Буровая скважина и ее элементы


Понятие о скважине и ее элементах. Классификация скважин по назначению.

Понятие о скважине и ее элементах. Классификация скважин по назначению.

Скважина – это сложное, наукоемкое, требующее значительных материальных и энергетических затрат, горное сооружение, сооружаемое путем разбуривания горных пород, продольные размеры которой значительно превышают поперечные. Основной целью ее строительства, в зависимости от назначения, является установление связи между наземными устройствами и вскрываемыми пластами – обеспечение транспортировки пластового флюида на устье скважины в случае строительства добывающих нефтяных или газовых скважин, наоборот нагнетание в пласт жидкости для поддержания пластового давления или захоронения различных сточных вод; разведочного оборудования для изучения залегаемых структур и т.д.

В целом, по своему назначению скважины подразделяются на:

1. Структурно-поисковые. Предназначены для установления уточнения тектоники, стратиграфии, литологии, оценки продуктивности горизонтов (без дополнительного строительства скважины).

2. Разведочные. Предназначены для выявления продуктивных объектов, а также для оконтуривания уже разрабатываемых нефтяных и газоносных пластов.

3. Добывающие (эксплуатационные). Предназначены для добычи нефти и газа из земных недр.

4. Нагнетательные. Предназначены для закачивания в пласты воды, газа или пара с целью поддержания пластового давления или обработки призабойной зоны. Эти меры направлены на удлинение периода фонтанного способа добычи нефти или повышения эффективности добычи.

основные элементы скважины:

· устье - начало скважины; (1)

· забой - дно скважины; (3)

· стенки - боковая поверхность скважины; (2)

· диаметр - условный диаметр буровой скважины, равный номинальному диаметру породоразрушающего инструмента (фактический диаметр скважины больше номинального диаметра породоразрушающего инструмента за счет разработки стенок скважины).

· Конструкция скважины определяется величинами её диаметров на различных интервалах глубины, а также диаметрами и длинами направляющей трубы и обсадных колонн;

· направляющая труба - обсадная труба различной длины, предназначенная для закрепления устья скважины, придания направления бурящемуся стволу скважины и обеспечения направления движения потока промывочной жидкости;

· кондуктор - колонна обсадных труб, предназначенная для крепления верхней части скважины;

· ствол - собственно скважина от устья до забоя (внутреннее пространство);

· ось - геометрическая ось симметрии скважины;

· глубина - расстояние от поверхности (устья) до забоя по оси скважины;

· угол наклона - угол между осью скважины и её проекцией на горизонтальную плоскость;

Понятие о способе бурения, классификация способов бурения.

Бурение — процесс разрушения горных пород с помощью специальной техники — бурового оборудования.

Бурение скважин — это процесс сооружения направленной горной выработки большой длины и малого (по сравнению с длиной) диаметра, без доступа человека внутрь. Начало скважины на поверхности земли называют устьем, дно — забоем, а стенки скважины образуют ее ствол.

При вращательном бурении скважин на нефть и газ наиболее часто способы буренияклассифицируют по типу механизма, передающего вращение на породоразрушающий инструмент: роторное, турбинное, бурение электробуром, винтовыми забойными двигателями, то есть классифицируется способ выполнения только одной технологической операции процесса строительства ствола скважины.

Буровой инструмент. Бурильные трубы, типы по назначению и конструкции

Существует несколько разновидностей бурильных труб, различающихся по конструктивному исполнению. Трубы бурильные сборной конструкции с навинченными замками. Трубы этой конструкции изготавливаются двух видов: с высаженными внутрь концами и с высаженными наружу концами. Трубы всех типов изготовляются длиной 6;8 и 11,5 м

Трубы бурильные с высаженными внутрь и наружу концами и коническими стабилизирующими поясками (ГОСТ 631-75). В практике бурения их называют соответственно ТБВК, ТБНК.

Трубы бурильные с приваренными соединительными концами. Отличительная особенность этих труб – замена резьбы сваркой в месте соединения замка с трубой. Трубы между собой соединяются крупной конической замковой резьбой. Трубы этой конструкции могут быть следующих трёх типов [1]:ПК – трубы бурильные с приваренными соединительными концами к трубной заготовке, имеющей комбинированную высадку высаженных концов; ПН и ПВ – соответственно трубы бурильные с приваренными соединительными концами к трубной заготовке с высаженными наружу и внутрь концами. Основную часть бурильной колонны

составляют бурильные трубы, выпускаемые по ГОСТ Р 50278-92 [1], сваренные с бурильным замком (ГОСТ 27834-88) [2].Стандартом [1] предусмотрено изготовление бурильных труб с тремя типами высаженных концов:

ПВ - с внутренней высадкой;ПН - с наружной высадкой;ПК - с комбинированной высадкой.

Конструкция бурильных труб с приваренными с помощью сварки трением замками

Назначение и способы крепления скважин

Крепление скважины проводят с различными целями: закрепление стенок скважины в интервалах неустойчивых пород; изоляция зон катастрофического поглощения промывочной жидкости и зон возможных перетоков пластовой жидкости по стволу; разделение интервалов, где геологические условия требуют применения промывочной жидкости с весьма различной плотностью; разобщение продуктивных горизонтов и изоляция их от водоносных пластов; образование надежного канала в скважине для извлечения нефти или газа или подачи закачиваемой в пласт жидкости; создание надежного основания для установки устьевого оборудования.

На практике в глубокие скважины обычно спускают несколько обсадных колонн, которые различаются по назначению и глубине спуска: ^ 1 - направление - служит для закрепления устья скважины и отвода изливающегося из скважины бурового раствора в циркуляционную систему, обычно спускается на глубину 3 - 10 м; ^ 2 - кондуктор - устанавливается для закрепления стенок скважины в интервалах, представленных разрушенными и выветрелыми породами, и предохранения водоносных горизонтов - источников водоснабжения от загрязнения, глубина спуска до нескольких сот метров; ^ 3 - промежуточная колонна - служит для изоляции интервалов слабосвязанных неустойчивых пород и зон поглощения; промывочной жидкости; глубина спуска колонны зависит от местоположения осложненных интервалов; ^ 4 - эксплуатационная колонна - образует надежный канал в скважине для извлечения пластовых флюидов или закачки агентов в пласт; глубина ее спуска определяется положением продуктивного объекта. В интервале продуктивного пласта эксплуатационную колонну перфорируют или оснащают фильтром. 5 - потайная колонна (хвостовик) - служит для перекрытия некоторого интервала в стволе скважины; верхний конец колонны не достигает поверхности и размещается внутри расположенной выше обсадной колонны. Если она не имеет связи с предыдущей колонной, то называется «летучкой».

Спущенную обсадную колонну цементируют в стволе скважины по всей длине или в некотором интервале, начинающемся от нижнего конца колонны. Промежуточная колонна в отдельных случаях, когда имеется опасность чрезмерного ее износа при бурении нижерасположенного интервала, может быть съемной или проворачиваемой. В этом случае ее не цементируют.

Назначение и способы выполнения спуско-подъемных операций

· свинчивание, докрепление бурильных труб;

· проведение спуско-подъемных операций с бурильными трубами, в том числе наращивание бурильной колонны свечами и однотрубками

· проведение операций по спуску обсадных колонн;

· ликвидация аварий

Существует непрерывистый способ и способ с остановками СПО

Технико-экономические показатели бурения и документация на строительство скважин.

Основные документы на строительство скважин

Забойные двигатель

ЗАБОЙНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ (а. face engine; н. Воhrlochsohlenantrieb; Воhrlochsohlenmotor; ф. moteur d'attaque; и. motor de frente de arranque) — погружная машина, преобразующая гидравлическую, пневматическую или электрическую энергию, подводимую с поверхности, в механическую работу породоразрушающего инструмента (долота) при бурении скважин. Энергия к забойному двигателю подводится от источника по колонне бурильных труб или кабелю. Преобразование подведённой энергии в механическую работу осуществляется в рабочих органах забойного двигателя. По типу движения, сообщаемого породоразрушающему инструменту, различают забойные двигатели вращательные и ударные, по виду энергоносителя — гидравлические, пневматические и электрические, по особенностям породоразрушающего инструмента — для бурения сплошным забоем и колонковые, по конструкции — одинарные, секционные, шпиндельные, редукторные и т.п. Наиболее существенно отличаются по устройству и принципу действия забойные двигатели вращательного (турбобур, винтовой забойный двигатель и электробур) и ударного типов (гидро- и пневмоударник). Рабочим органом забойного двигателя вращательного типа (рис. 1, рис. 2, рис. 3) является система статор-ротор. Статор фиксирован от проворота в корпусе забойного двигателя, а ротор — на валу. Корпус забойного двигателя соединён с колонной бурильных труб, вал — с долотом. Энергоноситель в рабочих органах забойного двигателя вращательного типа создаёт на роторе и статоре моменты силы, равные по величине и противоположные по направлению (так называемый активный и реактивный моменты). Активный момент используется на вращение долота, реактивный момент воспринимается колонной бурильных труб и гасится на стенках скважин и в приводных механизмах, размещённых на поверхности. Основные элементы забойного двигателя вращательного типа, помимо рабочих органов: осевая и радиальные опоры, уплотнение выхода вала. Наибольшее использование забойного двигателя вращательного типа (табл. 1) имеют в бурении на нефть и газ (свыше 80% общего объёма). Забойные двигатели ударного типа сообщают долоту возвратно-поступательные движение. Основным рабочим органом такого забойного двигателя является поршень-молоток, энергия удара которого передаётся долоту. Движение молотка вниз (рабочий ход) и вверх (обратный ход) обеспечивается автоматическим перепуском жидкости или сжатого газа. В различных конструкциях забойного двигателя ударного типа энергия подводимой жидкости (газа) используется как для совершения только прямого или только обратного хода поршня-молотка, так и для прямого и обратного ходов. Забойные двигатели ударного типа (табл. 2) приводятся в действие жидкостью (гидроударник) и сжатым газом (пневмоударник). Гидро- и пневмоударники применяют главным образом при бурении скважин малого диаметра глубина до 1500 м на твёрдые полезные ископаемые и для бурения шпуров.

Использование забойного двигателя (по сравнению с ротором) обеспечивает повышение технико-экономических показателей бурения за счёт увеличения скорости бурения, сокращения количества аварий с бурильной колонной, снижения энергозатрат. Особенно эффективно применение забойного двигателя при бурении наклонно направленных скважин.

Современные винтовые забойные двигатели (ВЗД) относятся к классу одновинтовых объемных роторных гидромашин. Рабочим органом ВЗД является винтовая пара, состоящая из статора и ротора. Стандартные винтовые двигатели состоят, как правило, из одной винтовой рабочей пары. Статор, называемый наружным элементом, является неподвижной корпусной деталью винтовой пары. Он имеет эластичную обкладку с внутренней винтовой поверхностью. В качестве эластомера обычно применяется резина. Ротор, называемый внутренним элементом, является вращающейся деталью винтовой пары. Он представляет собой металлический винт с износостойкой рабочей поверхностью. В целом рабочий орган ВЗД является косозубой парой внутреннего циклоидального зацепления, состоящей из зубчатого статора и зубчатого ротора, причем число зубьев статора всегда должно быть на единицу больше числа зубьев ротора. Это условие является необходимым, но не достаточным для работы ВЗД. Из-за неравного числа зубьев, винтовые поверхности статора и ротора образуют полости, называемые рабочими камерами. Эти камеры, образующиеся по всей длине рабочего органа, разобщены на области высокого и низкого давлений. Камеры, которые одновременно разобщены от области высокого и области низкого давления, называются шлюзами. Для создания таких камер также необходимо чтобы:

· - отношение шагов винтовых поверхностей наружного и внутреннего элементов было пропорционально отношению числа зубьев статора и ротора;

· - длина рабочего органа была не меньше шага винтовой поверхности статора;

· - профили зубьев наружного и внутреннего элементов были взаимоогибаемыми и находились в непрерывном контакте между собой в любой Расход бурового раствора, как один из важнейших параметров режима бурения, должен выбираться исходя из геолого-технических условий проводки скважины. Желательно при этом, чтобы его величина соответствовала диапазону допустимых значений расхода промывочной жидкости для выбранного типоразмера винтового забойного двигателя. Нижний предел расхода ограничивается нагрузочной способностью и устойчивостью работы ВЗД. Превышение допустимого значения расхода приводит к чрезмерному износу рабочего органа и значительному повышению уровня вибраций вследствие роста инерционных нагрузок вращающегося ротора, повышения контактных напряжений в рабочей паре, увеличения скоростей течения жидкости в каналах. Кроме того, с увеличением расхода возрастают гидравлические потери в двигателе и снижается его КПД.

Увеличение плотности бурового раствора в целом положительно сказывается на характеристике ВЗД, т.к. при этом возрастает крутящий момент, а также перепад давления. С ростом плотности жидкости снижаются объемные потери и увеличивается нагрузочная способность двигателя. Вместе с тем, увеличение плотности бурового раствора при работе ВЗД также должно иметь свои пределы.

Энергетическую характеристику ВЗД определяют экспериментально при испытаниях собранного двигателя на буровом стенде, который используется также при испытаниях турбобуров.

Винтовые забойные двигатели отличаются друг от друга конструкциями шпинделей, трансмиссий, клапанов, центраторов и других элементов. Однако главным отличием любого ВЗД является конструкция его рабочего органа – винтовой пары. Именно тип винтовой рабочей пары определяет энергетические параметры ВЗД: его крутящий момент, частоту вращения, мощность и др.

В подавляющем большинстве случаев рабочие органы винтовых двигателей выполняются в монолитном исполнении. Существуют также конструкции двигателей с т.н. модульными рабочими органами, имеющими составной статор и составной ротор. Кроме того, в некоторых случаях применяются секционные винтовые двигатели, имеющие последовательно соединенные рабочие пары.

Рабочие органы современных винтовых забойных двигателей имеют два основных отличительных признака:

· - кинематическое отношение или заходность рабочей пары;

· - длина активной части рабочего органа (статора).

Основные параметры

Основные параметры, наиболее полно характеризующие условия работы вертлюга:

· - статическая нагрузка;

· - максимальное допустимое давление жидкости;

· - диаметр проходного отверстия в стволе;

· - допустимая частота вращения ствола.

Исходя из функций вертлюга как ответственного грузоподъемного устройства, допустимая статическая нагрузка на него должна соответствовать максимальной грузоподъемности бурового комплекса.

По допускаемому давлению вертлюг должен соответствовать напору, создаваемому насосными агрегатами.

Внутренний диаметр ствола вертлюга связан с расходом промывочной жидкости и определяет гидравлические сопротивления. С увеличением глубины скважин расход жидкости снижается, поэтому диаметр ствола для тяжелых буровых установок может быть уменьшен. Обычно диаметр канала соответствует диаметрам бурового рукава и ведущей трубы (75-100 мм). Расчеты показывают, что абсолютная потеря в вертлюге при переходе от диаметра 100 мм к диаметру 75 мм не превышает 1% от первоначального давления. Незначительность потерь объясняется небольшой общей длиной канала в вертлюге (около двух метров). Поэтому увеличение диаметра проходного отверстия в стволе с целью снижения гидравлических потерь не дает ощутимого эффекта, но усложняет создание надежной герметизации ствола. С увеличением размеров ствола увеличиваются окружные скорости на уплотняемых поверхностях и соответственно износ сальников.

Вертлюг как элемент вращательного комплекса должен соответствовать ротору. Ствол вертлюга - ведомая деталь, приводимая ведущей трубой от ротора, поэтому опорные подшипники вертлюга должны обеспечивать под нагрузкой частоту вращения до 300-400 мин-1.

Учитывая возможность компоновки бурильной колонны из разных секций по диаметру, вертлюг должен допускать соединение с трубами двух-трех смежных размеров. Конфигурация и диаметр присоединительной части вертлюга должен соответствовать форме и размерам основного рога бурового крюка, к которому вертлюг подвешивается.

Конструкция вертлюга

Типовая конструкция вертлюга состоит из деталей трех групп: 1-невращающихся, подвешенных с помощью штропа к буровому крюку; 2 - вращающихся, связанных с колонной бурильных труб посредством ведущей трубы; 3 - промежуточных.

К группе невращающихся относятся: корпус 8, крышка 4, штроп 1, напорная труба 3, отвод для присоединения бурового рукава 2; к группе вращающихся - ствол 13 и переводник 14. К наиболее

ответственным и наименее надежным относятся промежуточные детали

- подшипники 7,9,10,11 я уплотнительные устройства 5,6,12.

Понятие о скважине и ее элементах. Классификация скважин по назначению.

Скважина – это сложное, наукоемкое, требующее значительных материальных и энергетических затрат, горное сооружение, сооружаемое путем разбуривания горных пород, продольные размеры которой значительно превышают поперечные. Основной целью ее строительства, в зависимости от назначения, является установление связи между наземными устройствами и вскрываемыми пластами – обеспечение транспортировки пластового флюида на устье скважины в случае строительства добывающих нефтяных или газовых скважин, наоборот нагнетание в пласт жидкости для поддержания пластового давления или захоронения различных сточных вод; разведочного оборудования для изучения залегаемых структур и т.д.

В целом, по своему назначению скважины подразделяются на:

1. Структурно-поисковые. Предназначены для установления уточнения тектоники, стратиграфии, литологии, оценки продуктивности горизонтов (без дополнительного строительства скважины).

2. Разведочные. Предназначены для выявления продуктивных объектов, а также для оконтуривания уже разрабатываемых нефтяных и газоносных пластов.

3. Добывающие (эксплуатационные). Предназначены для добычи нефти и газа из земных недр.

4. Нагнетательные. Предназначены для закачивания в пласты воды, газа или пара с целью поддержания пластового давления или обработки призабойной зоны. Эти меры направлены на удлинение периода фонтанного способа добычи нефти или повышения эффективности добычи.

основные элементы скважины:

· устье - начало скважины; (1)

· забой - дно скважины; (3)

· стенки - боковая поверхность скважины; (2)

· диаметр - условный диаметр буровой скважины, равный номинальному диаметру породоразрушающего инструмента (фактический диаметр скважины больше номинального диаметра породоразрушающего инструмента за счет разработки стенок скважины).

· Конструкция скважины определяется величинами её диаметров на различных интервалах глубины, а также диаметрами и длинами направляющей трубы и обсадных колонн;

· направляющая труба - обсадная труба различной длины, предназначенная для закрепления устья скважины, придания направления бурящемуся стволу скважины и обеспечения направления движения потока промывочной жидкости;

· кондуктор - колонна обсадных труб, предназначенная для крепления верхней части скважины;

· ствол - собственно скважина от устья до забоя (внутреннее пространство);

· ось - геометрическая ось симметрии скважины;

· глубина - расстояние от поверхности (устья) до забоя по оси скважины;

· угол наклона - угол между осью скважины и её проекцией на горизонтальную плоскость;



infopedia.su

Понятие о скважине, ее элементах, конструкции, о положении оси ствола в пространстве

Скважиной называется горная выработка цилиндрической формы, которая строится без доступа человека к забою и имеющая диаметр во много раз меньше длины.

Горная выработка - это искусственное углубление в недрах земли. Начало скважины называется устьем, дно - забоем, боковые поверхности - стенками или стволом.

Скважины различного назначения - это капитальные, дорогостоящие сооружения, работающие десятки лет.

Скважины предназначены для извлечения полезных ископаемых, для нагнетания в пласты различных агентов, для контроля над разработкой месторождений и др.

Незакрепленный открытый ствол скважины не представляет собой надежный канал для соединения продуктивного пласта с дневной поверхностью вследствие неустойчивости горных пород, наличия пластов, насыщенных различными флюидами (вода, нефть, газ, их смеси), которые находятся под различным давлением, и др.

Крепление ствола скважины и разобщение пластов производится путем спуска труб, называемых обсадными, а все спущенные трубы представляют собой обсадную колонну.

Для крепления скважины применяют специальные стальные трубы различного сортамента по марке стали и диаметру.

Для исключения перетоков различных флюидов из пласта в пласт кольцевое пространство между стенкой скважины и спущенной в нее обсадной колонной заполняется тампонирующим материалом с инертными и активными наполнителями, с химическими реагентами с помощью насосов.

Из вяжущих веществ наиболее широко применяются тампонажные портландцементы.

Поэтому сам процесс разобщения пластов называется цементированием.

В процессе бурения скважин встречаются такие пласты горных пород, где возможны различные осложнения, без ликвидации которых путем спуска дополнительных обсадных колонн невозможно дальнейшее бурение.

В итоге создается устойчивое подземное сооружение определенной конструкции.

Под конструкцией скважины понимается совокупность данных о числе (d, l) обсадных колонн, диаметрах ствола скважины под каждую колонну, интервалах цементирования, а также о способах соединения скважины с продуктивным пластом.

Сведения о диаметрах, толщине стенок и марках стали обсадных труб, оборудовании низа обсадной колонны входят в понятие конструкции обсадной колонны - оснастки обсадной колонны.

В скважину спускают обсадные колонны особого назначения. Это направление, кондуктор, промежуточные волны, эксплуатационная колонна.

Направление

Направление спускается в скважину для предупреждения размыва и обрушения горных пород со стенок скважины и для соединения ствола скважины с желобами очистной системы. Направление цементируется на всю длину. Длина направления колеблется от нескольких метров до сотни метров в зависимости от разреза горных пород и условий бурения (море, болото, илистые рыхлые грунты и т. д.).

Кондуктор

Кондуктором перекрывают верхнюю часть геологического разреза неустойчивых пород, пласты, насыщенные водой и другими флюидами, поглощающие промывочную жидкость или проявляющие подающие пластовые флюиды на поверхность. Кондуктором обязательно перекрываются все пласты пресной воды. На кондуктор устанавливается противовыбросовое оборудование, на устье кондуктор служит также опорой для подвески очередных колонн.

Эксплуатационная колонна

Эксплуатационная колонна спускается в скважину для извлечения нефти, газа или для нагнетания в продуктивный горизонт воды или газа с целью поддержания пластового давления.

Эксплуатационная колонна в газовых и разведочных скважинах цементируется полностью. В нефтяных скважинах - либо по всей длине, либо с перекрытием предыдущей колонны на 100 м.

Промежуточная колонна

Промежуточные колонны спускаются в том случае, если невозможно бурение без предварительного разобщения зон осложнений (проявления, поглощения, обвалы).

Промежуточные колонны могут быть сплошными, т е. их спускают от устья до забоя и не сплошные, так называемые хвостовки.

Следует отметить, что чем совершеннее технология бурения и менее сложные геологические условия, тем проще конструкция скважины и меньше затраты на ее строительство. Ось скважины практически всегда имеет пространственное искривление, однако при небольшой интенсивности искривления (менее 0,1о доли градуса на 10 м. длины ствола) скважину называют вертикальной (при суммарном отклонении не более 1-2о).

При большой интенсивности искривления скважины называют искривленными.

Специально искривленные под необходимыми углами с заданной интенсивностью и в определенном направлении скважины называются наклонно - направленными.

При отклонении от вертикали на 90о скважины называются горизонтальными.

Несколько наклонно - направленных скважин, расположенных рядом (несколько метров между устьями), образуют куст. Разбуривание месторождений, таким образом, называют кустовым бурением.

Многорядная скважина - это такая скважина, когда в нее спущено несколько эксплуатационных колонн рядом для одновременной добычи нефти из нескольких горизонтов с различными пластовыми давлениями.

Для увеличения области дренирования иногда от основного пласта бурят несколько дополнительных наклонных стволов. Такие скважины называются многозабойные.

Различают скважины большого, нормального, уменьшенного и малого диаметров.

Скважины большого диаметра - это больше 760 мм.

Скважины, бурящиеся долотом 190,5 мм - уменьшенного диаметра.

Скважины глубиной менее 1000 м - мелкие скважины, до 5000 м - глубокие, свыше - сверхглубокие.

petrolibrary.ru

Назначение и элементы буровых скважин

Буровой скважиной называется цилиндрическая горная выработка в земной коре сравнительно небольшого диаметра и большой протяжённости. Минимальные диаметры скважин 15-26 мм, максимальные 4000-5000 мм (скважины - шахты, шурфы, вентиляционные стволы на рудниках и шахтах). Глубина скважин колеблется от нескольких метров до нескольких километров.

Самая глубокая скважина СГ-1 пробурена в нашей стране на Кольском полуострове. Её глубина составляет 12066 м.

Геологические изыскания на территории России подразделяются на следующие стадии:

I - региональные геолого-съёмочные и геофизические работы;

II - поиски месторождений полезных ископаемых;

III - предварительная разведка;

IV - детальная разведка;

V - разведка эксплуатируемого месторождения;

VI - эксплуатационная разведка.

Во всех шести стадиях ведётся бурение скважин, количество которых и их глубина различны для каждой стадии. По целевому назначению буровые скважины делятся на:

  • геологоразведочные,
  • эксплуатационные,
  • технические,
  • взрывные.

Геологоразведочные скважины предназначены для геологического изучения земных недр. В зависимости от стадии геологоразведочных работ на твёрдые, жидкие и газообразные полезные ископаемые называются:

  •  картированные, которые бурят только с отбором керна для составления геологических разрезов и карт;
  •  поисковые, предназначенные для выявления потенциальных месторождений в районах известных и перспективных рудных полей и бассейнов осадочных полезных ископаемых;
  •  параметрические бурят для изучения геологического строения, геолого-геофизических характеристик разреза и оценки перспектив нефтегазоносности возможных зон нефтегазонакопления, выявления наиболее перспективных районов для поисковых работ;
  • структурные, позволяющие составлять геологические структурные карты, отображающие условия и формы залегания пород на земной поверхности и на глубине;
  • опорные - это глубокие скважины, сооружаемые с целью изучения геологического строения территорий (особенно в малоисследованных районах) и получения опорных данных, служащих основой проектирования объёмов и видов региональных, поисковых и геологоразведочных работ;
  • разведочные, которые бурят на месторождениях полезных ископаемых для определения его количества, качества и условий залегания с целью установления экономической целесообразности эксплуатации месторождения и получения необходимых данных для составления проекта его разработки;
  • опробовательные, служащие для отбора и исследования проб с целью проведения качественного и количественного состава полезных ископаемых;
  • гидрогеологические, предназначаемые для определения фильтрационных свойств горных пород, наблюдений за режимом подземных вод, проведения геофизических исследований, как правило, в районах месторождений полезных ископаемых.

Эксплуатационные скважины бурят для добычи жидких, газообразных и реже твёрдых (для подземного выщелачивания, гидродобычи) полезных ископаемых. Технические скважины предназначены для прокладки трубопроводов и кабелей, вентиляции подземных горных выработок, тушения подземных пожаров, заглушения фонтанирующих нефтяных скважин и т.п. Взрывные скважины бурят для закладки в них зарядов взрывчатых веществ при сейсморазведочных работах, добыче полезных ископаемых в карьерах, подземной разработке и других целей.  

Основные элементы буровой скважины:

  •  точка заложения скважины - географические координаты её устья;
  • устье - начало скважины;
  • забой - дно скважины;
  • стенки - боковая поверхность скважины;
  • диаметр - условный диаметр буровой скважины, равный номинальному диаметру породоразрушающего инструмента (фактический диаметр скважины больше номинального диаметра породоразрушающего инструмента за счет разработки стенок скважины). Конструкция скважины определяется величинами её диаметров на различных интервалах глубины, а так¬же диаметрами и длинами направляющей трубы и обсадных колонн;
  • направляющая труба ~ обсадная труба различной длины, предназначенная для закрепления устья скважины, придания направления бурящемуся стволу скважины и обеспечения направления движения потока промывочной жидкости;
  • кондуктор - колонна обсадных труб, предназначенная для крепления верхней части скважины;
  • ствол - собственно скважина от устья до забоя (внутреннее пространство);
  • ось - геометрическая ось симметрии скважины;
  • глубина - расстояние от поверхности (устья) до забоя по оси скважины;
  • угол наклона - угол между осью скважины и её проекцией на горизонтальную плоскость;
  • зенитный угол - угол между осью скважины и её проекцией на вертикальную плоскость (зенитный угол вертикальной скважины равен нулю);
  • азимут (азимутальный угол) - угол, измеряемый по часовой стрелке в горизонтальной плоскости между определённым направлением, проходящим через ось наклонной скважины, и проекцией оси скважины на горизонтальную плоскость. Азимут вертикальной скважины равен нулю. Если отсчёт азимута производится от географического меридиана, то получают истинный азимут, от магнитного меридиана - магнитный, от произвольного направления на репер -условный;
  • апсидальная плоскость - вертикальная плоскость, проходящая через касательную линию к оси наклонной скважины в данной точке;
  • трасса - положение оси скважины в пространстве;
  • профиль - проекция оси скважины на вертикальную плоскость;
  • план ~ проекция оси скважины на горизонтальную плоскость.

 

В зависимости от пространственного положения скважины подразделяются на:

  • вертикальные;
  • наклонные;
  • горизонтальные и слабонаклонные (с углом наклона до 5 град.);
  • восстающие, пробуренные из подземных горных выработок с углом наклона более 5 град, к горизонту;
  • многозабойные (многоствольные) скважины, в которых из основного ствола забуривается один или несколько дополнительных стволов.

zivv.ru

Буровая скважина и ее элементы

Переводники – для соединения бурильных труб и др. элементов.

5. 5.1.Механизмы для вращения долота.

    5.2. Роторный способ бурения.

    5.3. Забойные двигатели, их типы и конструктивные особенности.

 Ротор – механизм, кот устанавливается  в центре бурильной вышки:

- вращательный механизм, установленный  в центре буровой вышке, кот  обеспечивает (вращение бурильной  колонны, У ротора есть 3 скорости, кот меняется от 80 – 200 об/мин; )

- изменяют направление вращения; служит для полного или частичного  поддержания на весу бурильной  или обсадной колонн; обеспеч грузоподъемность БУ, превышающей вес б/к

Для бурения существует наиболее распространенный тип ротора Р 460, Р 700, Р1250. В процессе бурения часть мощности расходуется  на привод поверхностного оборудования, на вращения б/к и на разрушения г/п долотом. Вращения б/к приводят к значительному осложнению процесса проходки скважин.

 Забойный двигатель – механизм  для вращения долота. Долото привинчивают  к валу двигателя, а его корпус  к колонне бурильных труб. Корпус  не вращается, след-но и бурильная колонна тоже. Вращается вал с долотом: гидравлические (образуют энергию промывочной жидкости в мех для вращения долота – бывают трубные и винтовые; электрические – передают энергию по кабелю, кот вращает вал.

При турбинном бурении долото приводиться  во вращении гидравлическим з/д – турбобуром (м/у долотом и б/к). Турбобур – механизм, представляющий многоступенчатую гидравлическую турбину, к валу кот присоединяется долото. Ступень турбины состоит из ротора и статора.(100-300 шт). статор образует корпус турбобура, ротор передает свое вращение валу, перетекая из ступени в ступень промывочная жидкость отдает часть своей жидкости, мощность, создаваемая каждой ступенью суммируется на валу турбобура, обеспечивая вращение долота.

Трехсекционный шпиндельный турбобур 3 ТСШ. Турбины объединены в три секции двигателя, в каждой секции 100 турбин, шпиндель – секция, в кот внесены все радиальные и осевые опоры и долото привинчивается к валу шпинделя – нижняя секция турбобура. Длина шп – 3 метра. Долото привинчивают к шп.

Турбинные отклонители. Исполз для бурения наклонных и горизонтальных скважин. Они искривляют ствол скважины, отклоняют его от вертикали. Между шп и двигательными секциями осуществл перенос осей, что позволяет искривлять скважину. Чем больше угол перекоса, тем быстрее отклоняют скв от ветрикали, интенсивность искривления выше.

Винтовые забойные двигатели ВЗД. Рабочим телом явл-ся статор и ротор. Статор образует корпус винтобура, представляет собой метал трубку, во внутр пов-ти кот привулканизированна резинно-метал прокладка, обращенная к ротору.  Ротор выполнен из стали с 9 винтовыми зубьями левого направления, расположен эксцентрично относительно оси статора.

При движении ПЖ происходит планетарное  обкатывание ротора по зубъям статора, сохраняется контакт ротора и статора по всей длине, что приводит к образованию области повыш и пониж Р и осуществл рабочий процесс давления. В ЗД имеется шпиндель ( d 127, 172, 195, 240 мм, l= 3-10 м).

Электробуры – забойный двигатель, кот приводится в действие электроэнергией  передаваемой с пов – ти по кабелю, проходящему внутри бурильных труб. Состоит из электродвигателя, шпинделя, системы защиты этих мех-ов от ПЖ.

7. 7.1. Классификация породоразрушающего инструмента по принципу разрушения, по назначению.

     7.2. Конструктивные  особенности долот.

7.1 Долото-инструмент для сплошного разрушения забоя.

Буровые головки – инструмент для разрушения забоя по периферии (отбор керна).

Спец  инструменты – инструмент длч бурения уже пробуренной скважины (расширители, коллибраторы).  - Для работ в обсадной колоне т.е. для ее разбуривания (райберы, фрезеры) Классификация долот по конструкции промывочных устройств делиться на струйные и проточные. В струйных долотах, струйные жид-ти двигаются по нескольким каналам, оснащенных насадками. Скорость движ-ия в насадках увеличивается и достигая забоя струя способствует разрушению горных пор. В проточных долотах струя промывочной жидкости омывает и очищает долото.

7.2 ПО конструктивному исполнению:

- лопастные  ( рекжущие скалывающего типа. Основная деталь – лопасть, приваренная к корпусу.э Существуют 3 и 6 лопастные долота. Чаще лопасти выполнены заостренными и наклоненными к оси долота, укрепляют, армируют спец  матером используют для мягких и средних г/п.d 140, 151, 214, 269. – Шарошечные дробящие скалывающего действия, 90% скв. Изготавливают 2,3,1 , 4 и 6 шарошечные долота, 3 шарош лидируют, основной конструктивный узел – шарошка, кот крепиться на цапфе шарошки оснащены зубцами, кот армируют, использ во всем спекторе бурильных пород, d140, 169, 215, 3 , 295,3  490.

  Алмазные и твердосплавные. Истерающе -  режущего типа, состоят из стального корпуса и алмазоесущей головки изготовленной прессованием истеканием из смеси, спец подобранных твердых сплавов. «Славутич» Диаметры 140, 159, 212, 241, 264 мм.

8. 8.1 Понятие конструкции скв.

    8.2 Основные цели и задачи крепления скв.

    8.3 Типы обсадных колонн и их назначение.

8.1 Конструкция скважины состоит из ствола, пробуренного в горных породах и нескольких обсадных колонн (ОК), закрепленных в этих породах с помощью цемента.

Конструкция скважины характеризуется:

· глубиной (протяженностью) скважины и интервалов под каждую ОК;

· диаметром ствола скважины под каждую ОК;

· количеством ОК, спускаемых в скважину, глубиной их спуска, их длиной, диаметром и интервалами их цементирования.

Обозначение конструкции  скважины

а - профиль скважины , б - рабочая схема конструкции скважины

8.2.Процесс крепления  скважины состоит из двух видов работ:

-спуск в скважину обсадной  колонны;

-цементирование обсадной колонны.

цели крепления скважин:

-закрепление стенок скважины в интервалах неустойчивых горных пород;

-изоляция зон катастрофического поглощения промывочной жидкости и зон возможных перетоков пластовой жидкости по стволу;

-разделение интервалов, где геологические условия требуют применения промывочной жидкости с весьма различной плотностью;

-разобщение продуктивных горизонтов и изоляция их от водоносных пластов;

-образование надежного канала в скважине для извлечения углеводородов или подачи закачиваемой в пласт жидкости;

-создание надежного основания для установки устьевого оборудования нефтегазовой скважины.

Строительство скважины осуществляется в соответствии с проектом ее конструкции.

8.3 Обсадные колонны  различаются по назначению и глубине спуска

  • направление - служит для закрепления устья скважины и отвода изливающегося из скважины бурового раствора в циркуляционную систему, обычно спускается на глубину 3 - 10 м;
  • кондуктор - устанавливается для закрепления стенок скважины в интервалах, представленных разрушенными и выветренными породами, и предохранения водоносных горизонтов - источников водоснабжения от загрязнения; глубина спуска до нескольких сот метров;
  • промежуточная колонна - служит для изоляции интервалов слабосвязанных неустойчивых пород и зон поглощения промывочной жидкости; глубина спуска колонны зависит от местоположения осложненных интервалов;
  • эксплуатационная колонна - образует надежный канал в скважине для извлечения пластовых флюидов или закачки агентов в пласт; глубина ее спуска определяется положением продуктивного объекта; в интервале продуктивного пласта эксплуатационную колонну перфорируют или оснащают фильтром;
  • потайная колонна (хвостовик) - служит для перекрытия некоторого интервала в стволе скважины; верхний конец колонны не достигает поверхности и размещается внутри расположенной выше обсадной колонны; если она не имеет связи с предыдущей колонной, то ее называют «летучкой».

9. 9.1. График совмещённых давлений, его назначение.

    9.2.Понятие эквивалентов давлений.

    9.3.Принципы выбора диаметров обсадных колонн и долот для бурения колонны.

Начинают  с построения графика совместных давлений:

1.График  пластового давления давление  флюида в коллекторах.

2.Горное  давление-обусловлено  весом выше лежащей толще г.п.

где -объемная масса, средневзвешенное толще пород, залегающих в интервале от дневной поверхности до рассматриваемой точки.

3.Давление  гидроразрыва пласта - давление, при которых в горной породе образуются микро и макро трещины, для процесса бурения это не желательно, т.к. приводит к поглащению бурового раствора.

-коэф. Пуассона. Давление столба промывочной жидкости д.б.> , но Pпл.

-Коэффициент аномальности пластового давления

-Давление поглощения или гидроразрыва – давление на стенку скважины, при котором возникает поглощение в пласт всех фаз промывочной жидкости – Pгр.

-Фильтрация промывочной жидкости, когда в пласт поглощается жидкая фаза, а твердая остается на стенке скважины и образует фильтрационную корку.

-Индекс (коэффициент) давления поглощения (гидроразрыва)

12.2 Меры предупреждения  обвалов (осыпей)

1. Бурение в зоне возможных обвалов (осыпей) с промывкой буровым раствором, имеющим минимальный показатель фильтрации и максимально возможно высокую плотность.

2. Правильная организация работ, обеспечивающая высокие механические скорости проходки.

3. Выполнение следующих рекомендаций:

а) бурить скважины по возможности меньшего диаметра;

б) бурить от башмака (нижней части) предыдущей колонны до башмака последующей колонны долотами одного размера;

в) поддерживать скорость восходящего потока в затрубном пространстве не менее 1,5 м/с;

г) подавать бурильную колонну на забой плавно;

д) избегать значительных колебаний плотности бурового раствора;

е) перед подъемом бурильной колонны утяжелять раствор, доводя его плотность до необходимой, если в процессе бурения произошло ее снижение;

ж) не допускать длительного пребывания бурильной колонны без движения.

Меры предупреждения ползучести

-Разбуривание отложений, представленных породами, склонными к ползучести, с промывкой утяжеленными глинистыми растворами.

-Правильная организация  работ, обеспечивающая высокие  механические скорости проходки.

-Использование при бурении  вертикальных скважин такой компоновки  бурильной, колонны, при которой  искривление скважин сводится  к нулю.

-Подъем при цементировании  обсадных колонн цементного раствора  в затрубном пространстве на 50-100 м и выше отложений, которые представлены породами, склонными к ползучести (вытеканию).

-При креплении скважины  обсадной колонной в интервале  пород, склонных к ползучести, установка трубы с повышенной  толщиной стенки для предотвращения  смятия обсадной колонны.

Растворение

Растворение происходит при  прохождении соляных пород. Соляные породы, слагающие стенки скважины, растворяются под действием потока промывочной жидкости.

Устойчивость (по отношению  к растворению) стенки скважины, сложенной  однородными породами, независимо от скорости восходящего потока, может  быть достигнута лишь при условии  полного насыщения бурового раствора солью (соль, содержащаяся в растворе, должна быть такой же, как соль, из которой сложены стенки скважины).

При небольшой мощности неоднородных солей основной мерой предупреждения их растворения является максимальное форсирование режима бурения с последующим  спуском колонны и ее цементирование.

При большой мощности неоднородных солей наиболее надежное средство предотвращения их интенсивного растворения - бурение  с применением безводных буровых  растворов. Хорошие результаты дает использование солестойких буровых  растворов и растворов, приготовленных из палыгорскита.

 12.3 1.Аварии с БК; 2. Прихваты и затяжки колонны труб(обс и бур-х) 3.При креплении скважины; 4. Аварии с ЗД; 5. С долотами; 6. Падение посторонних предметов в скважину.

Под аварией понимают нарушение технологического процесса строительства скважины в результате которых колонна БТ теряет свою подвижность или происходит её поломка. В скважине остаётся бурильный инструмент, для его извлечения требуются спец. работы.

В 95% случаях нарушение исполнителями  требований техники безоп.,бурения и эксплуатации оборудования.

Аварии с бурильной колонной:

Причина-усталость  металла, которое возникает из-за переменных нагрузках.Наиболее часто аварии происходят из-за срыва замковой резьбы. Причина_размывы и износ, постоянное ввинчивание и развинчивание

Прихваты колонны БТ:

Самый многочисленный и тяжелый вид  аварии. Их возникновению способствует наличие в разрезеглинистых пород, склонных к текучести, осыпям и обвалам, растворению пород в промывочн. ж-ти. Присутствуют зоны АВПД.;Тектанические нарушения.

Предупредить  можно за счёт правильного подобранного состава промывочной ж-ти.Особенно эффективны пром ж-ти на У/в основе(нефть , топливо)

При креплении скважины:

Аварии  с обсадными колоннами-прихваты,припуски из-за некачественной подготовки ствола;Слияние обсадных труб в процессе эксплуатации; не качественное цементирование

С ЗД:

Срывы и отвинчивание с резьбы в узлах  двигателей, износ подшипников и  резинометаллических опор в шпинделях  турбобура,ЗД и т.д.

С долотами:

С шарошочными часто отвинчивание долот и их и их поломка с алмазными долотами-заклинка при спуско подъёмных операциях,;Лопостными-отвинчивание и излом лопостей.

13.классификация  скв. по типам профилей. наклонные, горизонтальные и многозабойные скважины. основные понятия и термины наклонно направленного бурения.наклонно-направленное и кустовое бурение.

Классификация скв. По форме траектории:

1.вертикальные

-условно  вертикальные(отход от вертикали  до 50м)

-естественно  искривлённые(до 50 м)

2.искуственно  искривлённые-это скв.в которых искривление ствола производят по заданному плану с доведением забоя до заданной точки.

-наклонно-направленные(ннс)

-горизонтальные  скважины бурят вдоль горизонтального  пласта(гс)

-многозабойные(мзс)

Вертикальные  скважины исп-ся:

1.при  кустовом строительстве скв-н, т.е бурение неск.скв-н с 1-ой бурильной площадки(в нашем районе их5-6)

2.при  вскрытии прод.пластов залегающих по дну озёр болот, рек, природно охр.зон

Горизонтальные  скважины бурят на залежи с трудноизвлекаемыми запасами и на истощённые залежи.

Основные  термины и понятия наклонно-направленного  бурения:

Зенит угла-угол м\у касательной к оси скважины в точке замера и вертикалью (альфа)

Азимут  скважины-(фи)-это угол м\у проекцией касательной на гориз.пл-ть напр-ем на север.

Азимут  отсчит. В направлении час стрелки. Если азимут увеличивается (+) изменение азимута в направление час стрелки (-) уменьшается.

Скорость  искривления характеризуется интенсивностью искривления:

Трехинтервальный профиль:

1.Вертикальный

2.Набор  зенит.угла с отклонителем

3.стабилизации  зенитн.угла или прямолинейного наклона

Под компановкой в нижней части БК (КНБК) понимают набор техн. Ср-в, опред. Направление движения долота, т.е.направление СКВ.

Примерно  100 м от долота.

Компановка для набора зенитн.угла включ.долото, турбинный отклонитель(ТО), УБТ, БТ.

Гл.технич.ср-во позволяют отклонять СКВ.от вертикали-турбинный отклонитель.

Кустовое  строительство СКВ-н:

Бурение до 60 скв, устья к-х размещены на одной технической площадке. Распр-е куст. Бурения объясняется необходимость сохранения плодородных земель.

Расположение  устьев СКВ.на кустовой площадке:

1.куст  скважины располаг. Веером, во все стороны

2.для  предупреждения встречи стволов  определяют очерёдность бурения,  кот.зависит от угла.

Для уменьшения вер-ти встречи стволов мин. Доп. Расстояние м\у устьями на площадке для СКВ.глубиной до 500 м---4м, до1000-874

14.технико-экономические  показатели строительства скважин. Технические показатели.

Продолжительность цикла  строительства

      Tц = Tпс + Тм + Тпб + Тбк + Тис + Тдм

Тц- время цикла бурения строительства скважины целиком, в сутках

Tпс- время подготовки к строительству скв.

Тм- время монтажа бур.установки и всего бур.оборудования

Тпб- время подготовки к бурению

Тбк- время бурения и крепления скважины, календарное время бурения

Тис- время испытания скважины

Тдм- время демонтажа

    • цикловая скорость бурения [м/ст∙м]     Vц = 720 Lс / Тц
  • Календарное время бурения

Тбк = Тпр + Трем + Тосл + Тнпр

Т пр- производительное время бурения

Т рем- время ремонта в  процессе бурения

Тосл- время ликвидации осложнений

Тнпр- непроизводительное время бурения

Тпр = Тб + Тсп + Ткр + Твсп

Тб- время бурения

Тсп- время спуска-подъема

Ткр- время крепления

Т всп-вспомогательное время

  • коммерческая скорость бурения    Vком = 720 Lс / Тк

Vком=[м/ст∙м]      (метры на станко месяц)

Lc – длина скважины

  • техническая скорость бурения    Vтех = 720 Lс / Тпр м/ч
  •  механическая скорость проходки    Vм = Lс / Тб;    [м/час]
  •  рейсовая скорость бурения      Vр = Lс / (Тм + Тспо); [м/час]

Себестоимость строительства  скважины складывается из суммы затрат бурового предприятия на строительство и испытание скважины и на подготовку к ее сдаче заказчику.

В себестоимость скважины входят затраты на материалы, на энергию  и топливо, на заработную плату персонала, амортизационные отчисления и др.

Стоимость метра  проходки

См=[b+R(Тб+Тсп)]/H

b-стоимость долот, Тб-время мех. бурения; Н-глубина скважины

R-рента, стоимость часа работы бур.установки;(на сегодняшний день 10000-20000 р/час)

Себестоимость 1 м проходки есть частное от деления себестоимости строительства на длину ствола скважины.

Экономические показатели:

Себестоимость длины проходки

Себестоимость строительства СКВ.-сумма денежных затрат бурового предприятия на строительство и испытание скважины, на подготовку сдачи заказчику.

(-включает стоимость материалов  израсходованных при строительстве  скважины: обсадные колонны, реагенты, цемент, запчасти, долота, стоимость работ по управлению траекторией, цементированием и т.д

- стоимость топлива и энергии, получаемых со стороны

- з/п персонала

- Амартизационные отчисления, связанные с износом оборудования(БТ, долот, ЗД))

Все затраты делятся на прямые(материал, з/п)и накладные (содержание и управление персонал, цех ремонта)

Себестоимость 1м проходки-частное отделение себестоимости строительства скважины на длину ствола

Прибыль от строительства скважины- разность м/у суммой вырученной от реализации продукции и её себестоимости

15.Документы на строительство скважин

yaneuch.ru


Смотрите также