Лекции по бурению

ЗНАЧЕНИЕ НЕФТИ И ГАЗА В НАРОДНОМ ХОЗЯЙСТВЕ РФ

Нефтепереработка и нефтедобыча в РФ и за рубежом, мировые цены.

Основной район добычи нефти – среднее Приобье, добычи газа – Крайний Север (п-ов Ямал).М/р-«гиганты».

70-80 % добываемой российской нефти и 90-95% газа приходится на Тюменскую область. Геологоразведочная отрасль является убыточной, дотационной отраслью.

Исчерпаемость разведанных запасов ≈70 лет для нефти и ≈60 лет для газа.

Нефть в основном состоит из углеводородов от нафтеновых (метанового ряда) до ароматических (циклических). Нефть является жидкостью.

Нефть состоит из:

- углеводорода= 79,5 -87,5%,

- водорода = 11-14,5%,

- сера, кислород, азот = 0,5-8%,

- металлы (ванадий, вольфрам, железо, алюминий) = 0,02-0,03%.

Цвет нефти зависит от ароматических углеводородов. Белая нефть- уникальная (Баку).

Таллинское м/р – самая качественная нефть в Зап.Сиб. Для улучшения качества нефти- нефть высококачественную, светлую добавляют в нефть более низкого качества.

Природный газ:

- углерода = 42-78%,

- водорода = 14-24%,

- азот ≈11% (иногда может достигать 95%),

- сера, сероводород= 1-2%.

Не имеет запаха.

В 1860 году 70% мирового потребления топлива приходилось на дрова, 24,7% на уголь и лишь 1% на нефть и газ. В конце 20-х, нач. 30-х гг – 17% энергоресурсов приходится на нефть. В 1980 г. энергопотребление – на долю нефти – 46,2%; газа – 18,8%; угля – 28,4%; дров – 6,6%.

21 век считается веком газовых технологий. Нефть в качестве энергоресурса будет заменена на газ. Использование газа удобнее по сравнению с использованием нефти.

ОСНОВНЫЕ РАЙОНЫ ДОБЫЧИ И ПЕРЕРАБОТКИ НЕФТИ И ГАЗА.

В 1900 году нефть добывалась в 10 странах: России, США, Индонезии, Румынии, Австрии, Венгрии, Индии, Канаде, Германии, Перу.

Во 2-й половине 60-х г в 50 странах.

На долю США, СССР, Венесуэлы, Кувейта, Саудовской Аравии, Ирана, Ливии приходилось 80 % мировой добычи.

В середине 70-х годов сформировалось 5 главных регионов имеющих нефтегазовую промышленность: СССР, страны Ближнего и Среднего Востока, Венесуэла, Нигерия, Ливия, Алжир.

Почти весь природный газ и 2/3 нефти мира добывались в США. Основным нефтегазоносным районом является Аляска.

Начиная с 1974 г. СССР занимает 1 место в мире по добыче нефти, т.к. были открыты м/р в Зап. Сиб. В пределах бывшего СССР нефть и газ выявлены в различных частях стран Западной Украины, Прибалтики, Востока РФ, Сахалина; от южных районов Ср. Азии до побережья Сев. Ледовитого океана. В пределах ССР выделено 12 нефтегазоносных провинций и 10 самостоятельных нефтегазовых перспективных областей:

1. Южно-Каспийская н.-г. провинция (Азербайджан);

2. Волго-Уральская н.-г. провинция (Татария, Башкирия);

3. Тимано-Печерская н.-г. пр-ция (республика Коми, Коми-Ненецкий автономный округ, Архангельская область);

4. Прикаспийская н.-г. пр-ция (р-он Астрахани, частично Казахстан);

5. Днепровско-Принетская н.-г. пр-ция (Белорусь, Украина, часть России);

6. Северо-Кавказская мангышлакская н.г. пр-ция (Калмыкия, Кабардино-Балкария, Сев. Осетия, Чечня, Ингушетия, Дагестан, часть Азербайджана, Казахстан);

7. Западно-Сибирская пр-ция (23 сентября1953 в р-не Березово была открыта первая газовая скв., но была нарушена технология бурения скв., скв. фонтанировала 9 месяцев);

8. Амударьинская г.-н. пр-ция (вост и зап. Туркмения);

9. Енисейско-Анабарская г.-н. пр-ция (Вост. Сибирь);

10. Лено-Тунгусская н.-г. пр-ция (Вост Сибирь);

11. Лено-Вилюйская н.г. пр-ция (Вост. Сибирь);

12. Охотская н.г. пр-ция (о-в Сахалин, вост. Камчатская н.г. область).

По разным оценкам извлекаемые начальные потенциальные запасы нефти в недрах земли составляют 185-390 млрд. тонн, включая 60 млрд. добытой нефти. Мировые запасы природного газа оценивают в 150-210 трлн. м3, включая 70 разведанных трл. м3. С 1999-2000 г – максимальная добыча нефти по всему миру. В дальнейшем будет спад. Основные перспективные районы на добычу нефти и газа – акватории северных морей. В Тюменской обл. Карское море. В Санкт-Петербурге существует институт бурения и разработки н.-г. добывающих областей акваторий сев. морей.

Горные породы делятся на – магматические и осадочные. В основном м/р нефти и газа связаны с осадочными горными породами.

ФИЛЬТРАЦИОННО-ЕМКОСТНЫЕ СВ-ВА

Нефть и газ залегают в пластах- коллекторах. Пласты- коллектора характеризуются наличием ФЕС (фильтрационно–емкостных свойств). Наблюдается слоистое залегание пород – верхняя граница пласта кровля, нижняя часть – подошва пласта. Пласты- коллектора в Зап.Сиб. представлены терригенным типом коллекторов.

Терригенный пласт- пласт коллектор, который представлен песчано -глинисто-алевритистым материалом. (Алевриты- пластичные глины, образовавшиеся за счёт метаморфических изменений).

Разрез З. Сиб. На 80% состоит из глиносодержащих пород. 15-20 %- пласты коллектора.

Особенность м/р ЗС – в основном горные породы представлены глиносодержащими породами. С точки зрения бурения район ЗС относится не к самым сложным ( к рядовым), т.к. породы мягкие.

К ФЕС относится общая и открытая пористость(изменяется в %) и проницаемость (изменяется в мкм2 микрометрах).

Общая пористость- количество пустот, которые находятся в ед. объёма породы, т.е. отношение объёма всех пустот к самому единичному объёму). (поровое пустотное пространство)

Эффективная пористость – обусловлена наличием пор, которые сообщаются м/д собой и по которым, под действием перепада давлений может происходить передвижение пластовых флюидов. (пустотное пространство сообщающихся пор) Обуславливает извлечение нефти или газа благодаря открытости пор. Пласт коллектор должен обладать эффективной пористостью.

Проницаемость – возможность при создании давления на пласт передвижения флюида пластов. Величина пористых каналов обеспечивает проницаемость.

Любой пласт коллектор подстилается покрышками (над коллектором и под ним). Покрышки в основном глинистые. Глина обладает достаточной общей пористостью (40%), но эффективной пористости нет, поры закрытые. Поэтому глинистые пласты могут быть только покрышками.

ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА.

Все горные породы обладают физико-механическими свойствами. В бурении важна твёрдость пород. Все горные породы по категории твёрдости делятся на 5 видов пород:

- М мягкие,

- С средние,

- Т твёрдые,

- К крепкие,

- ОК очень крепкие.

Разрез ЗС представлен породами М и С. Т встречаются гораздо реже.

Чаще всего горные породы не представлены только С или М породами. Существуют пропласты. МС- мягкие с пропластами средних.

Твердость минералов измеряется по шкале МООСА от 1 до 10 (для чистых минералов), 1- тальк, 10- алмаз.

Шифр МСТКОК для долот.

Учитывается тип породы для которой предназначено долото. Типы долот подбираются в соответствии с твёрдостью породы.

С увеличением глубины увеличивается внутрипластовое давление. Если нет данных об аномальности пласта то Рпл=Ргст=ρgh, т.е. пластовое давление = гидростатическому, ρ=1000 кг/м3.

Коэффициент аномальности – Ка= истинное пластовое давление к гидростатическому.

Там где Ка>1 – АВПД – аномально высокие пластовые давления.

Там где Ка Д=400мм. Если дебит 100-150 м3/сут => Д=140-146мм. Рассчеты проводят снизу вверх, а бурят сверху вниз.[С учётом Д муфтового соед-я, по табл. Выбирают Д долота, округляя его до ГОСТа. Затем рассчитывают внутр-ий Д предыдущей колонны к Д долота, полученному ранее+удвоенную вел-ну зазора(табл), чтобы долото проходило свободно. Округляем этот Д до ближайшего по ГОСТУ+удвоенную толщину стенки трубы(табл)получаем наружный Д предыдущей трубы с учётом муфтовых соединений выбираем долото под предыдущую колонну.] Устье скв. Д.б. надёжно закреплено, т.к. все последующие работы ведутся с устья скв.

Назначение обсадных колонн:

1. закрепление стенок скв.с пом-ю цементного камня м-ду стенкой скв.и стенкой колонны.

2. Предохранять ВХБН от попадания в них продуктов бурения.

3. Изолировать водо- и нефтеносные пласты др. от др.

4. Изолировать отдельные продуктивные пласты др. от др.

Обс колонны м.б. с постоянной толщиной или с утолщёнными стенками наружу.Толщина стенок и материал выбираются с учётом след. нагрузок. Обс. Колонна в процессе экспл-ии испытыает:

- растягивающие нагрузки

- сжимающие нагрузки(р-я забоя)

- избыточное внутр. Давл.

- избыточное нар. Давл.

МЕХАНИЗМЫ ДЛЯ ВРАЩЕНИЯ ДОЛОТА(роторный и турбинный)

1. Ротор. Он сост.из основания со сквозным отверстием. Д отверстия зависит от Д будущей скв. На внутр. Полости на подшипниках устанавливается стол ротора. В этом столе имеются вкладыши, кот.образуют в соле отверстие. В этом отверстии закрепляется ведущая(напрявляющая). Сверху с пом-ю резьбы присоединяется вертлюг.

Бурильная колонна сост.из ЛБТ (легкосплавные бурилные трубы) СБТ(стальные) УБТ(утяжелённые)

Для осуществления СПО необходима талевая система. СПО занимают 80% времени строительства скважины. От бур.насосов по наземному турбопроводу бур.р-р поступает в стояк. Стояк соединяют