Бурение горизонтальных стволов скважин в сложных карбонатных коллекторах с низкими градиентами пластового давления углеводородных систем
Покупка
Основная коллекция
Издательство:
Инфра-Инженерия
Год издания: 2020
Кол-во страниц: 240
Дополнительно
Вид издания:
Учебное пособие
Уровень образования:
ВО - Специалитет
ISBN: 978-5-9729-0541-6
Артикул: 814564.01.99
Дано научно-практическое обоснование эффективной технологии бурения нефтедобывающих скважин с горизонтальным окончанием в рифейском трещинном карбонатном мегарезервуаре Байкитской НГО Лено-Тунгусской
нефтегазоносной провинции. Представлены результаты исследований природно-технической системы «сложный карбонатный нефтегазонасыщенный коллектор с АНПД - горизонтальный открытый ствол нефтедобывающей
скважины». Рассмотрены гидродинамические процессы, возникающие в продуктивном пласте и в скважине в цикле первичного вскрытия бурением горизонтальных участков большой протяженности, многозабойных скважин.
Для инженеров по бурению нефтяных и газовых скважин, геологов, геофизиков. Может быть полезно студентам и аспирантам нефтегазовых специальностей.
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- ВО - Специалитет
- 21.05.04: Горное дело
- 21.05.05: Физические процессы горного или нефтегазового производства
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ ИРКУТСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНСТИТУТ ЗЕМНОЙ КОРЫ СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК С. А. Сверкунов, А. Г. Вахромеев БУРЕНИЕ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СТВОЛОВ СКВАЖИН В СЛОЖНЫХ КАРБОНАТНЫХ КОЛЛЕКТОРАХ С НИЗКИМИ ГРАДИЕНТАМИ ПЛАСТОВОГО ДАВЛЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДНЫХ СИСТЕМ Учебное пособие Москва Вологда «Инфра-Инженерия» 2020
RUSSIAN FEDERATION MINISTRY OF EDUCATION AND SCIENCE IRKUTSK NATIONAL TECHNICAL RESEARCH UNIVERSITY EARTH CRUST INSTITUTE SIBERIAN BRANCH, RUSSIAN ACADEMY OF SCIENCES S. A. Sverkunov, A. G. Vakhromeev HORIZONTAL WELL DRILLINGIN COMPLEX CARBONATE RESERVOIRS WITHIN HYDROCARBON PLAYS OF LOW PRESSURE GRADIENTS Textbook Moscow Vologda Infra-Inzheneriya 2020
ISBN 978-5-9729-0541-6
© ИрНИТУ, 2020
© ИЗК СО РАН, 2020
© Сверкунов С. А., Вахромеев А. Г., 2020
© Издательство «Инфра-Инженерия», 2020
© Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2020
Рекомендовано к печати ученым советом
Института земной коры СО РАН
УДК 622.24
ББК 33.131
С24
Рецензенты:
директор Иркутского филиала «РН-Бурение» В. М. Иванишин;
доктор технических наук, профессор, академик РАЕН,
академик Украинской нефтегазовой академии, руководитель проекта
управления технологической экспертизы и прогнозирования департамента
научно-технического развития и инноваций ПАО «НК „Роснефть”»,
главный редактор научно-технического журнала
«Строительство нефтяных и газовых скважин
на суше и на море» В. Ю. Близнюков;
доктор технических наук, профессор, профессор кафедры машин
и оборудования нефтяной и газовой промышленности Ухтинского
государственного технического университета И. Б. Быков
Сверкунов, С. А.
С24
Бурение горизонтальных стволов скважин в сложных карбонатных
коллекторах с низкими градиентами пластового давления углеводородных систем : учебное пособие / Сверкунов С. А., Вахромеев А. Г.;
ИрНИТУ; ИЗК СО РАН. – Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия,
2020. – 240 с.
ISBN 978-5-9729-0541-6
Дано научно-практическое обоснование эффективной технологии бурения нефтедобывающих скважин с горизонтальным окончанием в рифейском
трещинном карбонатном мегарезервуаре Байкитской НГО Лено-Тунгусской
нефтегазоносной провинции. Представлены результаты исследований природно-технической системы «сложный карбонатный нефтегазонасыщенный
коллектор с АНПД – горизонтальный открытый ствол нефтедобывающей
скважины». Рассмотрены гидродинамические процессы, возникающие в
продуктивном пласте и в скважине в цикле первичного вскрытия бурением
горизонтальных участков большой протяженности, многозабойных скважин.
Для инженеров по бурению нефтяных и газовых скважин, геологов, геофизиков. Может быть полезно студентам и аспирантам нефтегазовых специальностей.
УДК 622.24
ББК 33.131
Sverkunov, S. A. Horizontal well drilling in complex carbonate reservoirs within hydrocarbon plays of low pressure gradients / S. A. Sverkunov, A. G. Vakhromeev. – Moscow, Vologda, Infra-Inzheneria Publ., 2020, – 240 p. (in Russ.) The book sets out practical and scientific grounds for effective drilling of horizontal oil wells targeting the Riphean fractured carbonate mega-reservoir in the Baikitskaya oil and gas bearing region Leno-Tunguska province. It summarizes research of the natural-and-technical system of uncased horizontal oil wellbore in a complex carbonate matrix reservoir of oil and gas with an anomalously low formation pressure, and the hydrodynamic processes taking place in the reservoir and the well during initial drilling of extensive horizontal intervals of multilateral wells The book is intended for oil and gas engineers, geologists and geophysicists. It may be useful for students and post-graduate students taking courses in Oil and Gas. ISBN 978-5-9729-0541-6
Введение ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ ........................................................................................ 11 ГЛАВА 1. Нефтегазоконденсатные месторождения в природном трещинном резервуаре рифея Юрубчено-Тохомской зоны нефтегазонакопления как проблемные объекты ГРР ...........................................................17 1.1. История геологического развития и нефтегазоносность рифейских отложений ...................................................................17 1.2. Строение, состав и формирование продуктивной толщи природного резервуара рифея Юрубчено-Тохомского месторождения ...............................................................................27 1.3. Особенности пустотного пространства рифейских трещинных резервуаров по результатам литолого-петрографических исследований керна скважин......48 1.4. Геолого-технологические условия бурения .........................53 Выводы по главе 1 ..............................................................................74 ГЛАВА 2. Обзор исследований в области первичного вскрытия сложного карбонатного кавернозно-трещинного коллектора с низкими градиентами пластового давления .............77 2.1. Особенности проектирования конструкции скважин и выбора технологии первичного вскрытия продуктивных пластов ..................................................................77 2.2. Характерные особенности геологического строения карбонатного кавернозно-трещинного коллектора с АНПД, формирующие условия бурения геологоразведочных и эксплуатационных скважин на нефть и газ .............................83 2.3. Обзор выполненных работ и исследований в области борьбы с поглощениями, геологического строения и особенностей кавернозно-трещинного коллектора с АНПД ...........................................................................................98 Выводы к главе 2 ..............................................................................109
Бурение горизонтальных стволов скважин в сложных карбонатных коллекторах... ГЛАВА 3. Обоснование выбора методов исследований .............. 111 3.1. Анализ и выбор существующих методик проектирования скважин на нефть и газ ................................... 111 3.2. Совершенствование методики проектирования конструкции скважин на основе графика совмещенных давлений .......................................................................................121 Выводы к главе 3 ..............................................................................125 ГЛАВА 4. Исследование и разработка технологии первичного вскрытия карбонатных кавернозно-трещинных коллекторов с АНПД .......................................................................126 4.1. Исследование гидродинамических условий возникновения основных проблем при строительстве эксплуатационных и разведочных скважин в условиях карбонатного кавернозно-трещинного коллектора с АНПД при бурении горизонтальных стволов большой протяженности ............................................................................126 4.2. Базовые технологии первичного вскрытия продуктивного пласта с регулируемым давлением/на депрессии ....................147 4.3. Экспериментальное исследование допустимых рабочих диапазонов забойных давлений при бурении горизонтальных стволов .............................................................150 4.3.1. Обоснование допустимого рабочего диапазона репрессий ............................................................151 4.3.2. Обоснование допустимого рабочего диапазона депрессий ............................................................157 4.4. Разработка волновой технологии первичного вскрытия «с комбинированным регулируемым давлением» ...................160 Выводы к главе 4 .............................................................................173 ГЛАВА 5. Промысловые испытания и оценка эффективности предложенной технологии первичного вскрытия продуктивного пласта с комбинированным регулируемым давлением ................174
Введение 5.1. Методика и результаты проведения промысловых испытаний волновой технологии первичного вскрытия с «комбинированным регулируемым давлением» при первичном вскрытии карбонатного кавернозно-трещинного коллектора (рифей) с аномально-низким пластовым давлением ....................................................................................174 5.2. Кустовое бурение эксплуатационных скважин с горизонтальным окончанием с применением технологии регулируемого давления – первые выводы ..........179 Выводы по главе 5 ...........................................................................184 ГЛАВА 6. Инновационные решения повышения эффективности бурения и освоения эксплуатационных скважин с горизонтальным окончанием в условиях карбонатных коллекторов с низкими градиентами пластового давления ........................................................................185 6.1. Первые признаки газопроявлений при бурении горизонтальных стволов в условиях сильнотрещиноватого кавернозного карбонатного коллектора ....................................186 6.2. Проблематика изоляции газовой шапки нефтяной залежи на примере строительства горизонтальных эксплуатационных скважин .......................................................192 6.3. Предупреждение дифференциального прихвата при бурении и спуске обсадной колонны .................................198 6.4. Механизм возникновения ГНВП при бурении скважин в трещинном коллекторе с полным поглощением в условиях «инерционного эффекта» ................208 Выводы по главе 6 ............................................................................214 ЗАКЛЮЧЕНИЕ ................................................................................215 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК .............................................218
Бурение горизонтальных стволов скважин в сложных карбонатных коллекторах... CONTENTS INTRODUCTION .....................................................................................11 CHAPTER 1. Oil and gas condensate deposits in the Riphean natural fractured reservoir, Yurubcheno-Takhomsky oil and gas zone, as exploration challenges ...........................................................................17 1.1. Geological history and hydrocarbon saturation of Riphean depositions .............................................................................................17 1.2. Development, structure and composition of the pay interval in the Riphean natural reservoir of the Yurubcheno-Tokhomsky field ........................................................................................................27 1.3. Specificities of voids in the Riphean fractured reservoirs according to the lithologic and petrographic analysis of well cores ......48 1.4. Geotechnical drilling environment .................................................53 Summary of chapter 1 ................................................................................74 CHAPTER 2. Overview of research on initial penetration of complex reservoirs of vuggy and fractured carbonates showing low formation pressure gradients .......................................................................................77 2.1. Special aspects of well design and choice of a technology to penetrate the pay intervals. ....................................................................77 2.2. Geologic structure features of a vuggy and fractured carbonate reservoir of anomalously low formation pressure that precondition drilling of oil and gas exploration and production wells. ......................83 2.3. Overview of work and research done on mud loss mitigation, geologic structure and specifics of a vuggy and fractured reservoir of anomalously low formation pressure. ................................98 Summary of chapter 2 ............................................................................. 109 CHAPTER 3. Grounds to choose research methods. ............................ 111 3.1. Analysis and selection of existing oil/gas well design methods ............................................................................................... 111 3.2. Improvement of well design with the combined pressure diagram ............................................................................................... 121 Summary of chapter 3 ............................................................................. 125 CHAPTER 4. Study and development of a technology to penetrate vuggy and fractured carbonate reservoirs of anomalously low formation pressure .................................................................................. 126
Введение 4.1. Study of hydrodynamic sources of major challenges to construction of exploration and production wells: drilling long horizontal wellbores through a vuggy and fractured carbonate reservoir of anomalously low formation pressure ............................. 126 4.2. Basic technologies of initial pay zone penetration: managed pressure and underbalanced drilling .................................................. 147 4.3. Research test of operational BHP window for drilling horizontal wells ...................................................................................150 4.3.1. Rationale for an operational window of overpressure ..........151 4.3.2. Rationale for an operational window of underpressure ........157 4.4. Development of an initial penetration technology of «combined managed pressure» .......................................................160 Summary of chapter 4 ..............................................................................173 CHAPTER 5. Field tests and performance appraisal of the proposed technology of initial pay zone penetration under combined managed pressure ....................................................................................................174 5.1. Process and results of the field tests of the technology of initial penetration under combined managed pressure that were performed during penetration of a vuggy and fractured carbonate reservoir (Riphean) of anomalously low formation pressure ............................174 5.2. Managed pressure drilling of horizontal well clusters: primary conclusions ...........................................................................179 Summary of chapter 5 ..............................................................................184 CHAPTER 6. Innovative solutions to more effective drilling and completion of horizontal production wells in carbonate reservoirs of low formation pressure gradients ........................................................185 6.1. First precursors of gas kicks in drilling horizontal wellbores through extensively fractured and vuggy carbonate reservoirs ..........185 6.2. Challenges of isolating gas cap of an oil reservoir examples from construction of horizontal production wells ............................. 192 6.3. Prevention of differential sticking in drilling and running in a casing string .................................................................................198 6.4. Mechanism of blowouts during well drilling in a fractured reservoir complicated by total mud loss and the «inertia effect» .......208 Summary of chapter 6 ..............................................................................214 CONCLUSION ........................................................................................215 REFERENCES ........................................................................................218
Бурение горизонтальных стволов скважин в сложных карбонатных коллекторах... СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ MPD бурение с регулируемым давлением UBD бурение с депрессией на пласт АНПД аномально-низкое пластовое давление БР буровые растворы ГНВП газонефтеводопроявление ГРР геологоразведочные работы ГС горизонтальный ствол КНБК компоновка низа бурильной колонны ННБ наклонно-направленное бурение ОК обсадная колонна ПБ НГП правила безопасности нефтяной и газовой промышленности ППД поддержание пластового давления УПН установка подготовки нефти ЭРУО эмульсионный раствор на углеводородной основе ЭЦП эквивалентная циркуляционная плотность Рпл пластовое давление Ри давление инерции Рнас давление насыщения нефти ГФ газовый фактор УВ углеводородный АК аномальный коллектор АВПД аномально-высокое пластовое давление ПР природный резервуар ГДИ гидродинамические исследования ПГИ промысловые геофизические исследования ГИС геофизические исследования скважин ГНК газонефтяной контакт ВНК водонефтяной контакт ПЗП призабойная зона пласта ЦС циркуляционная система Р заб забойное давление Р нач. погл. давление начала поглощения