Технологический процесс строительства ствола буровых скважин состоит из следующих основных операций

Бурение — это процесс сооружения скважины путем разрушения горных пород.

Бурение скважин– сложный технологический процесс строительства ствола буровых скважин, состоящий из следующих основных операций:

· углубление скважин посредством разрушения горных пород буровым инструментом;

· удаление выбуренной породы из скважины;

· крепление ствола скважины в процессе ее углубления обсадными колоннами;

· проведение комплекса геолого-геофизических работ по исследованию горных пород и выявлению продуктивных горизонтов;

· спуск на проектную глубину и цементирование последней (эксплуатационной) колонны.

· мелкое (до 1500)

· на средние глубины (до 4500),

· глубокое (до 6000),

· сверхглубокое (глубже 6000)

Примечание. Глубина Кольской скважины – 12650 м.

Скважины углубляют, разрушая породу по всей площади забоя (сплошным забоем, рис. 2 а) или по его периферийной части (кольцевым забоем рис. 2 б). В последнем случае в центре скважины остается колонка породы – керн, которую периодически поднимают на поверхность для непосредственного изучения.

Буровое оборудование

Классификация способов бурения на нефть и газ приведена в таблице 21

Таблица 21. Способы бурения на нефть и газ

По способу воздействия на горные породы	Механическое	Ударное
Вращательное	Роторное; СВП
С забойным двигателем	Винтовой двигатель
Электробур
Турбобур
Немеханическое	Гидравлическое
Термическое
Взрывное
Электрофизическое
По характеру разрушения горных пород на забое	Сплошное
Колонковое
По типу долота	режуще-скалывающего действия	Лопастные
дробяще-скалывающего действия	Шарошечные
режуще-истирающего действия	Алмазные
Твердосплавные

При механическом бурении буровой инструмент непосредственно воздействует на горную породу, разрушая ее, а при немеханическом разрушение происходит без непосредственного контакта с породой источника воздействия на нее. Немеханические способы бурения пока не нашли широкого промышленного применения и находятся в стадии разработки.

Механические способыбурения подразделяются на ударное и вращательное.

Приударном бурении разрушение горных пород производится доло­том 1, подвешенным на канате (рис. 2). Буровой инструмент включает также ударную штангу 2 и канатный замок 3. Он подвешивается на канате 4, который перекинут через блок 5, установленный на какой-либо мачте (условно не показана). Возвратно-поступательное движение бурового инструмента обеспечивает буровой станок 6. По мере углубления скважины канат удлиняют. Цилиндричность скважины обеспечивается поворотом долота во время работы.

Крепление скважин, цементирование скважин

Рис. 2. Схема ударного бурения:

1 — долото; 2 — ударная штанга; 3—канатный замок; 4—канат;

5 — блок; 6—буровой станок

Для очистки забоя от разрушенной породы буровой инструмент периодически извлекают из скважины, а в нее опускают желонку,похожую на длинное ведро с клапаном в дне. При погружении желонки в смесь из жидкости (пластовой или наливаемой сверху) и разбуренных частиц породы клапан открывается и желонка заполняется этой смесью. При подъ­еме желонки клапан закрывается и смесь извлекается наверх.

По завершении очистки забоя в скважину вновь опускается буровой инструмент и бурение продолжается. Во избежание обрушения стенок скважины в нее спускают обсадную трубу, длину которой наращивают по мере углубления забоя.

В настоящее время при бурении нефтяных и газовых скважин ударное бурение в нашей стране не применяют.

Нефтяные и газовые скважины сооружаются методом вращательного бурения.При данном способе породы дробятся не ударами, а разрушаются вращающимся долотом, на которое действует осевая нагрузка. Крутящий момент передается на долото или с поверхности от вращателя (ротора) через колонну бурильных труб (роторное бурение) или от забойного двигателя (турбобура, электробура, винтового двигателя), установленного непосредственно над долотом.

Турбобур— это гидравлическая турбина, приводимая во вращение спомощью нагнетаемой в скважину промывочной жидкости. Электробур представляет собой электродвигатель, защищенный от проникновения жидкости, питание к которому подается по кабелю с поверхности.

Винтовой двигатель— это разновидность забойной гидравлической ма­шины, в которой для преобразования энергии потока промывочной жидкости в механическую энергию вращательного движения использован винтовой механизм.

По характеру разрушения горных пород на забоеразличают сплошное и колонковое бурение.

При сплошномбурении разрушение пород производится по всей площади забоя. Колонковоебурение предусматривает разрушение пород только по кольцу (по периферийной его части) с целью извлечения керна -цилиндрического образца горных пород на всей или на части длины скважины. С помощью отбора кернов изучают свойства, состав и строение горных пород, а также состав и свойства насыщающего породу флюида.

Несколько близко расположенных скважин образуют куст (скважины наклонные + 1 вертикальная). Разбуривание участка таким способом называется кустовым бурением.

При необходимости применяют наклонное бурение: наклонно-направленное, кустовое, много-забойное, двуствольное (рис. 3).

Рис. 3. Виды скважин

При спуске в скважину нескольких эксплуатационных колонн для одновременной добычи нефти и газа с разных горизонтов скважина называется многорядной.

Для увеличения области дренирования пласта от основного ствола скважины бурят несколько дополнительных наклонных стволов (многозабойная скважина). Продуктивность такой скважины зависит от длины дополнительных стволов, радиуса дренирования и количества дополнительных стволов. Продуктивность характеризуется отношением Lотв/Rк. Скважины бывают большого, нормального, уменьшенного и малого диаметров.

Источник: studopedia.ru

Технологическая схема бурения скважины

Способы бурения можно классифицировать по характеру воз­действия на горные породы: механическое, термическое, физико-химическое, электроискровое и т.д. Широко применяются только способы, связанные с механическим воздействием на горные по­роды; остальные не вышли из стадии экспериментальной разра­ботки.
Механическое бурение осуществляется ударным, вращательным и ударно-вращательными способами (последний способ имеет пока весьма ограниченное применение). Ударное бурение нефтяных и газовых скважин, еще распространенное во многих странах, уже несколько десятков лет не применяется на нефтяных и газовых промыслах Российской Федерации.

При бурении нефтяных и газовых скважин в России применяют исключительно вращательный способ бурения. При этом способе бурения скважина как бы выс­верливается непрерывно вращающимся долотом. Разбуренные час­тицы породы в процессе бурения выносятся на поверхность непре­рывно циркулирующей струей бурового раствора или нагнетаемым в скважину воздухом или газом. В зависимости от местонахождения двигателя вращательное бурение разделяют на роторное — двига­тель находится на поверхности и приводит во вращение долото на забое при помощи колонны бурильных труб и бурение с забойным двигателем (гидравлическим или при помощи электробура) — двигатель перенесен к забою скважины и устанавливается над до­лотом.
Процесс бурения состоит из следующих операций: спуско-подъемных работ (опускание бурильных труб с долотом в скважи­ну до забоя и подъема бурильных труб с отработанным долотом из скважины) и работы долота на забое (разрушение породы доло­том). Эти операции периодически прерываются для спуска обсад­ных труб в скважину, чтобы предохранить стенки скважины от обвалов и разобщить нефтяные (газовые) и водяные горизонты. Одновременно в процессе бурения скважин выполняется ряд вспо­могательных работ: отбор керна, приготовление промывочной жидкости (бурового раствора), каротаж, замер кривизны, освоение скважины с целью вызова притока нефти (газа) в скважину и т. п. В случае аварии или осложнения (поломка бурильных труб, прихват инструмента и т.д.) возникает необходимость в дополнительных (аварийных) работах. Для выполнения перечисленных операций в процессе бурения скважины применяется буровая вышка
Самая верхняя труба в колонне бурильных труб не круглая, а квадратная (она может быть также шестигранной или желобча­той). Она называется ведущей бурильной трубой. Ведущая труба проходит через отверстие круглого стола — ротора и при бурении скважины по мере углубления забоя опускается вниз.
Ротор помещается в центре буровой вышки. Бурильные трубы и ведущая труба внутри полые. Ведущая труба верхним концом соединяется с вертлюгом. Нижняя часть вертлюга, соединенная с ведущей трубой, может вращаться вместе с колонной бурильных труб, а его верхняя часть всегда неподвижна.
К отверстию (горловине) неподвижной части вертлюга присо­единяется гибкий шланг, через который в процессе бурения зака­чивается в скважину промывочная жидкость при помощи буровых насосов. Последняя, пройдя ведущую трубу и всю колонну буриль­ных труб, попадает в долото и через отверстия в нем устремляется на забой скважины (при бурении гидравлическим двигателем про­мывочная жидкость вначале поступает в него, приводя вал двигателя во вращение, а затем — в долото). Выходя из отверстий Долоте, жидкость промывает забой, подхватывает частицы разбурённой породы и вместе с ними через кольцевое пространство между стенками скважины и бурильными трубами поднимается наверх, где направляется в прием насосов, предварительно очи­щаясь на своем пути от частиц разбуренной породы.

К верхней неподвижной части вертлюга шарнирно прикреплен штроп, при помощи которого вертлюг подвешивается на подъем­ном крюке, связанном с подвижным талевым блоком. На самом верху буровой вышки установлен кронблок, состоящий из несколь­ких роликов.
Во время бурения колонна труб висит на крюке и опускается по мере углубления. Как только долото срабатывается, всю колон­ну труб поднимают на поверхность для его замены.
Пробурив с поверхности земли скважину на глубину 30. 600 м, в нее спускают кондуктор, служащий для перекрытия слабых (не­устойчивых) пород или верхних притоков воды и для создания вертикального направления ствола скважины при дальнейшем буре­нии. После спуска кондуктора производят цементирование (там­понаж), т.е. закачивают цементный раствор через обсадные тру­бы в кольцевое пространство между ними и стенками скважины. Цементный раствор, поднимаясь вверх, заполняет затрубное про­странство. После затвердения цементного раствора бурение возоб­новляется.
В скважину опускают долото, диаметр которого меньше диа­метра предыдущей обсадной колонны. Затем в пробуренную до проектной глубины скважину спускают колонну обсадных труб (эксплуатационную колонну) и цементируют ее. Цементирование производят для того чтобы изолировать друг от друга водоносные и нефтеносные пласты. Если при бурении под эксплуатационную колонну возникают большие осложнения, препятствующие успеш­ному бурению, то после кондуктора спускают одну или две про­межуточные (технические) колонны.

Схема буровой установки для глубокого вращательного бурения( рисунок представлен ниже): 1 — талевый канат; 2 — талевый блок; 3 — вышка; 4 -крюк; 5 — буровой шланг; 6 — ведущая труба; 7 — желоба; 8 — буровой насос; 9 — двигатель насоса; 10- обвязка насоса; 11 — приемный резервуар (емкость); 12- бурильный замок; 13 — бурильная труба; 14 — гидравлический забойный двигатель (при роторном бурении не устанавливается); 15 -долото; 16 — ротор; 17-лебедка; 18- двига­тели лебедки и ротора; 19 — вертлюг

Буровые насосы

Буровой насос — насос, применяемый на бурильных установках с целью обеспечения циркуляции бурового раствора в скважине. Для промывки используется высокое давление, которое создаёт этот насос. Буровой насос бывает двух- и трёхцилиндровый. Основное предназначение бурового насоса — это обеспечить циркуляцию бурового шлама и предотвратить его оседание в процессе бурения, а также подъём разбуриваемой породы на поверхность. Буровой насос очищает забой и скважину от породы.

Буровые насосы предназначены для нагнетания в скважину промы­вочной жидкости с целью: очистки забоя и ствола от выбуренной поро­ды (шлама) и выноса ее на дневную поверхность; охлаждения и смазки долота; создания гидромониторного эффекта при бурении струйными долотами; приведения в действие забойных гидравлических двигателей.

Исходя из назначения и условий эксплуатации, к буровым насо­сам предъявляют следующие основные требования:

• подача насоса должна быть регулируемой в пределах, обеспечи­вающих эффективную промывку скважины;

• мощность насоса и количество насосов должно быть достаточным для промывки скважины и работы забойных гидравлических дви­гателей;

• скорость движения промывочной жидкости на выходе из насоса должна быть равномерной для устранения инерционных нагрузок и пульсаций давления,

вызывающих осложнения в бурении, до­полнительные энергетические затраты и усталостные разрушения;

• насосы должны быть приспособлены для работы с абразиво- и ма­слосодержащими коррозионно-активными промывочными ра­створами различной плотности;

• узлы и детали, контактирующие с промывочным раствором, дол­жны обладать достаточной долговечностью и быть приспособлен­ными к удобной и быстрой замене при выходе из строя;

• крупногабаритные узлы и детали должны быть снабжены устрой­ствами для надежного захвата и перемещения при ремонте и тех­ническом обслуживании;

• узлы и детали приводной части должны быть защищены от промы­вочного раствора и доступны для осмотра и технического обслу­живания;

• насосы должны быть приспособлены к транспортировке в собран­ном виде на далекие и близкие расстояния и перемещению воло­ком в пределах буровой;

• конструкция насосов должна допускать правое и левое расположе­ние приводных двигателей;

• надежность и долговечность насосов должны сочетаться с их эко­номичностью и безопасностью эксплуатации.

Пакер

Пакер — (англ. packer — уплотнитель, от pack — упаковывать,уплотнять)

приспособление в буровой скважине для перекрытия и герметизации отдель-ных зон скважин (нефтяных,газовых, водяных, геологоразведочных). Впер-вые пакеры предложены в конце 19 в. Основные разновидности пакеров: забойные, разобщители, изолирующие. Забойный пакер с клапаном-отсекателем пласта устанавливается надлительный период эксплуатации

скважины в забое (над её фильтровой частью) для предотвращениясамопро-извольного аварийного фонтанирования во время подземного ремонта (из-за высокого пластовогодавления, при поломке узлов фонтанной ).

Пакеры разобщители используются для разобщенияполостей буровой

скважины,соединённых с разными продуктивными горизонтами, для извлече-ния пластовой жидкости (газа) отдельно из каждого горизонта по стволу

одной скважины без смешивания добываемой жидкости (газа), а также

раздельной закачки в разные пласты жидкости или газа по одной скважине.

При активно абразивном или сильно коррозионном воздействии пластовой

жидкости (газа, воды)на эксплуатационную колонну скважины применяют

пакеры, изолирующие затрубное пространство ипозволяющие направить весьпоток добываемой жидкости по центральному ряду подъёмных труб.

Пакер

Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе.

Как выбрать специалиста по управлению гостиницей: Понятно, что управление гостиницей невозможно без специальных знаний. Соответственно, важна квалификация.

Генезис конфликтологии как науки в древней Греции: Для уяснения предыстории конфликтологии существенное значение имеет обращение к античной.

Источник: megaobuchalka.ru

ЦИКЛ СТРОИТЕЛЬСТВА СКВАЖИН

Горный отвод — статус участка недр (геометризированный блок недр), предоставленного пользователю в соответствии с лицензией на пользование недрами для добычи полезных ископаемых, строительства и эксплуатации подземных сооружений …

Земельный отвод — участок земли, предоставляемый для размещения зданий, сооружений, объектов транспорта, связи и т.п., организации работ и услуг.

Размеры и площадь земельного отвода, как правило, не совпадают с границами горного отвода.

Землеотвод выделяется во временное краткосрочное (на период строительства скважины) и временное долгосрочное (на период эксплуатации скважины — добыча) пользование.

Норма землеотвода зависит от:

1) назначения скважины (разведочная или эксплуатационная),

2) буровой установки:

· грузоподъемности (75-80 тс, 125-200 тс, более 200 тс)

· типа ее привода (дизельный или электрический),

· высоты вышки (41 или 53 м).

В ходе подготовительных работ:

· выбирают место для буровой установки (БУ),

· прокладывают подъездную дорогу,

· подводят системы электроснабжения, водоснабжения и связи;

· если рельеф местности неровный, то планируют площадку.

Сооружение оснований и фундаментов, монтаж буровой установки

Монтаж вышки и оборудованияпроизводится в соответствии с принятой для данных конкретных условий схемой их размещения. Оборудование стараются разместить так, чтобы обеспечить безопасность в работе, удобство в обслуживании, низкую стоимость строительно-монтажных работ и компактность в расположении всех элементов буровой.

Различают следующие методы монтажа буровых установок:

· поагрегатный (сборка из отдельных агрегатов — используется автомобильный, железнодорожный или воздушный транспорт)

· мелкоблочный (собирается из 16. 20 мелких блоков);

· крупноблочный (монтируется из 2. 4 блоков).

При поагрегатном методе буровая установка собирается из отдельных агрегатов, для доставки которых используется автомобильный, железнодорожный или воздушный транспорт.

При мелкоблочном методе буровая установка собирается из 16. 20 мелких блоков. Каждый из них представляет собой основание, на котором смонтированы один или несколько узлов установки.

При крупноблочном методе установка монтируется из 2. 4 блоков, каждый из которых объединяет несколько агрегатов и узлов буровой.

1.3. Строительство вспомогательных сооружений и монтаж инженерных коммуникаций

Инженерное обустройство земельного участка заключается в его подготовке к сооружению вспомогательных сооружений, инженерных коммуникаций, а также выполнению природоохранных мероприятий.

1.4. Подготовительные работы к бурению скважины

· опробование смонтированного оборудования;

· доставка инструмента и материалов;

· подготовка бурового инструмента к работе;

· приготовление или доставка промывочной жидкости;

· оснастка талевой системы;

· проверка работоспособности КИП;

· строительство шахтового направления (шурф).

По окончании этих работ составляется Акт приемки буровой Госгортехнадзором и проводится пусковая конференция.

В ходе пробного бурения проверяется работоспособность всех элементов и узлов БУ.

Бурение скважины

Бурение — процесс создания и крепления ствола скважины. Создают ствол скважины путем разрушения горных пород и удаления обломков пород (выбуренной породы) из скважины (углубление).

Пробуренные интервалы ствола скважины закрепляют с целью предотвращения разрушения и разобщения пластов путем спуска и цементирования обсадных колонн (крепление и цементирование).

Бурение скважин– сложный технологический процесс строительства ствола буровых скважин, состоящий из следующих основных операций:

· углубление скважин посредством разрушения горных пород буровым инструментом (породоразрушающим инструментом (ПРИ));

· удаление выбуренной породы (шлам) из скважины;

· крепление ствола скважины в процессе ее углубления обсадными колоннами;

· проведение комплекса геолого-геофизических работ по исследованию горных пород и выявлению продуктивных горизонтов;

· контроль процесса (параметров – L; P; V; T) бурения

· спуск на проектную глубину, цементирование последней (эксплуатационной) колонны и оборудование забоя.

Процесс вращательного бурения (рис.5) начинают, привинтив первоначально к ведущей трубе квадратного сечения долото. Вращая ротор, передают через ведущую трубу вращение долоту.

Во время бурения происходит непрерывный спуск (подача) бурильного инструмента таким образом, чтобы часть веса его нижней части передавалась на долото для обеспечения эффективного разрушения породы.

В процессе бурения скважина постепенно углубляется.

Рисунок 5 — Принципиальная схема вращательного бурения

Углубление скважины

Углубление (проходка ствола) скважины осуществляется путем реализации двух технологических процессов:

• основного — разрушение горной породы (РГП) на забое скважины;

• вспомогательного — удаление обломков породы с забоя и из скважины.

Разрушение горной породы на забое скважины осуществляется породоразрушающим инструментом (ПРИ) — долотом.

Забуривание скважины начинают ведущей трубой, к нижнему концу которой присоединено долото.

Ведущая труба имеет четырехгранное поперечное сечение для облегчения передачи ей вращающего момента от ротора.

Рисунок 6 – Углубление скважины

После того как ведущая труба вся уйдет в скважину, необходимо нарастить колонну бурильных труб. Наращивание выполняется следующим образом. Сначала останавливают промывку. Далее бурильный инструмент поднимают из скважины настолько, чтобы ведущая труба полностью вышла из ротора. При помощи пневматического клинового захвата инструмент подвешивают на роторе.

Далее ведущую трубу отвинчивают от колонны бурильных труб и вместе с вертлюгом спускают в шурф — слегка наклонную скважину глубиной 15. 16 м, располагаемую в углу буровой. После этого крюк отсоединяют от вертлюга, подвешивают на крюке очередную, заранее подготовленную трубу, соединяют ее с колонной бурильных труб, подвешенной на роторе, снимают колонну с ротора, опускают ее в скважину и вновь подвешивают на роторе.

Подъемный крюк снова соединяют с вертлюгом и поднимают его с ведущей трубой из шурфа. Ведущую трубу соединяют с колонной бурильных труб, снимают последнюю с ротора, включают буровой насос и осторожно доводят долото до забоя. После этого бурение продолжают.

В ходе работы на забое скважины долото изнашивается. Когда дальнейшая работа его становится малоэффективной, долото поднимают из скважины, заменяют новым, после чего бурильный инструмент вновь спускают в скважину.

2.2. Промывка скважины

При бурении на нефть и газ порода разрушается буровыми долотами, а забой скважин обычно очищается от выбуренной породы потоками непрерывно циркулирующей промывочной жидкости (бурового раствора), реже производится продувка забоя газообразным рабочим агентом.

Источник: megalektsii.ru