Комплексная оценка фонтаноопасности при строительстве нефтяных и газовых скважин

• Автор: Юн, Олег Яковлевич
• Шифр специальности: 25.00.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Ставрополь
• Количество страниц: 195 с.

1. Инженерные основы обеспечения фонтанной безопасности при строительстве нефтяных и газовых скважин
1.1. Современное состояние проблемы предупреждения ГНВП, аварийных выбросов и открытых фонтанов при строительстве скважин
1.2. Современные требования к обеспечению промышленной безопасности при строительстве скважин
1.3. Методы принятия решений при планировании и управлении технологическими процессами в бурении скважин

2. Выбор основных факторов, определяющих фонтаноопасность при

строительстве скважин

2.1. Комплекс геологических факторов

2.2. Комплекс технических факторов

2.3. Комплекс технологических факторов

3. Построение обобщенной функции фонтаноопасности скважины при ее

строительстве

3.1. Методология комплексной количественной оценки фонтаноопасности
3.2. Оценка фонтаноопасности скважины по геологическим факторам
3.3. Оценка фонтаноопасности скважины по техническим факторам
3.4. Оценка фонтаноопасности скважины по технологическим факторам
4. Применение методологии комплексной оценки фонтаноопасности на всех
стадиях строительства скважины
4.1. Область применения
4.2. Порядок использования
4.3. Практическое применение комплексной оценки фонтаноопасности
Заключение. Выводы и рекомендации
Список литературы
Приложение
Приложение
Приложение
Приложение

Актуальность темы. В нефтяной и газовой промышленности наиболее сложными и опасными являются аварии, связанные с открытым фонтанированием пластовых флюидов при строительстве скважин. Последствия этих аварий наносят огромный ущерб недрам, окружающей среде, деятельности близлежащих промышленных объектов и населенных пунктов.
Ситуация, начинающаяся в виде осложнения технологического процесса - газонефтеводопроявления (ГНВП), может перерасти в аварийную - выброс и открытый фонтан с возгоранием, уничтожением скважины, гибелью людей. Особенно опасны выбросы и открытые фонтаны на нефтяных и газовых месторождениях с высоким содержанием сероводорода.
Таким образом, главная опасность, которую необходимо учитывать на этапе проектирования скважины и в ходе ее строительства - это открытый фонтан. Оценка возможной опасности связана с определением степени риска, то есть вероятности возникновения открытого фонтана. Для получения количественных оценок такой вероятности нужны алгоритмы, которые позволили бы оперировать количественными характеристиками. В этом смысле формализованные методы оценки сложных ситуаций и принятия решения обладают явными преимуществами.
Повышение фонтанной безопасности при существующей технологии бурения нефтяных и газовых скважин зависит от степени изученности взаимодействия процессов, протекающих в стволе бурящейся скважины и определяющих характер возможных осложнений. Научное обобщение технологических достижений в области предупреждения осложнений и аварий в бурении носит, в основном, качественный характер, кроме того, отсутствует методологическая основа получения количественных оценок, которая позволила бы широко использовать ЭВМ при проектировании и управлении технологическими процессами. В этих условиях существенное значение приобретают вопросы обобщения и систематизации накопленного опыта по предупреждению и ликвидации ГНВП. Привлечение численных методов теории принятия решений в подобных ситуациях позволит минимизировать риск возникновения аварийных ГНВП, выбросов и открытых фонтанов.
Актуальность проблемы комплексной количественной оценки фонтано-опасности при строительстве скважины на основе анализа условий для возникновения и развития неуправляемого притока очевидна, как с точки зрения повышения фонтанной безопасности, так и с точки зрения применяемых методов анализа и оценки риска в бурении.
Решение рассматриваемой в диссертационной работе проблемы осуществлялось в соответствии с отраслевой программой НИР и ОКР ОАО «Газпром» на 2000г., а также Перечнем приоритетных научно-технических проблем ОАО «Газпром» на 2002-2006 гг.
Цель работы. Целью настоящего исследования является разработка методологических основ комплексной количественной оценки опасности возникновения аварийных ГНВП, выбросов и открытых фонтанов при строительстве нефтяных и газовых скважин.
Основные задачи исследований. Для выявления существующих системных связей определяющих факторов и получения их количественных характеристик необходимо решить следующие задачи
1. Выбрать и обосновать обобщенный критерий качественного и количественного выражения опасности возникновения аварийных ситуаций, связанных с ГНВП при строительстве скважин.
2. Систематизировать сведения о причинах и условиях возникновения неуправляемого притока флюида из пласта в ствол скважины и его развития в аварийную ситуацию с учетом современного видения проблемы в отечественной и зарубежной практике строительства скважин.
3. Разработать классификацию определяющих факторов и классификационные шкалы геологических, технических и технологических факторов по единому признаку: создание условий для возникновения и развития притока.

оборудование необходимо рассматривать как факторы, определяющие фонта-ноопасность.
Конструкция скважины при возникновении и развитии притока из пласта условно может быть представлена последней спущенной и зацементированной обсадной колонной. Поскольку она относится к стационарному подземному оборудованию, глубина спуска колонны является техническим фактором, обусловливающим фонтаноопасность при бурении нижележащего интервала.
Под герметичностью скважины подразумевают два понятия: герметичность обсадной колонны и герметичность заколонного пространства. Эти факторы, безусловно, должны учитываться при комплексной оценке фонтаноопас-ности.
Герметичность обсадной колонны обеспечивается, в первую очередь, компоновкой обсадных труб, типом резьбовых соединений, герметичностью уплотнений стыковочных узлов колонны. Герметичность заколонного пространства обеспечивается применением качественных тампонажных материалов и строгим соблюдением технологии цементирования, отвечающей фактическим условиям проводки.
В процессе бурения скважины должно проверяться техническое состояние последней спущенной промежуточной колонны, при чем оценивается и надежность гидравлического канала при возможном возникновении и развитии притока. Существуют различные методы оценки остаточной прочности обсадной колонны, хотя в основном на практике применяется один - гидравлическое испытание способом опрессовки.
Особое значение в предупреждении развития ГНВП оказывают технические возможности средств контроля, то есть измерительных устройств как датчики расходомера, уровнемера, газосигнализаторы и др., которые составляют основу систем раннего обнаружения ГНВП.
Таким образом, из числа проектных параметров автором предлагается выделить группу (комплекс) технических факторов, которые определяют фон-