Leningrado hanno dimostrato che con un aumento della concentrazione di sale nel liquido che lava il ghiaccio, la distruzione del ghiaccio si intensifica. Così. con un contenuto di 23 e 100 kg / m 'NaCl nell'acqua circolante, l'intensità della distruzione del ghiaccio a una temperatura di meno 1 "C era rispettivamente di 0,0163 e 0,0882 kg / h.

Il processo di distruzione del ghiaccio è anche influenzato dalla durata dell'azione del liquido di lavaggio salino, quindi, quando il ghiaccio è esposto a una soluzione di NaCl al 3%, la perdita di peso di un campione di ghiaccio con una temperatura di meno 1 'C sarà be: dopo 0,5 h 0,62 p fino a 1,0 h 0,96 g: dopo 1,5 h 1,96 g

Quando la zona vicino al pozzo del permafrost si scongela, una parte del suo spazio di tana viene rilasciata, dove può anche essere filtrato il fluido di perforazione o il suo mezzo di dispersione. Questo processo può rivelarsi un altro fattore fisico/imico che contribuisce alla distruzione del permafrost. Può essere accompagnato da un flusso di fluido osmotico dai pozzi nella roccia se la concentrazione di sale solubile nel fluido del permafrost è maggiore rispetto al fluido. riempiendo il pozzo.

Di conseguenza, al fine di minimizzare l'effetto negativo dei processi fisico-chimici sullo stato del pozzo in perforazione nel permafrost, è necessario innanzitutto assicurare una concentrazione di equilibrio dei componenti del fango di perforazione e del fluido interstiziale nel permafrost sulla parete del pozzo.

Sfortunatamente, questo requisito non è sempre fattibile nella pratica. Pertanto, ricorrono spesso alla protezione del ghiaccio permafrost cementante dagli effetti fisico-chimici del fluido di perforazione con pellicole di fluidi viscosi, che coprono non solo le superfici di ghiaccio esposte dal pozzo trivellato, ma anche lo spazio intraporoso parzialmente adiacente al pozzo trivellato. interrompendo così il contatto diretto del liquido mineralizzato con il ghiaccio.

Come sottolineano AV Maramzin e AA Ryazanov, durante il passaggio dal lavaggio dei pozzi con acqua salata al lavaggio con una soluzione di argilla più viscosa, l'intensità della distruzione del ghiaccio è diminuita di 3,5 - 4 volte con la stessa concentrazione di NaCl in essi. È diminuito ancora di più quando il fluido di perforazione è stato trattato con colloidi protettivi (CMC, SSB |. È stato anche confermato il ruolo positivo degli additivi nel fluido di perforazione di polvere di bentonite altamente colloidale e hypane).

Pertanto, per prevenire cavità, distruzione della zona della testa del pozzo, dell'astragalo e della caduta di rocce durante la perforazione di pozzi nel permafrost. Il fango di perforazione deve soddisfare i seguenti requisiti di base:

hanno una bassa velocità di filtrazione:

hanno la capacità di creare un film denso e impenetrabile sulla superficie del ghiaccio nel permafrost:

avere una bassa capacità di erosione; avere un calore specifico basso;

formare un filtrato che non crea vere soluzioni con il fluido di roccia;

essere idrofobico alla superficie del ghiaccio.

Zavgorodny Ivan Aleksandrovic

Studente del 2° anno, dipartimento di meccanica, specializzato in "Trilling oil and gas wells" Astrakhan State Polytechnic College, Astrakhan

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Marina Kuznetsova

insegnante di discipline speciali presso l'Astrakhan State Polytechnic College, Astrakhan

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Introduzione. Sin dai tempi antichi, l'uomo ha prodotto olio, all'inizio venivano usati metodi primitivi: usare pozzi, raccogliere olio dalla superficie dei corpi idrici, lavorare il calcare o l'arenaria imbevuta di olio. Nel 1859, nello stato americano della Pennsylvania, appare la perforazione meccanica di pozzi per il petrolio, nello stesso periodo in cui iniziò la perforazione di pozzi in Russia. Nel 1864 e nel 1866 furono perforati i primi pozzi nel Kuban con una portata di 190 tonnellate/giorno.

Inizialmente, i pozzi petroliferi venivano perforati con il metodo rotativo a mano-barra, presto sono passati alla perforazione con il metodo a percussione a bacchetta manuale. Il metodo shock-rod si è diffuso nei giacimenti petroliferi dell'Azerbaigian. Il passaggio dal metodo manuale alla perforazione meccanica dei pozzi ha portato alla necessità di meccanizzare le operazioni di perforazione, un importante contributo allo sviluppo del quale è stato dato dagli ingegneri minerari russi G.D. Romanovsky e S.G. Voislav. Nel 1901, per la prima volta negli Stati Uniti, fu utilizzata la perforazione a rotazione con lavaggio del fondo del foro con un flusso di fluido circolante (usando fanghi di perforazione) e il sollevamento di talee mediante un flusso d'acqua circolante fu inventato dall'ingegnere francese Fauvelle nel lontano 1848. Da quel momento iniziò un periodo di sviluppo e miglioramento del metodo di perforazione rotativa. Nel 1902, nella regione di Grozny, fu perforato il primo pozzo profondo 345 m in Russia con il metodo rotativo.

Oggi gli Stati Uniti occupano una posizione di primo piano nell'industria petrolifera, 2 milioni di pozzi vengono perforati ogni anno, un quarto dei quali è produttivo, mentre la Russia è finora solo la seconda. In Russia e all'estero vengono utilizzati: perforazione manuale (estrazione dell'acqua); meccanico; foratura guidata del mandrino (sistema di foratura sicuro sviluppato in Inghilterra); tecnologie di perforazione esplosiva; termico; fisico-chimici, elettroscintille e altri metodi. Inoltre, sono in fase di sviluppo molte nuove tecnologie di perforazione di pozzi, ad esempio negli Stati Uniti, il Colorado Mining Institute ha sviluppato una tecnologia di perforazione laser basata sulla combustione della roccia.

Tecnologia di perforazione. Il metodo di perforazione meccanica è il più comune; viene eseguito con metodi di perforazione a percussione, rotativa e percussione-rotativa. Con il metodo di perforazione a percussione, la distruzione delle rocce avviene a causa dei colpi dello strumento di taglio della roccia sul fondo del pozzo. La distruzione delle rocce dovuta alla rotazione di uno strumento di taglio della roccia (scalpello, punta) premuto contro il fondo è chiamata metodo di perforazione rotante.

Quando si perforano pozzi di petrolio e gas in Russia, viene utilizzato un metodo di perforazione esclusivamente rotativo. Quando si utilizza un metodo di perforazione rotante, un pozzo viene perforato con una punta rotante, mentre le particelle di roccia perforata durante la perforazione vengono trasportate in superficie da un flusso in continua circolazione di fango di perforazione o aria o gas iniettato nel pozzo. A seconda della posizione del motore, la perforazione rotante è suddivisa in perforazione rotante e perforazione turbodrill. Nella perforazione rotante: il rotatore (rotore) si trova sulla superficie, guidando la punta nel foro di fondo con l'aiuto di una serie di aste di perforazione, la velocità di rotazione è di 20-200 giri/min. Quando si fora con un motore per fondo pozzo (turbodrill, coclea o trapano elettrico), la coppia viene trasmessa dal motore per fondo pozzo installato sopra la punta.

Il processo di perforazione consiste nelle seguenti operazioni principali: abbassare le aste di perforazione con una punta nel pozzo fino al fondo e sollevare le aste di perforazione con la punta esaurita fuori dal pozzo e lavorare la punta sul fondo, ovvero rompere la roccia di perforazione. Queste operazioni vengono periodicamente interrotte per far scorrere il rivestimento nel pozzo per evitare il crollo delle pareti e per separare gli orizzonti del petrolio (gas) e dell'acqua. Allo stesso tempo, nel processo di perforazione dei pozzi, vengono eseguite una serie di lavori ausiliari: carotaggio, preparazione del fluido di lavaggio (fango di perforazione), registrazione, misurazione della curvatura, sviluppo del pozzo per indurre il flusso di petrolio (gas) nel pozzo, ecc.

La figura 1 mostra il diagramma di flusso dell'impianto di perforazione.

Figura 1. Schema di una perforatrice per perforazione a rotazione: 1 - wireline; 2 - blocco viaggiante; 3 - torre; 4 - gancio; 5 - tubo del trapano; 6 - tubo principale; 7 - grondaie; 8 - pompa di fango; 9 - motore della pompa; 10 - tubazioni della pompa; 11 - serbatoio ricevente (capacità); 12 - giunto di perforazione; 13 - tubo di perforazione; 14 - motore idraulico a fondo pozzo; 15 - scalpello; 16 - rotore; 17 - verricello; 18 - motore argano e rotore; 19 - girevole

Un impianto di perforazione è un complesso di macchine e meccanismi progettati per la perforazione e l'intelaiatura di pozzi. Il processo di perforazione è accompagnato dall'abbassamento e dal sollevamento della batteria di perforazione, oltre a mantenerla sospesa. Per ridurre il carico sulla fune e ridurre la potenza dei motori, viene utilizzata l'attrezzatura di sollevamento, costituita da una torre, una trafila e un sistema di traslazione. Il sistema di paranco è costituito da una parte fissa del blocco corona, installato alla sommità del baldacchino della torre, e una parte mobile del blocco mobile, paranco, gancio e briglie. Il sistema di sollevamento è progettato per convertire il movimento rotatorio del tamburo del verricello in movimento traslatorio del gancio. L'impianto di perforazione è progettato per sollevare e abbassare la batteria di perforazione e i tubi di rivestimento nel pozzo, nonché per tenere la batteria di perforazione sul peso durante la perforazione e per l'alimentazione e il posizionamento uniforme del sistema mobile, dei tubi di perforazione e di parte del attrezzatura in esso. Le operazioni di sollevamento vengono eseguite utilizzando un argano di perforazione. La trafila è costituita da una base su cui gli alberi del verricello sono fissati e interconnessi da ingranaggi, tutti gli alberi sono collegati a un cambio e il cambio, a sua volta, è collegato al motore.

L'attrezzatura di perforazione di superficie comprende un ponte ricevente progettato per la posa di tubi di perforazione e lo spostamento di attrezzature, strumenti, materiali e pezzi di ricambio lungo di esso. Un sistema di dispositivi per la pulizia del fango di perforazione dai tagli. E una serie di strutture ausiliarie.

La batteria di perforazione collega la punta del trapano (utensile per il taglio della roccia) all'attrezzatura di superficie, ovvero la piattaforma di perforazione. Il tubo superiore della batteria di perforazione è quadrato, può essere esagonale o scanalato. Il tubo di piombo passa attraverso l'apertura della tavola del rotore. Il rotore è posizionato al centro della piattaforma petrolifera. L'estremità superiore del tubo principale è collegata a una parte girevole progettata per ruotare la batteria di perforazione sospesa sul gancio e fornire fluido di perforazione attraverso di essa. La parte inferiore della girella è collegata al kelly e può ruotare con la batteria di perforazione. La parte superiore della girella è sempre immobile.

Consideriamo la tecnologia del processo di perforazione (Figura 1). Un tubo flessibile 5 è collegato al foro della parte fissa della girella 19, attraverso il quale il fluido di perforazione viene pompato nel pozzo mediante pompe per fanghi 8. Il fluido di lavaggio percorre l'intera lunghezza della batteria di perforazione 13 ed entra nell'impianto idraulico motore di fondo pozzo 14, che mette in rotazione l'albero motore, e quindi il fluido entra nella punta 15. Uscendo dai fori della punta, il fluido lava il foro inferiore, raccoglie le particelle di roccia perforata e insieme ad esse risale verso l'alto attraverso il spazio anulare tra le pareti del pozzo e le aste di perforazione e va all'aspirazione della pompa. In superficie, il fluido di perforazione viene pulito dalla roccia perforata utilizzando attrezzature speciali, dopodiché viene nuovamente immesso nel pozzo.

Il processo tecnologico di perforazione dipende molto dal fango di perforazione, che, a seconda delle caratteristiche geologiche del giacimento, viene preparato a base d'acqua, a base di olio, utilizzando un agente gassoso o aria.

Produzione. Da quanto sopra, si può vedere che le tecnologie per il comportamento dei processi di perforazione sono diverse, ma adatte alle condizioni date (profondità del pozzo, roccia costituente, pressioni, ecc.) Dovrebbero essere selezionate in base alle condizioni geologiche e climatiche . Poiché, le caratteristiche operative del pozzo, ovvero la sua portata e produttività, dipendono dalla qualità della perforazione dell'orizzonte produttivo in campo.

Bibliografia:

1.Vadetsky Yu.V. Perforazione di pozzi di petrolio e gas: un libro di testo per l'inizio. prof. formazione scolastica. M .: Centro editoriale "Accademia", 2003. - 352 p. ISB # 5-7695-1119-2.

2.Vadetsky Yu.V. Manuale del trapano: libro di testo. manuale per l'inizio. prof. formazione scolastica. M .: Centro editoriale "Accademia", 2008. - 416 p. ISB # 978-5-7695-2836-1.