Soluciones técnicas para procedimientos de revestimiento y procedimientos de construcción de perforación.
La estructura del pozo y el programa de revestimiento son los primeros eslabones técnicos que se deben determinar en el diseño del proceso de perforación. También son útiles para otros aspectos del diseño del proceso de perforación, como la programación del equipo de perforación, la extracción de muestras o el escariado. La perforación, el diseño del programa de brocas, el diseño del programa del sistema de herramientas de perforación, etc., tienen un impacto vital. Además, también tiene un impacto importante en la economía de la construcción de perforaciones.
Se deben seguir los siguientes principios básicos al determinar la estructura del pozo de perforación y el plan de revestimiento:
① El plan de revestimiento deja espacio para satisfacer la necesidad de aumentar el número de capas de revestimiento al perforar. formaciones complejas. Cuantas más capas de revestimiento haya, mejor será para la seguridad de la construcción y mayor será la certeza de que se alcanzará el objetivo de perforación. Sin embargo, cuantas más capas de revestimiento haya, mayores serán los costes y las dificultades de construcción. Por lo tanto, debe determinarse después de una consideración exhaustiva de factores como la seguridad de la construcción, la certeza de los objetivos de perforación y los costos de construcción. Con referencia a la experiencia de proyectos de perforación similares que se han realizado, se considera que el número de capas de revestimiento en este pozo es de 7 capas a excepción del catéter, y se reserva 1 capa, es decir, un máximo de 8 capas de caja.
2) Existe suficiente espacio libre entre el casing y la pared del pozo para asegurar el buen avance de los trabajos de casing y cementación.
2) Debe haber suficiente espacio entre el revestimiento y la pared del pozo para garantizar el buen avance del trabajo de revestimiento y cementación. Al mismo tiempo, también es necesario considerar si se realiza la perforación del siguiente nivel. La broca puede encajar suavemente en el paso de la carcasa del nivel actual. Sobre la base de satisfacer estas dos condiciones al mismo tiempo, el espacio de la carcasa debe diseñarse lo más pequeño posible, es decir, el número de capas de carcasa debe ser tanto como sea posible en un espacio limitado. Esto puede reducir el diámetro de perforación. mejorar la eficiencia de la perforación y reducir el costo de la perforación.
3) Utilice una carcasa de tamaño estándar e intente utilizar métodos de conexión ordinarios. En casos especiales, considere utilizar una carcasa de junta pequeña o una carcasa sin juntas para reducir el diámetro de perforación.
4) Intente utilizar cementación de revestimiento para ahorrar costos de perforación.
2.2.1 Estructura del pozo y procedimientos de revestimiento para la construcción de pozos ultraprofundos en el país y en el extranjero
En la actualidad, la ubicación y las condiciones de formación para la perforación científica de pozos ultraprofundos de 13.000 m Aún no se han determinado. De acuerdo con los requisitos del diseño de perforación, es imposible diseñar la estructura del pozo y el programa de revestimiento para la perforación. Sin embargo, si no se diseñan la estructura del pozo y el programa de revestimiento, otros diseños posteriores también se verán afectados y no se podrá llevar a cabo la evaluación de viabilidad de la construcción científica de perforación del pozo ultraprofundo de 13.000 metros. Por lo tanto, en este diseño, nos referimos a la experiencia de proyectos similares e hicimos sugerencias para la capa de revestimiento, las especificaciones del revestimiento y la profundidad de penetración del revestimiento del pozo científico ultraprofundo de 13.000 metros. Para ello, primero debemos comprender la estructura del pozo y los procedimientos de funcionamiento de la carcasa de proyectos similares en el país y en el extranjero.
2.2.1.1 Estructura del pozo y procedimientos de revestimiento del pozo ultraprofundo de Kola
La antigua Unión Soviética construyó el mundialmente famoso pozo científico ultraprofundo Kola SG3 en la península de Kola. El pozo se completó. La profundidad del pozo es de 12.262 metros, lo que lo convierte en el único pozo ultraprofundo del mundo con una profundidad de más de 10.000 metros. El pozo fue construido en roca cristalina con buenas condiciones estratigráficas. El pozo se construyó utilizando un esquema de revestimiento y un procedimiento de perforación especiales, el "método de perforación de pozo abierto desde arriba". El proceso de diseño y construcción de perforación utilizando este enfoque es el siguiente.
La estructura y el plano del revestimiento de todo el pozo no se determinan durante el diseño. Solo se considera la parte superior del pozo. Generalmente, solo se considera la profundidad de la primera capa (a veces la segunda capa). considerado, debido a la geología y geología de la parte superior los datos geofísicos aún son confiables. Después de perforar a través de la capa suelta y llegar al lecho de roca sólida, se baja y cementa la tubería de boca del pozo. En la carcasa fija se introduce una capa de carcasa móvil recuperable, y luego se perfora una carcasa de menor diámetro, es decir, la carcasa con mejores resultados técnicos y económicos (generalmente perforando el llamado "agujero vía"). Si la situación es complicada y es necesario bajar el revestimiento para proteger la pared del pozo, se debe sacar el revestimiento móvil, ampliar el orificio, bajar el revestimiento, cementar el pozo y luego continuar con la perforación hacia abajo. Dependiendo del diámetro del casing y de la profundidad del pozo, puede haber otra capa de casing activo suspendida dentro del nuevo casing técnico.
La característica de este método constructivo es que deja lugar a situaciones complejas a la hora de diseñar la estructura del pozo y el esquema de revestimiento. Si la formación es estable, se pueden utilizar tanto como sea posible agujeros abiertos y brocas pequeñas al perforar. Por un lado, esto garantiza una alta eficiencia de perforación, por otro lado, simplifica la estructura del pozo, reduce el número de revestimientos y, en última instancia, reduce el coste de construcción.
Todas las perforaciones científicas en rocas cristalinas en la antigua Unión Soviética adoptaron este método de construcción y su efecto ha sido plenamente probado.
Por ejemplo, en la perforación científica del pozo ultraprofundo Kola SG3, se perforó la primera boca de pozo a una profundidad de 40 metros con un diámetro de 920 mm, se colocó un revestimiento de superficie de 720 mm y luego Se realizó una tubería de revestimiento móvil de 245 mm y se perforó otro súper pozo con un diámetro de 216 mm a una profundidad de 5.300 metros. Durante la reparación del pozo, se descubrió que había inestabilidad en el pozo dentro de los 2.000 metros. Por lo tanto, se recuperaron 245 mm de casing efectivo, se escariaron a 2000 m con 394 mm y se corrieron y cementaron 320 mm de casing. Antes de continuar con la perforación, considerando que el espacio anular entre la carcasa superior y la tubería de perforación aún es grande, se volvió a ejecutar la carcasa móvil de 245 mm y luego se realizó la perforación con un calibre de 216 mm. Después de 12,066 metros de perforación de pozo abierto, los problemas de estabilidad de las paredes del pozo volvieron a ocurrir, lo que requirió la cementación del revestimiento. En este punto se adoptó el siguiente procedimiento: Recuperar 245 mm de revestimiento activo; perforar hasta 8770 m con un escariador de 295 mm de diámetro, tender 245 mm de revestimiento y cementar el pozo. A continuación se utilizó una broca de 216 mm para perforar hasta una profundidad de 12.262 m.
Figura 2.1 Diagrama de flujo de construcción del revestimiento y perforación del pozo ultraprofundo Kola
2.2.1.2 Estructura del pozo y flujo de construcción del revestimiento del pozo principal KTB
Desde 1985 Hasta 1994, Alemania implementó el Programa Continental de Perforación Profunda (KTB) de la República Federal de Alemania para la investigación geológica y construyó dos pozos de perforación científica.
Figura 2.2 Estructura del pozo y estructura inferior del pozo principal de KTB en Alemania Procedimiento de revestimiento
Se instalaron un total de 6 capas de revestimiento en todo el pozo, de las cuales las 3 capas inferiores son tuberías de revestimiento. El diámetro máximo de la tubería de revestimiento es de 273 mm y el diámetro mínimo. es de 127 mm.
Todo el pozo tiene 6 capas de revestimiento, de las cuales las 3 capas inferiores son tuberías de revestimiento con un diámetro máximo de 273 mm y un diámetro mínimo de 127 mm.
2.2.1.3 Estructura del pozo y proceso de revestimiento del Pozo Tashan 1
El pozo de perforación más profundo de mi país es el pozo de exploración de petróleo y gas "Pozo Tashan 1" que se perforó en el Cuenca Tarim en Xinjiang en 2006. El pozo se perforó a una profundidad de 8408 m. La estructura del pozo y el flujo del revestimiento se muestran en la Tabla 2.1.
Tabla 2.1 Estructura del pozo y proceso de revestimiento del pozo Tashan I
Todo el pozo está equipado con 6 capas de revestimiento, incluidas 2 capas de tubos de revestimiento sin juntas, el diámetro máximo del revestimiento es de 273 mm. , y el diámetro mínimo del tubo de escape es de 127 mm.
2.2.1.4 Estructura del pozo y proceso de revestimiento del pozo Chuanke I
El pozo Chuanke I es un pozo de exploración de petróleo y gas en la ciudad de Mianyang, provincia de Sichuan. Un pozo de exploración de petróleo y gas en la ciudad de Mianyang, provincia de Sichuan. La estructura de diseño original y los procedimientos de revestimiento del pozo se muestran en la Tabla 2.2.
Tabla 2.2 La estructura del pozo y los procedimientos de revestimiento del pozo Chuanke
2.2.1.5 La estructura del pozo y los procedimientos de revestimiento del pozo Yuanba
Yuanba Un pozo es un pozo construido con el fin de explorar en busca de petróleo y gas. La profundidad de finalización del pozo de exploración de gas natural es de 7170,71 m. La estructura del pozo y el proceso de revestimiento se muestran en la Tabla 2.3.
Tabla 2.3 Estructura del pozo y proceso de revestimiento del pozo Yuanba 1
2.2.1.5 Estructura del pozo y proceso de revestimiento del pozo
El pozo Yuanba 1 es una empresa de petróleo y gas. La profundidad de terminación del pozo de exploración es de 7170,71 m. La estructura del pozo y el proceso de revestimiento se muestran en la Tabla 2.3. 2 Programa científico de revestimiento de pozo ultraprofundo y proceso de perforación.
Este diseño considera dos programas de revestimiento para los 13000 m. pozo ultraprofundo y proceso de perforación, a saber, "por delante", "por delante", "por delante", "por delante", "por delante", "por delante", "por delante", "por delante", "por delante", "por delante", " adelante", " "Antes de tiempo", "Antes de tiempo", "Antes de tiempo", "Antes de tiempo", "Antes de tiempo".
Este diseño considera dos procedimientos de revestimiento y procedimientos de construcción de perforación para pozos ultraprofundos de 13.000 metros, a saber, el "método de perforación de pozo abierto con revestimiento" y el "método de perforación de igual diámetro".
2.2.2.1 Procedimientos de revestimiento y perforación del "método de perforación de agujero pasante abierto"
La parte superior del pozo se construye utilizando el "método de perforación de agujero pasante abierto". Este método se utiliza comúnmente en la construcción científica de perforación de pozos profundos y se ha utilizado en la perforación de pozos ultraprofundos de Kola en la antigua Unión Soviética, la perforación de pozo piloto de KTB en Alemania, el primer pozo de perforación científica en China continental y el perforación del Proyecto de Perforación Científica del Terremoto de Wenchuan. La ventaja de este método es que es adecuado para situaciones donde se desconocen las condiciones de formación y es útil para resolver los problemas de centrado y formación de orificios verticales en secciones de pozos de gran diámetro. El principio básico de este método es el siguiente: al perforar todo el pozo, el diámetro del núcleo es pequeño, fácil de implementar, alta eficiencia de construcción y bajo costo. Durante la perforación de extracción de muestras de diámetro pequeño, debido al gran espacio en el espacio anular superior, se traerán muchos factores desfavorables a la operación de perforación: la velocidad del flujo de retorno del lodo es demasiado baja y el efecto de transporte y eliminación del polvo de roca es deficiente. ; la fuerza de la sarta de tubería de perforación es deficiente, lo que es propenso a accidentes con varillas rotas; las herramientas de perforación en el fondo del pozo no funcionan correctamente, lo que resulta en una baja vida útil de la broca y un efecto de extracción de muestras deficiente. Para resolver este problema, antes de perforar con núcleos, primero baje una capa de revestimiento recuperable (revestimiento móvil) cerca del diámetro de la broca perforadora. Cuando se encuentre en situaciones complejas en las que sea necesario bajar el revestimiento para proteger el orificio, extraiga el elemento móvil. carcasa. , utilice carcasa y escariador de cementación para perforar la capa inestable y luego continúe perforando. Según el diámetro de la carcasa y la profundidad de perforación, se decide si se debe volver a bajar la carcasa móvil durante la perforación inferior. Adoptar este método constructivo tiene los siguientes beneficios:
1) Resolver el problema de extracción de núcleos en secciones de pozos de gran diámetro. El diámetro superior del pozo científico ultraprofundo de 13.000 m oscila entre 400 y 800 mm. La perforación con núcleo en un pozo de tan gran diámetro es teóricamente factible, pero la tecnología es difícil y el costo de perforación es alto. Se requieren diferentes herramientas de perforación con núcleo para diferentes diámetros, y el costo de desarrollo de las herramientas de perforación también es alto. Con este método de construcción, sólo se utiliza una herramienta de perforación, y es una solución de herramienta de perforación de diámetro pequeño (216 mm), que tiene un bajo costo de construcción y una alta confiabilidad.
2) Resolver el problema de la perforación vertical del pozo en la sección superior del pozo. Para lograr el objetivo de perforar 13.000 metros por encima del pozo, es necesario mantener un pozo vertical de 7.000 a 8.000 metros por encima del pozo perforado. Basado en la experiencia de construcción del pozo principal alemán KTB, este objetivo se puede lograr utilizando un sistema de perforación vertical automático. En la etapa de perforación de pozos ultraprofundos de diámetro pequeño de este pozo ultraprofundo, se puede utilizar una solución de perforación vertical automática. Sus ventajas son similares a las de la perforación con núcleo, es decir, solo se utiliza un sistema automático de perforación vertical de diámetro pequeño, el costo de uso es muy bajo y la confiabilidad es muy alta.
3) Utilice el método de construcción de perforar primero orificios de sobreperforación de diámetro pequeño y luego expandir los orificios. Es propicio para el uso de tamaños de perforación no estándar en la sección superior del pozo. Cuando el nivel del revestimiento permanece sin cambios, el diámetro del pozo eventualmente se reducirá, se mejorará la eficiencia de la perforación y se reducirán los costos de perforación.
4) Todos utilizan carcasa de tamaño estándar. Se utilizan brocas de tamaño no estándar en la sección de escariado superior para instalar la mayor cantidad de revestimiento posible en un espacio limitado, reduciendo así el diámetro del pozo y el diámetro del revestimiento, y reduciendo los costos de perforación.
5) Comenzando con un revestimiento de 245 mm, diseñe la sarta de revestimiento en un revestimiento para ahorrar costos de perforación. La limitación del uso de tecnología de cementación de revestimiento es garantizar un flujo de lodo de retorno suficiente en el espacio anular para garantizar un buen efecto de transporte de roca y una operación de perforación normal.
Con este fin, la Tabla 2.4, la Tabla 2.5 y la Figura 2.3 muestran el esquema de diseño de la estructura del pozo y la tecnología de revestimiento para la perforación en pozo abierto de un pozo ultraprofundo de 13.000 m. Tabla 2.5 Estructura de revestimiento de pozo ultraprofundo de 13000 m y flujo de proceso de revestimiento-2 (perforación de orificio abierto en pozo ultraprofundo)
Tabla 2.5 Estructura de revestimiento de pozo ultraprofundo de 13000 m y flujo de proceso de revestimiento-2 (perforación de orificio superior abierto) perforación de pozos)
2.2.2.2 Proceso de revestimiento y procedimientos de construcción de perforación cuando se utiliza el método de perforación de diámetro constante
La tecnología de perforación de diámetro constante es un avance importante en los campos de petróleo y gas. Esta tecnología aprovecha las características técnicas de los tubos de petróleo expandibles, utiliza tubos de petróleo expandibles en lugar de carcasas y baja múltiples niveles de tubos de petróleo expandibles de las mismas especificaciones en el pozo y los cementa. En comparación con las estructuras de pozos tradicionales, las estructuras de pozos formadas con esta tecnología tienen las siguientes ventajas significativas:
1) Ayuda a estandarizar los equipos de superficie.
En las operaciones de perforación de pozos profundos, se pasa una gran cantidad de tiempo en el piso de perforación, como cambiar la sarta del fondo del pozo, descargar y levantar la tubería de perforación del piso de perforación, y el tamaño de la pila de prevención de reventones también se ve afectado por la restricciones de tubería de revestimiento de pozo diseñadas. El uso de tecnología de perforación isobárica puede estandarizar equipos de superficie de diferentes tamaños, utilizar un tamaño de tubería de perforación y broca y reducir el tamaño del dispositivo de prevención de reventones, reduciendo así en gran medida los costos de perforación y terminación.
Figura 2.3 Diagrama esquemático del proceso de revestimiento de un pozo ultraprofundo de 13.000 metros (método de perforación de pozo abierto con revestimiento)
2) Es beneficioso para la protección del medio ambiente y reduce el Costo total de inversión de la construcción del pozo. Dado que no es necesario colocar varias capas de revestimiento de gran tamaño y la perforación se puede realizar con una pequeña plataforma de perforación, el sistema isobárico puede reducir significativamente el impacto sobre el medio ambiente y reducir el consumo de material. Se informa que el uso de tecnología de perforación isobárica puede ahorrar un promedio del 44% del consumo de fluido de perforación por pozo, reducir el 42% de la calidad del revestimiento, ahorrar el 42% del cemento de cementación y ahorrar el 59% de los costos de procesamiento de recortes.
3) Favorece la seguridad de las operaciones de perforación. Las operaciones tradicionales a menudo causan lesiones personales durante la manipulación del equipo. Aunque la tecnología de perforación de igual diámetro no puede eliminar estas operaciones, puede reducir en gran medida el tamaño del equipo de manipulación y crear un entorno de trabajo más seguro.
Con este fin, la estructura del pozo y el diseño del esquema de revestimiento para el método de perforación de igual diámetro de pozos ultraprofundos de 13000 m se muestran en la Tabla 2.6, Tabla 2.7 y Figura 2.4.
Tabla 2. Tabla 2.6 Estructura de pozo ultraprofundo de 13000 m y procedimiento de revestimiento-3 (perforación de contorno)
Tabla 2.7 Estructura de pozo ultraprofundo de 13000 m y procedimiento de revestimiento-4 (perforación de contorno)
Figura 2.4 Diagrama esquemático del programa de revestimiento de pozos ultraprofundos de 13000 m (método de perforación de contorno)