Проект бурения скважины №1 Ванаварской площади

Федеральное государственное образовательное  учреждение  
высшего профессионального образования

«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

Институт управления бизнес-процессами и экономики

Кафедра машины и оборудование нефтяных и газовых промыслов

 

 

 

 

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К

КУРСОВОЙ РАБОТЕ

«Проект бурения скважины №1 Ванаварской площади»

 

 

 

 

 

       
       
       
       
       
       

 

 

 

Красноярск 2011 

Содержание

  1. Введение           3
  2. Общие сведения о районе бурения       4
  3. Геологическая часть         5
  4. Техническая часть         9
  5. Безопасность жизнедеятельности при бурении            12
  6. Техника безопасности при бурении             14
  7. Источники загрязнения окружающей среды при бурении скважин       22
  8. Мероприятия по охране природных ресурсов            25
  9. Заключение                 28
  10. Список использованных источников             29

 

Введение

В настоящее время нефть  и газ, а также продукты их переработки  стоят в одном ряду с другими  важнейшими средствами производства, оказывают активное влияние на ускорение  научно-технического прогресса в  стране. Продукция нефтяной и газовой  промышленности используется практически  во всех отраслях. Все большее значение имеет нефтяная промышленность в  улучшении экономики в стране.

Сегодня разведанные запасы нефти таковы: 180 млрд. тонн — легкая нефть, 820 млрд. тонн — тяжелая, 700 млрд. тонн угля в пересчете на нефть, 300 млрд. тонн газа в пересчете на нефть. Это обеспечит весь мир на 300-350 лет. Дешевая нефть кончается, но ресурсы углерода бесконечны. Для нашей страны более существенна проблема глубокой переработки нефти вместо продажи сырой. Сейчас мы добываем 490 млн. тонн нефти, из них 260 млн. тонн сразу продаем, а 230 млн. тонн перерабатываем, но и из них 80 млн. тонн продаем. Таким образом, у нас потребляется 150 млн. тонн нефти, примерно по 1 тонне на человека. В США этот критерий — 2 тонны, в Европе — 2,5 тонны. Нефтяные ресурсы в России выработаны более чем на половину, ресурсы газа оцениваются в 165 трлн. кубометров.

Особо важное производственное звено в нефтяной и газовой  промышленности является бурение, которым  завершается комплекс геолого-поисковых  и разведочных работ, устанавливается  наличие нефтеносности, определяются необходимые параметры залежи, для  подсчета запасов и проектирования схемы разработки.

 

 

 

 

Общие сведения о  районе бурения (Эвенкия)

Климат

Климат южной и центральной  части - резкоконтинентальный, температура летом до +35oC, зимой - до -60oC (в межгорных котловинах свой особый микроклимат), в северной части летом - до +20oC, зимой - до -40oC, на морском побережье летом - до +3oC, зимой - до -30oC. Приблизительно половина территории СТЗ расположена севернее Полярного круга, поэтому летом здесь период Полярного дня (3 месяца), зимой - Полярной ночи и северного сияния (2 месяца).

Природные условия (особенности рельефа)

Благодаря протяженности  с севера на юг территория округа расположена  в разных природных зонах: арктической  и субарктической тундре, лесотундре, тайге и горных лесах. Рельеф в  центральной части округа представлен  самым большим в мире базальтовым  массивом гор плато Путорана, на востоке – древними горами Анабара. Дополняют картину межгорные котловины, а также таежные и тундровые равнины. Рельеф - преимущественно горный. Тундры занимают 1/10 территории.

Температура

Столбик термометра скачет в течение года от минус 60 зимой до 30 градусов летом.

Месторождения нефти

Выявлено пять  месторождений   нефти  и газа: Юрубчено-Тохомское, Куюмбинское, Собинское, Оморинское и Пайгинское с промышленными запасами  нефти и газа в 1,1 млрд. тонн. Наиболее крупные и уникальные не только в России, но и в мире два нефтегазодобывающих района  - Юрубчено-Тохомское и Ванаварское.

 

Разведанные запасы составляют 8% от всех ресурсов углеводородов  Эвенкии . В связи с этим планируется разведка  месторождений на юге округа.  Общий ресурсный потенциал юга Эвенкии - 1,5 млрд. тонн  нефти , 1,9 трлн. м3 газа и 80 млн. тонн конденсата. Недра округа содержат рассолы, включающие литий, бром, йод, а также уникальные  месторождения подземных минеральных вод.

Геологическая часть

Масштаб

1:5000

 

Стратиграфия

Четвертичная система верхний слой поверхности земли 5 метров

Эвенкийская свита достигает глубины 200 метров

Ангарская свита залегает на глубине от 200 до 700 метров

Бельская свита достигает глубины в 2200 метров

Венд, содержит нефтеносные горизонт, залегает на глубине от 2200 до 2500 метров

Докембрий залегает на глубине от 2500 до 2520 метров

 

Литологический  разрез

Четвертичная система верхний слой поверхности земли, состоит из почвы.

Эвенкийская свита состоит из чередующихся отложений песчаника аргиллитов, алевритов(многолетняя мерзлая толща льда).

Ангарская свита преимущественно состоит из глинистых и песчаных доломитов с периодическими отложениями доломита со стилолитовыми швами, кавернозными доломитами, имеются прослойки каменной соли от 4 до 40 м и долеритов.

Бельская свитасодержит в себе слои песчаных и глинистых доломитов, стоматолитовых и ангидритистых известняков, имеются прослойки каменной соли 5-20 м

Венд – чередование окремненных доломитов и доломитовых мергелей 

Докембрий - гранито-гнейсовые отложения

 

 

 

Категория порог по твердости

Твёрдость пород определяется твердостью минералов, слагающих эту породу.

Четвертичная система, твердость  равна 4.

Эвенкийская свита, состоящая  из песчаников и льдов, имеет твердость 4 по шкале Мооса.

Ангарская свита имеет  меньшую твердость - около 3,5, так  как эта она заложена доломитами. Однако в данной свите имеются прослойки долеритов, твёрдость которых равна 9.

Бельская свита, имеющая  в свих залежах как соляные отложения, так и известняки имеет твердость от 3,5 до 7, при этом наименьшая твердость принадлежит соляным прослойкам.

Венд является самой старой из представленных свит. Ее состав включает в себя окремненные доломиты и  мергели, соответственно эта свита  имеет наибольшую твердость - от 5 до 7.5 по шкале Мооса. Также докембрийская система имеет твердость около 7.

 

Категория порог по образивности (категория буримости)

По категории буримости определяю стоимость бурения одного метра скважины. Эта категория напрямую зависит от твердости пород, по которым бурится скважина. Так:

Четвертичная система  и эвенкийская свита – категория  буримости 4

Ангарская свита - категория  буримости 2-3,5, долеритовые отложения имеют 8 категорию, так как у этих пород высокая твердость.

Бельская свита, венд, докембрий - категория буримости 2-5,5; прослойка соли – 2 категория

 

Отбор керна и отбор шлама

На глубине до 1500 метров отбор шлама проводится через  каждые 10 метров, так как скорость бурения очень большая, и толщи  пород однородные. При снижении скорости бурения отбор шлама ведется через каждые 5 метров, происходит переливание пород, и так до забоя скважины. При бурении по нефтеносному пласту отбор проводится отбор керна.

 

Интервалы испытания пластов

Испытание пластов проводят с целью вызвать приток флюидов. Это происходит непосредственно  на нефтеносном горизонте, в нашем  случае нефтеносная часть залегает на глубине от 2300 до 2500 метров.

 

Интервалы возможных осложнений

На глубине до 200 метром при бурении мы имеет дело с  зоной вечной мерзлоты, что приводит к неравномерному разрушению пород  и поглащению промывочной жидкости. Данный интервал представлен преимущественно аргиллитами, что может привести к ковернообразованиям.  На протяжении залегания Ангарской свита (200-700 метров глубины) возможны ковернообразования, так как свита преимущественно состоит из глинистых и песчаных доломитов. На протяжении Бельской свиты и Венда возможны поглощение промывочной жидкости и обвалообразования, в связи с тем, что свиты заложены высокопроникающими пластами.

 

Конструкция скважины

На глубину до 50 метров спускают направление, для закрепления  устья скважины, чтобы предотвратить  обвалы и размывание. Далее спускается кондуктор на глубину 200 метров, для  перекрытия неустойчивой части разреза; в нашем случает многолетних мерзлых пород. Техническая колонна спускается в скважину, где имеются пласты, а низким пластовым давлением, соленосные отложения, осыпание горизонта. Постепенно накручиваются колонны с меньшим диаметров, пока не достигнут проектной глубины 2220 метров. После спускается эксплуатационная колонна на глубину достигающей кромки нефтеносного пласта – 2300 метров. Эта колонна предназначена для подъема нефти и газа от забоя к устью.

 

Геофизические исследования скважины

После спуски колонн проводят геофизические исследования скважины (каротаж) для уточнения данных о пластах и о качестве цементирования колонны.

На интервале 0-200 метров проводят электрометрию, радиометрию, электрокаротаж (для определения залегающих пластов), инклинометрию (для определения истинного положения скважины). После спуска кондуктора проводится акустически каротаж (определяется качество цементирования колонны). При забои скважины на глубину до 2220 метров проводят радиометрию, инклинометрию, электрометрию, профилеметрию, (для расчёта объема цемента для цементирования). После спуска колонны так же проводится акустический каротаж и электрокаротаж. На забое скважины в интервале 2220-2520 метров проводят исследования радиометрией, инклинометрией, термометрией, а для качества цементирования используют акустический каротаж.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Техническая часть

 

Параметры промывочной жидкости

При бурении от устья скважины до глубины 200 метров используется глинистый  раствор, в своем составе содержит глину, воду, кальцинированную соду. При  этом параметры промывочной жидкости должны соответствовать следующим  значениям:

КМЦ 700/85 (понизитель водоотдачи)- используется, так как бурение проходит по толще льда

Плотность 1,10-1,12 кг/м3

Вязкость 40-50 сек – нужна  высокая вязкость, чтобы не было потери промывочной жидкости

Фильтрация 6-8 см3/ 30 мин (водоотдача)

рН 8

Следующий отрезок бурения  от 200 до 2220 метров бурится с использованием высокоминерализованных растворов, полимерных растворов, в состав которых входит соль, сода каустическая, КМЦ. Такой  вид промывочной жидкости используется для того, чтобы не размывались  пласты соли, не было ковернообразований. Должны поддерживаться следующие значения параметров:

Плотность 1,21-1,23 кг/м3

Вязкость 56 сек – нужна  высокая вязкость, чтобы не было потери промывочной жидкости

Фильтрация 0-1,5 см3/ 30 мин (водоотдача) – низкая водоотдача, для того, чтобы поры закупоривались, жидкость не уходила в пласт, для удержание глины на поверхности стенки скважины..

рН 7-8

При бурении свиты с  нефтеносным пластом используется слабоминерализированный раствор, полимерный раствор, со следующими значениями параметров:

Плотность 1,01-1,03 кг/м3

Вязкость50 сек – нужна  высокая вязкость, чтобы не было потери промывочной жидкости

Фильтрация 0-1,5 см3/ 30 мин (водоотдача)

рН 7-8

 

Выбор долот (диаметра)

По мере увеличения глубины  скважины, диаметр скважины, обсадных труб и соответственно диаметр самих долот для бурения уменьшается. Для бурения устья используется долото диаметром 490 мм, далее при бурении до глубины 200 метров диаметр долота составляет 393,7 мм. После спуска кондуктора продолжают бурить долотом еще меньшего диаметра (295,3 мм) до кромки нефтеносного пласта, а забой скважины пробуривается долотом диаметром равным 212,7 мм.

 

Число оборота ротора, тип забойного  двигателя

При бурении устья скважины ротор имеет значение 60-80 оборотов/мин  для того, чтобы не было разрушения верхней части пласта, во избежание  обрушений пород. До интервале 50-200 метров происходит увеличение скорости бурения – 100 оборотов/мин, бурение ведется турбинным двигателем. На протяжении Ангарской и Бельской свиты (200-2220 метра) бурение происходит Винтовым Забойным Двигателем Д1-240. Далее происходит снижение скорости бурения, так как ожидается приток флюидов, бурение проходит ВЗД Д1-195 до глубины нефтеносного пласта, то есть до 2300 метров. По нефтяной части бурение проходит ротором со скоростью 60-100 оборотов/мин.

 

Осевая  нагрузка

На устье скважины осевая нагрузка не должна превышать 6 т, постепенно увеличиваясь по мере увеличения глубины  скважины. До глубины 200 метров осевая нагрузка равна 15-18 т, на протяжении 200-2220  метров – равна 12-20 т. При бурении  нефтеносного пласта происходит снижение осевой нагрузки, на интервале 2220-2520 метров – равна 8-15 т.

 

Подача  и давление насоса, диаметр втулок, число ходов насоса

В интервале 0-50 м – пропускная способность составляет 50 л/с; давление составляет 15 кгс/см2, число ходов насоса 65;

В интервале 50-200 м - пропускная способность составляет 35 л/с; давление составляет 100  кгс/см2, число ходов насоса 65;

В интервале 200-2220 м - пропускная способность составляет 28-30 л/с; давление составляет 100-120 кгс/см2, число ходов насоса 65;

В интервале 2220-2500 м - пропускная способность составляет 18 л/с; давление составляет 115 кгс/см2, число ходов насоса 65; При отборе керна давление составляет 30 кгс/см2.

 

Способ  цементирования

Способ цементирования по всей протяженности данной эксплуатационной скважины происходит до устья.

 

Компоновка  бурового инструмента

В интервале 0-2300 м применяются буровые долота разных диаметров, винтовой забойный двигатель, утяжеленные бурильные трубы, бурильная колонна – легкосплавные бурильные трубы.

В интервале 2200 – 2500 м производится отбор керна бурильной головкой К-212,7 мм. 

Безопасность  жизнедеятельности  при бурении

Анализы несчастных случаев  в бурении свидетельствует о  том, что большая часть их происходит вследствие применения неправильных приемов  труда.

При ведении работ нередко  нарушают действующие правила по технике безопасности. Это обусловлено  или неудовлетворительным инструктажем, или не правильной организации труда, или недостаточным техническим  надзором со стороны инженерно-технических  работников.

Значительное число несчастных случаев связано с тем, что  при ведении работ применяется  неисправный инструмент и оборудование, не используются защитные средства, недостаточно используются приспособления по технике  безопасности и малой механизации, облегчающие труд и предотвращающие  опасности, возникающие во время  выполнения работ.

Для того чтобы максимально  снизить травматизм, необходимы высокая  квалификация рабочих, знания или технологических  особенностей бурения скважин, назначения, конструкция и правил эксплуатации оборудования и механизмов, правильных и безопасных приемов выполнения работ, а также высокий уровень  технического надзора со стороны  руководителей работ.

Улучшение организации труда, механизация тяжелых и трудоемких работ, рационализация технологических  процессов, внедрение новых, более  совершенных видов оборудования, механизмов и инструмента – основные направления по повышению производительности труда и создания здоровой и безопасной производственной обстановки на буровых  предприятиях.

За последние годы достигнуты значительные успехи в области создания безопасных условий труда в бурении  вследствие внедрения новой техники, пневматических систем управления, разработки и оснащения производств контрольно-измерительной, регистрирующей, ограничительной и другой аппаратурой многих видов.

 

Дальнейшее внедрение  новых видов оборудования, автоматизация  и механизация технологических  процессов бурения сыграют немалую  роль в деле снижения травматизма.

При бурении нефтяных и  газовых скважин значительное число  несчастных случаев происходит в  процессе эксплуатации оборудования.

Правильный монтаж, своевременный  осмотр оборудования и уход за ним  создают условия для последующей  безопасной работы. Поэтому перед  вводом в эксплуатацию вновь смонтированной буровой установки необходимо проверить  укомплектованность ее приспособлениями и устройствами по технике безопасности, элементами малой механизации, КИП  и запасными емкостями.

Безопасность работы будет  обеспечена, если буровое оборудование и инструмент будут соответствовать  нормам и правилам техники безопасности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Техника безопасности при бурении

 

1. Ответственность за соблюдение техники безопасности на строительной площадке возлагается на сменных производителей работ и мастеров.

2.  Работы по сооружению фундамента следует выполнять с учетом требований регламента и следующих нормативных документов;

  • СНиП 12-03-2001 «Безопасность труда в строительстве»;
  • Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов Госгортехнадзора;
  • Правила устройства и безопасной эксплуатации кранов (машин) - МПС РФ, Приказ №РБ ЦРБ-298от 14.01.1994г.;
  • Правила пожарной безопасности при производстве строительно-монтажных работ. ПП Б1-93 РФ;
  • Правила эксплуатации машин, установок и оборудования, используемых при сооружении буронабивных свай.

3.  Работы можно начинать  только тогда, когда в зоне  работ отсутствуют или перенесены  все подземные коммуникации, линии  электропередач и связи, спланирована  и ограждена строительная площадка, устроены временные дороги для  автотранспорта и технологического  оборудования. Готовность строительной  площадки к производству работ  следует фиксировать соответствующим  актом. 

4.  Работы в охранной  зоне коммуникаций допускается  только с письменного разрешения  их владельцев. К разрешению должна  быть приложена схема с указанием  расположения и глубины заложения  коммуникаций. До начала работ  на поверхности грунта должны  быть установлены знаки, указывающие  места расположения подземных  коммуникаций.

5.  Строительная площадка, участки работ, рабочие места,  проезды и подходы к ним  в темное время суток должны  быть освещены в соответствии  с «инструкцией по проектированию энергетического освещения стройплощадок».

6.  К началу производства  работ все механизмы, стропы, оборудование  и инвентарь должны быть освидетельствованы  и приняты по акту производства  работ. В процессе выполнения  работ за их состоянием и  исправностью следует вести постоянный  контроль. Стальные канаты, такелажные  приспособления, тара и т.п. должны  соответствовать требованиям ГОСТ 12.3.010-82.

7.  Во время производства  работ все рабочие и ИТР  должны быть в защитных касках  и спецодежде. На стройплощадке  необходимо иметь аптечку первой  медицинской помощи с перевязочными  материалами, бачок с питьевой  водой. 

8.  Опасные зоны работы  оборудования и механизмов должны  быть ограждены сигнальной лентой. Нахождение посторонних лиц в  зоне производства работ запрещается. 

9.  В процессе выполнения  работ следует вести постоянный  контроль за исправностью защитных ограждений с записью в журнале производства работ.

10. Запрещается производить какие-либо ремонтные работы по устранению неисправностей бурового станка при подвешенном состоянии инструмента.

11.  Приемная воронка  бетонолитной трубы должна быть оснащена площадкой с лестницей.

 

Буровые работы имеют специфические особенности, например:

 

  • буровые работы производятся непрерывно на протяжении суток в

любых погодных условиях (запрещены  работы при сильном ветре и  низких температурах, что часто не соблюдается;

  • удалённость места работы от мест постоянного проживания работников, либо их длительная доставка к месту работы либо «вахтовый метод»;
  • находящийся на посту буровой персонал лишь частично защищён от превратностей погоды;
  • отдельные процессы и операции цикла строительства скважины отличаются высокой интенсивностью, что создаёт повышенную напряженность и нервозность в работе членов буровой бригады;
  • высокое нервно-психическое напряжение вызывает и бурение в осложненных условиях, сопровождающееся повышением нагрузок на буровое оборудование до предельных величин;
  • вероятность возникновения опасных ситуаций при вскрытии нефтегазоносных интервалов с высоким пластовым давлением.

 

Среди мероприятий, направленных на повышение  безопасности буровых работ (да и  любых других горно-геологических  работ), наибольшее значение имеют следующие:

  • рост квалификации персонала, накопление практического опыта;
  • систематический инструктаж по правилам безопасного ведения работ и проверка их знания;
  • укрепление дисциплины труда;
  • систематический контроль технического состояния оборудования и применяемого инструмента, своевременное проведение техобслуживания (ТО);
  • оснащение производства новыми видами контрольно-измерительной

аппаратуры, средствами блокировки и противоаварийной защиты и системами автоматической сигнализации о возникновении опасных ситуаций.

Основа  безопасности буровых работ - строгое и неукоснительное соблюдение требований, изложенных в "Правилах безопасности в нефтегазовой промышленности", "Единых технических правилах ведения работ при бурении скважин на нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождениях" и в "Правилах пожарной безопасности в нефтяной промышленности".

В соответствии с действующими правилами после завершения монтажных работ всё оборудование опробуется на холостом ходу, и буровая установка принимается специальной комиссией, в которой участвует представитель Рос технадзора. Составляется акт о вводе в эксплуатацию буровой установки. Рабочие места на буровой оформляются плакатами или знаками по технике безопасности. На буровой необходимо иметь средства пожаротушения по перечню, согласованному с органами пожарного надзора. Периодически проверяется техническое состояние оборудования и буровой вышки. Не реже 1 раза в два месяца буровая вышка осматривается механиком в присутствии бурового мастера. Эксплуатация неисправного оборудования запрещена. К спускоподъёмным операциям запрещено приступать и проводить их при неполном составе вахты. К работе на буровой допускаются рабочие, которые прошли инструктаж, производственное обучение, стажировку и проверку знаний специально назначенной комиссией.

 

Безопасность  ведения работ при гидравлическом разрыве пласта (ГРП)

Согласно требованиям  правил техники безопасности при заезде спецтехники:

    1) не допускается  заезд спецтехники на кустовую  площадку при наличии на ней разливов нефти и мазута, при наличии неисправных устьевых запорных арматур;

    2) не допускается  расстановка спецтехники, вспомогательного оборудования и прокладка трубопроводных линий высокого давления при производстве работ под линиями электропередачи и эстакад;

    3) выхлопные трубы  автомашин, применяемых при работах  на нефтяных и газовых скважинах, должны быть снабжены искрогасителями;

 

4) движение автотранспорта  на кустовой площадке производится со скоростью не более 5 км/час, движение задним ходом производится только под руководством ответственного должностного лица.

 

При подготовке и проведение ГРП должны соблюдаться  следующие требования правил техники  безопасности:

      1. Не допускаются  к работе лица, испытывающие физические недомогания.

2. Не допускаться к  работе лица, не достигнувшие  возраста 18 лет, лица не прошедшие вводный инструктаж и инструктаж по техники безопасности на рабочем месте, а так же не прошедшие стажировку.

      3. Все работники  должны быть обеспечены спецодеждой согласно применяемой рабочей жидкости (противокислотные костюмы при работе с кислотой, брезентовые костюмы при работе на воде или нефти).

      4. В момент  проведения операции на территории  куста не допускаются посторонние лица. Опасная зона отмечается плакатами и красными флажками.

      5. Расстановка  рабочих и ИТР при гидравлическом разрыве пласта должна быть выполнена в соответствии с технологической картой производства этих работ.

      6. Разгрузочные  и погрузочные работы с краном-манипулятором выполняются согласно требованиям правил техники безопасности и только лицами, прошедшими обучение и аттестацию и только под руководством ответственного лица.

      7. Запрещается  пользоваться открытым огнём  для отогрева замёрзших узлов оборудования в зимний период.

      8. Непосредственно  перед началом процесса ГРП  все смонтированные трубопроводы спрессовываются на ожидаемое рабочее давление с коэффициентом запаса.

      9. Перед  началом производства ГРП проводится  инструктаж на рабочем месте и заполняется наряд-допуск.

      10. Во время  процесса ГРП каждый работник  находится на определённом месте, выполняет поставленную ему задачу и бдительно наблюдает за состоянием спецтехники и всего оборудования. В случае каких либо отклонений от норм и обнаружения разгерметизации линий нагнетания - работник немедленно должен сообщить об этом по рации руководителю работ.

Проект бурения скважины №1 Ванаварской площади