Способ прогнозирования искривления и слома эксплуатационных колонн Советский патент 1986 года по МПК E21B45/00 

Изобретение относится к исследованиям в бурении нефтегазовых месторождений и может быть применено в системе нефтегазодобывающей промышленности.

Цель изобретения - повышение достоверности определения времени образования дефектов в эксплуатационных колоннах и сокращение объема геофизических работ при разработке технологических схем в условиях сейсмичности.

В промысловой практике разработки нефтегазовых месторождений нередки случаи искривления и слома эксплуатационных колонн. В результате такого преждевременного выхода из строя колонн происходит сокращение действующего фонда эксплуатационных скважин, нарушается технологическая схема разработки залежей и возникают ;серьезные технические трудности по извлечению остаточного запаса нефти и газа из недр месторождений.

С обнаружением дефектов в колоннах скважин обычно делается возврат на выше- лежаший нефтегазоносный горизонт и осуществляется ряд геолого-промысловых мероприятий. Все это приводит к удорожанию себестоимости каждой тонны добываемой нефти.

К природным факторам, влияющим на повреждение эксплуатационных колонн, относятся такие, как перетекание пластичных глин в зонах тектонических нарушений, образование коррозии труб от агрессивного воздействия подземных вод и т. д.

Если допустить, что в природе происходит такой переток глинистой массы после формирования основных элементов складчатости, то следует предполагать ее перемещение от далеких погружений складки к своду. Отсюда можно ожидать, что образование наибольшего количества повреждений колонн происходит на участках далеких погружений складки, т. е. в зонах проявления максимальных динамических усилий. Однако в промысловой практике наблюдается совершенно обратная картина, что свидетельствует о несостоятельности такого предположения. С другой стороньЕ, проникновение пластичной глины в тектоническую зону вряд ли возможно из-за чрезмерной твердости тектонической брекчии.

Коррозионное воздействие агрессивных пластовых вод на колонны не вызывает сомнений, если при этом пренебрегать добавкой в сплавы труб антикоррозионных компонентов. Если допустить такие влияния пластовых вод на эксплуатационные колонны для месторождений Апшеронского полуострова, то нам следует ожидать образование наибольшего количества их на далеких погружениях складки, совпадающих с зоной водонефтяно- го контакта (ВНК), что не подтверждается фактическими данными.

0

5

0

0

5

0

5

Дефекты технологического порядка, возникающие при обслуживании промыслового оборудования, следует рассматривать как субъективные факторы, не поддающиеся прогнозированию.

Способ реализуется следующим образом.

Определяют среднегодовую скорость v современных движений земной коры (СДЗК) повторным нивелированием и устанавливают время / образования дефектов в колоннах из условия А/г 50 мм, где Л/: - амплитуда смещения блоков по плоскостям разрывов, равная v-t.

Для повышения точности определения времени образования дефектов в эксплуатационных колоннах выполняют повторные нивелироваия с интервалом времени в один год по созданной на местности сети опорных пунктов шагом, не превышающим 300 м.

По предложенному способу выполнена повторная нивелировка по выбранным направлениям местности с помощью прибора нивелир высокой точности, определена среднегодовая скорость СДЗК, проведена систематизация случаев искривления и слома эксплуатационных колонн по срокам их образования. В качестве исходных данных для исчисления указанных сроков использованы даты вступления скважин в эксплуатацию. При сопоставлении глубины образования дефектов колонн с глубинами прохождения разрывных нарушений оказалось, что они совпадают.

Характерно, что аналогичная картина с приуроченностью искривлений и сломов колонн к зонам прохождения разрывных нарушений наблюдается и на других участках месторождения, с которыми осложнена данная структура.

Из полученных данных следует, что разрывные нарушения, рассекающие свод и присводовую часть складки, являются более активными, нежели расположенные на крыльях и далеких погружениях. Такая неравномерная активность разрывных нарушений на отдельных участках прохождения приводит к различным срокам образования дефектов колонн.

В связи с установлением причин образования дефектов в колоннах скважин в зависимости от интенсивности проявления СДЗК, особенно в зонах прохождения разрывных нарушений, возникает необходимость в разработке прогностических карт искривления и слома эксплуатационных колонн скважин для тех или иных нефтегазовых месторождений сейсмоактивных зон. На сводовой и присводовых частях складки, где скорость СДЗК составляет 18 мм/год и больше, сроки образования дефектов колонн могут ограничиться до трех лет. На крыльевых частях складки со скоростью СДЗК 13-17 мм/год эти сроки увеличиваются до 4-5 лет. При скорости СДЗК 6- 12 мм/год сроки образования дефектов составляют 6-10 лет. На участках со скоростью 4-5 мм/год для образования дефектов надо 16-20 лет. С уменьшением скорости до 2 мм/год и меньше процесс образования дефектов затягивается надолго (21 год и более).

Таким образом, устанавливается зависимость искривления и слома эксплуатационных колонн () от амплитуды СДЗК АА, вычисленной путем умножения среднегодовой скорости V на продолжительность вре- мени t. Она выражается формулой е M v-t.

На математической модели часть колонны обсадных труб, расположенная в зоне смещаемого блока, рассматривается как балка на двух опорах. Нагрузка действует по линейному закону. Составляются условия равновесия и определяется реакция опор. После ряда математических вычислений получают следующую формулу для определения значения t:

t - IbllL /

То Еу-зЪр/

о -допустимое напряжение для материала труб, б gj;

5 - запас прочности;

Р - горное давление;

ц - коэффициент бокового размераб - толщина трубы;

а - мощность пласта;

Е - модуль упругости материала трубы;

V - скорость выделения блока по наклону; Р - угол наклона; R - радиус трубы.

При этом, как установлено многочисленными наблюдениями, для образования ис- кривления и слома эксплуатационных колонн допустимой в условиях больших глубин величиной амплитуды СДЗК является 50 мм. Однако разорванность складки многочисленными нарушениями при всех обстоятельст- вах оказывает влияние на характер упорядоченности искривления и слома эксплуа

тационных колонн по площади, в силу чего происходит образование отдельных небольших аномальных участков в сроках образования дефектов колонн на структуре нефтегазовых месторождений. Но общий фон закономерности дифференциации СДЗК по площади сохраняется в пределах структуры с изменением интенсивности их проявления от свода к крыльям и далеким погружениям.

Таким образом, прогнозироваие искривления и слома колонн в зависимости от интенсивности проявления СДЗК позволяет осуществить разработку рациональной схемы размещения поисково-разведочных и эксплуатационных скважин; выбор оптималь ных сроков эксплуатации скважин и разработку на этой основе технологической схемы; выбор новых конструкций эксплуатационных колонн с усилением их устойчивости против смещения блоков.

Формула изобретения

Способ прогнозирования искривления и слома эксплуатационных колонн путем измерения геофизических параметров, по ко- торым судят об искривлении и/или сломе эксплуатационных колонн, отличаюш,ийся тем, что, с целью повышения достоверности определения времени образования дефектов в эксплуатационных колоннах и сокращения объема геофизических работ при разработке технологических схем в условиях сейсмичности, измеряют среднегодовую скорость современных движений земной коры и определяют время образования дефектов в колоннах по формуле

М

у

время образования дефектов, год; среднегодовая скорость современных

движений земной коры, мм/год; 50 мм - максимально допустимая амплитуда смещения точек земной поверхности.

Изобретение относитсй к исследованиям в области бурейия нефтегазовых месторождений и может бьзть широко применено в системе нефтегазодобывающей промышленности. Целью изобретения является повышение достоверности определения времени образования дефектов в эксплуатационных колоннах и сокраш,ение объема геофизических работ .при разработке технологических схем в условиях сейсмичности. Поставленная цель достигается тем, что измеряют смешения точек земной поверхности во времени путем периодических нивелировок, по которым определяют среднегодовую скорость СДЗК и вычисляют время образования дефектов в колоннах по формуле t j, где / - время образования дефектов, год; и - среднегодовая скорость СДЗК. мм/год. (Л с to 05 о сд о со