Hur borras oljegasbrunnar. Hur borras olje- och gasbrunnar? Dokument och utrustning: grundläggande krav

Allmän information om borrning olja och gas brunnar

1.1. GRUNDLÄGGANDE VILLKOR OCH DEFINITIONER

Ris. 1. Delar av brunnsstrukturen

En brunn är en cylindrisk gruva som arbetar utan mänsklig tillgång och har en diameter som är många gånger mindre än dess längd (fig. 1).

Huvudelementen i borrhålet:

Brunnhuvud (1) - skärningspunkt mellan brunnvägen och dagytan

Nedre hål (2) - botten av ett borrhål som rör sig som ett resultat av ett stenskärningsverktygs stöt på berget

Borrhålsväggar (3) - sidoytor borrning brunnar

Borrhålsaxel (6) - en tänkt linje som förbinder centrum av borrhålets tvärsnitt

* Wellbore (5) - utrymmet i tarmarna som upptas av borrhålet.

Höljessträngar (4) - strängar av sammankopplade höljesrör. Om brunnens väggar är sammansatta av stabila bergarter, körs inte höljessträngarna in i brunnen.

Brunnarna fördjupas och förstör berget över hela bottenhålsområdet (fast botten, fig. 2 a) eller längs dess perifera del (ringformig botten, fig. 2 b). I det senare fallet förblir en stenpelare i mitten av brunnen - en kärna, som periodiskt höjs till ytan för direkt studie.

Brunnarnas diameter minskar som regel från huvudet till botten i steg med vissa intervall. Initial diameter olja och gas brunnar överstiger vanligtvis inte 900 mm, och finalen är sällan mindre än 165 mm. Djup olja och gas brunnar varierar inom några tusen meter.

Efter rumslig placering i jordskorpan delas borrhål in (Fig. 3):

1. Vertikal;

2. Böjd;

3. Rätlinjig krökt;

4. Krökt;

5. Rättlinjigt böjd (med en horisontell sektion);

Ris. 3. Rumslig placering av brunnar

Komplicerat krökt.

Olja och gas brunnar borras på land och offshore med hjälp av borrigg. I det senare fallet är borriggar monterade på rack, flytande borrplattformar eller fartyg (fig. 4).

V olja och gas industrier borrar brunnar för följande ändamål:

1. Operativ- för oljeproduktion, gas och gas kondensat.

2. Injektion - för pumpning i produktiv horisont av vatten (mindre ofta luft, gas) för att upprätthålla trycket i reservoaren och förlänga fontänperioden för fältutveckling, öka flödeshastigheten operativ brunnar utrustade med pumpar och luftlyftare.

3. Utforskning - för att identifiera produktiva horisonter, avgränsa, testa och bedöma deras industriella värde.

4. Special - referens, parametrisk, bedömning, kontroll - för att studera den geologiska strukturen i ett okänt område, bestämma förändringar i produktionsformationers reservoaregenskaper, övervaka bildningstryck och framsidan av rörelse mellan olja -vattenkontakt, graden av utveckling av enskilda delar av formationen, termisk påverkan på formationen, säkerställande av förbränning på plats, oljeförgasning, avloppsvattenutsläpp i djupt sittande absorberande skikt etc.

5. Strukturell sökning - för att klargöra positionen som lovande olja-gaslager strukturer enligt de övre markerings- (definierande) horisonterna som upprepar sina konturer, enligt data för att borra små, billigare brunnar med liten diameter.

I dag olja och gas brunnar är dyra kapitalstrukturer som har tjänat i många decennier. Detta uppnås genom att förbinda den produktiva formationen med jordens yta i en tät, stark och hållbar kanal. Emellertid representerar det borrade borrhålet ännu inte en sådan kanal, på grund av instabiliteten hos stenar, närvaron av lager mättade med olika vätskor (vatten, olja, gas och blandningar därav), som står under olika tryck. Under konstruktionen av en brunn är det därför nödvändigt att förankra dess brunn och separera (isolera) formationer som innehåller olika vätskor.

Brunnhålet täcks av speciella rör som kallas höljesrör. En serie höljesrör anslutna i serie med varandra utgör höljessträngen. För brunnsrör används stålrör (Fig. 5).

Skikten mättade med olika vätskor separeras av ogenomträngliga stenar - "täcker". Vid borrning av en brunn störs dessa ogenomträngliga separeringstätningar och möjligheten till interstratala tvärflöden, spontant utflöde av formationsvätskor till ytan, vattning av produktiva lager, förorening av vattenförsörjningskällor och atmosfären, korrosion av höljessträngar som sänks ned i brunnen är skapas.

Vid borrning av en brunn i instabila stenar är intensiva hålrum, talus, stenfall etc. möjliga. I vissa fall blir ytterligare fördjupning av borrhålet omöjligt utan föregående fixering av dess väggar.

För att utesluta sådana fenomen fylls den ringformiga kanalen (det ringformiga utrymmet) mellan borrhålsväggen och höljet som löper in i den med plugg (isolerande) material (fig. 6). Dessa är formuleringar som inkluderar en sammandragande, inerta och aktiva fyllmedel och kemiska reagenser. De bereds i form av lösningar (vanligtvis vatten) och pumpas in i brunnen med pumpar. Av bindemedlen är de mest använda portlandcementen från oljekällor. Därför kallas processen för separering av lager cementering.

Som ett resultat av borrhålsborrning, dess efterföljande fastsättning och separering av lager skapas en stabil underjordisk struktur av en viss konstruktion.

Brunnskonstruktion förstås som en uppsättning data om antalet och storleken (diameter och längd) av fodersträngar, borrhålsdiametrar för varje sträng, cementeringsintervall, samt metoder och intervall för att koppla ihop brunnen med den produktiva formationen (fig. 7) ).

Information om diametrar, väggtjocklekar och stålkvaliteter för höljesrör efter intervall, om höljesrörstyper, Utrustning botten av höljet ingår i konceptet höljesdesign.

Höljessträngar av ett visst ändamål sänks ner i brunnen: riktning, ledare, mellanliggande strängar, operativ Kolumn.

Riktningen sänks ned i borrhålet för att förhindra erosion och kollaps av stenar runt brunnhuvudet vid borrning under en ytstyrning, samt för att ansluta borrhålet till borrslamrensningssystemet. Det ringformade utrymmet bakom riktningen fylls längs hela längden med injekteringsbruk eller betong. Riktningen sänks till flera meters djup i stabila stenar, upp till tiotals meter i träsk och siltiga jordar.

Ledaren täcker vanligtvis den övre delen av den geologiska sektionen, där det finns instabila bergarter, reservoarer som absorberar borrning lösning eller framkallning, tillför formationsvätskor till ytan, dvs. alla dessa intervaller som kommer att komplicera processen med ytterligare borrning och orsaka miljöföroreningar. Ledaren måste nödvändigtvis täcka alla lager som är mättade med färskt vatten.

Ris. 7. Brunnsdesigndiagram

Jiggen används också för att installera ett utblåsningsskydd Utrustning och upphängning av efterföljande höljessträngar. Ledaren sänks ned till flera hundra meters djup. För tillförlitlig separation av skikt, vilket ger tillräcklig styrka och stabilitet, cementeras höljet längs hela sin längd.

Operativ strängen körs in i brunnen för att utvinna olja, gas eller injektion i produktiv horisont av vatten eller gas för att behålla behållartrycket. Cementuppslamningens höjd stiger över toppen av de produktiva horisonterna, liksom en scencementanordning eller en korsning av de övre sektionerna av höljessträngarna i olja och gas brunnarna bör vara minst 150-300 m respektive 500 m.

Mellanliggande (tekniska) kolumner måste sänkas om det är omöjligt att borra till konstruktionsdjupet utan att först separera zonerna för komplikationer (manifestationer, jordskred). Beslutet att köra dem tas efter analys av tryckförhållandet som uppstår under borrning i "brunnsreservoar"-systemet.

Om trycket i brunnen Pc är lägre än formationstrycket Рпл (trycket av vätskorna som mättar formationen), kommer vätskorna från formationen att strömma in i brunnen och en manifestation kommer att inträffa. Beroende på intensiteten åtföljs manifestationer av självhällande vätska ( gas) vid brunnhuvudet (överflöden), utblåsningar, öppna (okontrollerade) flödande. Dessa fenomen komplicerar processen med att bygga brunnar, utgör ett hot om förgiftning, bränder och explosioner.

När trycket i brunnen stiger till ett visst värde, kallat trycket vid absorptionens början Ploss, kommer vätskan från brunnen in i formationen. Denna process kallas absorption borrning lösning. Pogl kan vara nära eller lika med reservoartrycket, och ibland närmar det sig värdet av vertikalt bergtryck, bestämt av vikten av bergarterna ovanför.

Ibland åtföljs förluster av vätskeflöden från en reservoar till en annan, vilket leder till förorening av vattenförsörjningskällor och produktiva horisonter. En minskning av vätskenivån i brunnen på grund av absorption i en av reservoarerna orsakar en minskning av trycket i den andra reservoaren och möjligheten till manifestationer från den.

Trycket vid vilket naturliga slutna sprickor öppnas eller nya bildas kallas trycket för hydraulisk sprickbildning, Pgrp. Detta fenomen åtföljs av en katastrofal absorption borrning lösning.

Det är karakteristiskt att i många olja och gas regioner, är reservoartrycket Рпл nära det hydrostatiska trycket för sötvattenkolonnen Рг (nedan helt enkelt det hydrostatiska trycket) med höjden Нж, lika med djupet Нп, på vilken den givna formationen ligger. Detta beror på det faktum att vätsketrycket i reservoaren ofta orsakas av trycket från kantvatten, vars laddningsområde har en förbindelse med dagytan på betydande avstånd från fältet.

Eftersom de absoluta värdena för tryck beror på djupet H är det mer bekvämt att analysera deras förhållanden med hjälp av värdena för de relativa trycken, som är förhållandena för de absoluta värdena för motsvarande tryck till det hydrostatiska trycket Pr, dvs:

Rpl * = Rpl / Rg;

Ргр * = Ргр / Рг;

Рпогл * = Рпогл / Рг;

Ргрп * = Ргрп / Рг.

Här Рпл - reservoartryck; Ргр - hydrostatiskt tryck av borrslam; Рпогл - tryck i början av absorptionen; Ргрп - hydrauliskt spricktryck.

Det relativa reservoartrycket Ppl * kallas ofta för abnormitetskoefficienten Ka. När Рпл * är ungefär lika med 1,0, anses behållartrycket normalt, med Рпл * mer än 1,0 - onormalt högt (onormalt högt tryck) och med пл * mindre än 1,0 - onormalt lågt (AIPP).

En av förutsättningarna för en normal okomplicerad borrprocess är förhållandet

a) Rpl *< Ргр* < Рпогл*(Ргрп*)

Borrprocessen är komplicerad om det relativa trycket av någon anledning är i förhållandet:

b) Ppl *> Pgr *< Рпогл*

eller

c) Rpl *< Ргр* >Рпогл * (Ргрп *)

Om relation b) är sann, observeras endast manifestationer, om c), observeras också manifestationer och absorptioner.

Mellankolonner kan vara fasta (de sänks från munnen till botten) och inte fasta (når inte munnen). De senare kallas skaft.

Det är allmänt accepterat att en brunn har en enkelkolonnstruktur om mellanpelare inte körs in i den, även om både riktningen och ledaren är sänkta. Med en mellanliggande sträng har brunnen en tvåsträngad struktur. När det finns två eller flera tekniska strängar betraktas brunnen som flera strängar.

Brunnskonstruktionen är inställd enligt följande: 426, 324, 219, 146 - höljesdiametrar i mm; 40, 450, 1600, 2700 - höljets löpdjup i m; 350, 1500 - injekteringsgödselnivå bakom fodret och operativ kolumn i m; 295, 190 - bitsdiametrar i mm för borrhål för 219 - och 146 - mm strängar.

1.2. BORNINGSMETODER

Brunnar kan borras med mekaniska, termiska, elektriska impulser och andra metoder (flera dussin). Endast mekaniska borrmetoder - slagverk och roterande - är dock industriella tillämpningar. Resten har ännu inte lämnat det experimentella utvecklingsstadiet.

1.2.1. KONSEKVENSBORNING

Slagborrning. Av alla dess sorter är slagborrning den mest utbredda (fig. 8).

Borrsträngen, som består av en borrkrona 1, en slagstång 2, en glidande skjuvstång 3 och ett replås 4, sänks ned i brunnen på ett rep 5, som böjer sig runt block 6, avdragsrulle 8 och en styrrulle 10, lindas upp från trumman 11 på borrigg ... Borrsträngens sänkningshastighet styrs av bromsen 12. Block 6 är installerat på toppen av masten 18. För att dämpa vibrationer som uppstår under borrning används stötdämpare 7.

Veven 14 med hjälp av vevstången 15 vibrerar balansramen 9. När ramen sänks drar startrullen 8 repet och höjer borren ovanför botten. När ramen höjs sänks repet, projektilen faller, och när mejseln träffar berget förstörs den senare.

När borrhålet blir djupare förlängs repet genom att det lindas av trumman 11. Borrhålets cylindriska egenskaper säkerställs genom att man vrider borrkronan som ett resultat av att repet rullas av under belastning (medan man lyfter borrsträngen) och vrider det när man tar bort lasten ( när bettet träffar stenen).

Effekten av bergförstöring under slagborrning är direkt proportionell mot borrmassan, fallhöjden, fallets acceleration, antalet slag av biten mot bottenhålet per tidsenhet och är omvänt proportionell mot kvadraten av borrhålets diameter.

Vid borrning av frakturerade och viskösa formationer är bitstopp möjligt. För att frigöra biten i borrsträngen används en skjuvstång, gjord i form av två långsträckta ringar, anslutna till varandra som kedjelänkar.

Borrningsprocessen blir desto effektivare, desto mindre motstånd mot borrkronan tillhandahålls av borrspånen som ackumuleras i botten av brunnen, blandad med formationsvätskan. I frånvaro eller otillräckligt inflöde av formationsvätska in i brunnen från brunnhuvudet tillsätts vatten periodiskt. Enhetlig fördelning av sticklingar partiklar i vattnet uppnås genom periodisk striding (höja och sänka) borrning projektil. Eftersom förstörelsen av berget (skär) ackumuleras vid bottenhålet, blir det nödvändigt att rengöra brunnen. För att göra detta, med hjälp av trumman, lyfts borren från brunnen och tjuven 13 sänks upprepade gånger ner i den på repet 17, som rullas av från trumman 16. Det finns en ventil i botten av tjuven. När tjuven är nedsänkt i uppslamningsvätskan öppnas ventilen och tjuven fylls med denna blandning; när tjuven lyfts stängs ventilen. Slamvätskan som lyfts upp till ytan hälls i en uppsamlingsbehållare. För att rengöra brunnen helt måste du köra bailer flera gånger i rad.

Efter rengöring av bottenhålet sänks en borr i brunnen och borrningen fortsätter.

Med en chock borrning brunnen är vanligtvis inte fylld med vätska. För att undvika bergkollaps från dess väggar sänks därför en höljessträng, bestående av metallhöljesrör anslutna till varandra med hjälp av trådar eller svetsning. När brunnen fördjupas skjuts höljet till botten och förlängs (ökas) periodiskt med ett rör.

Effektmetoden har inte tillämpats på mer än 50 år. olja och gas Rysslands industrier. Dock i utforskningen borrning vid placeravlagringar, under tekniska och geologiska undersökningar, borrning vattenbrunnar etc. hittar sin tillämpning.

1.2.2. ROTERANDE BORNING AV BRUNNAR

Vid rotationsborrning sker bergnedbrytning som ett resultat av den samtidiga verkan av belastning och vridmoment på borrkronan. Under belastningens verkan tränger biten in i berget och under påverkan av vridmomentet klyver den.

Det finns två typer av roterande borrning - roterande och nedåtgående borrning.

Vid rotationsborrning (fig. 9) överförs kraften från motorerna 9 genom vinschen 8 till rotorn 16 - en speciell rotationsmekanism installerad ovanför brunnshuvudet i mitten av riggen. Rotorn roterar borrning borrsträng och lite skruvad på den 1. Borrsträngen består av ett ledande rör 15 och 6 borrrör 5 skruvade på det med en speciell underdel.

Vid roterande borrning sker därför fördjupningen av biten i berget när den roterande borrsträngen rör sig längs borrhålets axel och när borrning med borrhålsmotor - ej roterande borrning kolumner. Roterande borrning kännetecknas av spolning

På borrning med en motor i borrhålet skruvas bit 1 fast på axeln, och borrsträngen skruvas på motorhuset 2. När motorn går, roterar dess axel med biten och borrsträngen mottar motorhusets reaktiva vridmoment , som dämpas av en icke-roterande rotor (en speciell plugg är installerad i rotorn).

Lerpump 20, driven av motor 21, pumpar borrvätska genom ett grenrör (rörledning högt tryck) 19 i en stigare - rör 17, vertikalt installerat i tornets högra hörn, sedan i en flexibel borrslang (hylsa) 14, svängning 10 och in i borrning kolumn. Efter att ha nått biten passerar borrvätskan genom hålen i den och stiger upp till ytan längs det ringformiga utrymmet mellan borrhålsväggen och borrsträngen. Här i systemet med tankar 18 och rengöringsmekanismer (visas inte i figuren) borrning lösningen rengörs från sticklingar, går sedan in i mottagande tankar 22 för borrpumpar och pumpas återigen in i brunnen.

För närvarande används tre typer av borrmotorer - en turbodrill, en skruvmotor och en elektrisk borr (den senare används extremt sällan).

Vid borrning med en turbodrill- eller skruvmotor omvandlas den hydrauliska energin från flödet av borrvätska som rör sig nedåt borrsträngen till mekanisk energi på axeln på borrhålsmotorn som biten är ansluten till.

Vid borrning med elektrisk borrmaskin Elektrisk energi levereras med kabel, vars sektioner är monterade inuti borrning sträng och omvandlas av en elmotor till mekanisk energi på axeln, som överförs direkt till biten.

När brunnen fördjupas tråkig en sträng, upphängd från ett kedjelyftsystem, bestående av ett kronblock (ej visat i figuren), rörblock 12, krok 13 och vajer 11, matas in i brunnen. När kellyen 15 kommer in i rotorn 16 till sin fulla längd, slå på vinschen, höj borrsträngen till kellyens längd och häng upp borrsträngen med kilar på rotorbordet. Sedan skruvas det ledande röret 15 ihop med sviveln 10 och sänks ner i ett borrhål (ett hölje rör som tidigare installerats i en speciellt borrad lutningsbrunn) med en längd lika med det ledande rörets längd. Borrhålet borras i förväg i riggens högra hörn ungefär mitt på avståndet från mitten till dess ben. Därefter förlängs (byggs upp) borrsträngen genom att skruva på den en två- eller tre-rörs plugg (två eller tre borrör skruvade ihop), ta bort den från kilarna, sänk ner i brunnen under längden på plugg, upphängd med kilar på rotorbordet, lyft från borr ett ledande rör med en svivel, skruva fast det i borrsträngen, frigör borrsträngen från kilar, ta ner biten till botten och fortsätt borrning.

För att byta ut en sliten bit dras hela borrsträngen ur brunnen och sänks sedan igen. Sänk- och lyftoperationer utförs också med hjälp av ett kättingtelfersystem. När vinschens trumma roterar lindas vajern på trumman eller lindas upp från den, vilket säkerställer att lyftblocken och kroken lyfts eller sänks. Till den senare är en upphöjd eller sänkt borrsträng upphängd med hjälp av länkar och en hiss.

När du lyfter skruvas BC:n av på ljusen och installeras inuti tornet med de nedre ändarna på ljusstakarna, och de övre ändarna lindas av de speciella fingrarna på balkongen till den ridande arbetaren. BK sänks ner i brunnen i omvänd ordning.

Sålunda avbryts arbetet med borrkronan i botten av brunnen av förlängningen av borrsträngen och löser ut för att byta ut den utslitna borrkronan.

Som regel är de övre delarna av brunnssektionen lätt eroderade avlagringar. Därför är en axel (hål) konstruerad för att borra en brunn till stabila stenar (3-30 m) och rör 7 eller flera skruvade rör (med ett utskuret fönster i den övre delen) sänks in i det, 1-2 m längre än hålets djup. Ringen är cementerad eller betongad. Som ett resultat stärks brunnhuvudet på ett tillförlitligt sätt.

Ett kort metallspår svetsas till fönstret i röret, längs vilket borrvätskan under borrningen styrs in i tankens 18 system och sedan passerar genom rengöringsmekanismer (visas inte i figuren) och kommer in i mottagningstanken 22 av lerpumpar.

Röret (rörsträngen) 7 installerat i gropen kallas riktning. Inställning av riktning och ett antal annat arbete utfört innan start borrningär förberedande. Efter att de är slutförda, en handling av inträde i utnyttjande borrigg och börja borra en brunn.

Genom att borra instabila, mjuka, spruckna och kavernösa bergarter, komplicerar processen borrning(vanligtvis 400-800 m), täck dessa horisonter med en ledare 4 och cementera det ringformiga utrymmet 3 till mynningen. Med ytterligare fördjupning kan även horisonter påträffas, som också är föremål för isolering, sådana horisonter överlappas av mellanliggande (tekniska) höljessträngar.

Efter att ha borrat brunnen till designdjupet, sänkt och cementerad operativ kolumn (EC).

Därefter knyts alla höljessträngar vid brunnshuvudet till varandra med hjälp av en special Utrustning... Sedan stansas flera tiotals (hundratals) hål mot den produktiva formationen i EC och cementstenen, genom vilka, i processen för testning, utveckling och efterföljande exploatering av olja (gas) kommer att strömma in i brunnen.

Kärnan i brunnutvecklingen reduceras till det faktum att trycket i kolumnen med borrslam i brunnen blir mindre än formationstrycket. Som ett resultat av det skapade tryckfallet kommer olja ( gas) från formationen börjar strömma in i brunnen. Efter komplexet forskning fungerar brunnen överlämnas till utnyttjande.

För varje brunn anges ett pass, där dess struktur, munens placering, bottenhål och rumslig position axel enligt data för riktningsmätningar av dess avvikelser från vertikalen (zenitvinklar) och azimut (azimutvinklar). De senare uppgifterna är särskilt viktiga för klusterborrning av riktade brunnar för att undvika att borrhålet borras in i borrhålet i en tidigare borrad eller redan arbetande brunn. Den faktiska avvikelsen av ansiktet från designen får inte överstiga de angivna toleranserna.

Borrning måste utföras i enlighet med lagarna om arbetsskydd och miljö. Anläggning av en plats för en borrigg, vägar för förflyttning av en borrigg, tillfartsvägar, kraftledningar, kommunikationer, rörledningar för vattenförsörjning, insamling olja och gas, jordlador, avloppsreningsanordningar, slamavfall bör endast utföras på det territorium som särskilt utsetts av relevanta organisationer. Efter slutförandet av konstruktionen av en brunn eller ett kluster av brunnar måste alla gropar och diken återfyllas, hela platsen för borrplatsen måste återställas (återvinnas) så mycket som möjligt för ekonomiskt bruk.

1.3. KORT BORNINGSHISTORIK OLJA OCH GAS VÄL

De första brunnarna i mänsklighetens historia borrades med slagrepmetoden år 2000 f.Kr. brytning pickles i Kina.

Fram till mitten av 1800-talet olja bröts i små mängder, främst från grunda brunnar nära dess naturliga utlopp till ytan. Sedan andra hälften av 1800 -talet har efterfrågan på olja började öka i samband med den utbredda användningen av ångmaskiner och utvecklingen på deras grundval av industrin, som krävde stora mängder smörjmedel och kraftfullare än talgljus, ljuskällor.

Forskning senare år fann att den första väl på olja borrades för hand med roterande metod på Apsheron-halvön (Ryssland) 1847 på initiativ av V.N. Semenova. Den första brunnen i USA olja(25m) borrades i Pennsylvania av Edwin Drake 1959. Detta år anses vara början på utvecklingen oljeproducerande industrin i USA. Rysslands födelse olja industrin brukar räknas från 1964, då i Kuban i dalen vid Kudakofloden A.N. Novosiltsev började borra den första brunnen kl olja(55 m djup) med mekanisk slagborrning.

I början av 1800- och 1900 -talet uppfanns diesel- och bensinförbränningsmotorer. Deras införande i praktiken ledde till en snabb utveckling av världen oljeproducerande industri.

År 1901 användes roterande borrning först i USA med bottenhålstvätt med ett cirkulerande vätskeflöde. Det bör noteras att avlägsnandet av sticklingar genom en cirkulerande vattenström uppfanns 1848 av den franske ingenjören Fauvelle och var den första att använda denna metod när man borrade en artesisk brunn i klostret St. Dominica. I Ryssland borrades den första brunnen med rotationsmetoden 1902 till ett djup av 345 m i Grozny -regionen.

Ett av de svåraste problemen som uppstod vid borrning av brunnar, särskilt med den roterande metoden, var problemet med att täta det ringformiga utrymmet mellan höljesrören och brunnhålets väggar. Detta problem löstes av den ryske ingenjören A.A. Bogushevsky, som utvecklade och patenterade 1906 en metod för att pumpa cementgödsel in i höljet med dess efterföljande förskjutning genom höljet (skon) av höljet in i ringen. Denna metod för cementering spred sig snabbt i inhemsk och utländsk praxis. borrning.

År 1923 tog en examen från Tomsk Technological Institute M.A. Kapelyushnikov i samarbete med S.M. Volokh och N.A. Korneev uppfann en hydraulmotor i borrhålet - en turbodrill, som bestämde ett helt nytt sätt att utveckla teknik och teknik borrning olja och gas brunnar. År 1924 borrades världens första brunn i Azerbajdzjan med en enstegs turbodrill, som fick namnet Kapelyushnikovs turbodrill.

Turbodrillar har en speciell plats i utvecklingshistorien. borrning lutande brunnar. För första gången borrades en avvikande brunn med turbinmetoden 1941 i Azerbajdzjan. Förbättringen av sådan borrning gjorde det möjligt att påskynda utvecklingen av fält som ligger under havsbotten eller under mycket robust terräng (träsk i västra Sibirien). I dessa fall borras flera lutande brunnar från en liten plats, vars konstruktion kräver betydligt lägre kostnader än byggandet av platser för varje borrplats. borrning vertikala brunnar. Denna metod för brunnskonstruktion kallas klusterborrning.

Åren 1937-40. A.P. Ostrovsky, N.G. Grigoryan, N.V. Aleksandrov och andra utvecklade designen av en helt ny motor i borrhålet - en elektrisk borrmaskin.

I USA, 1964, utvecklades en enkelpassad hydraulisk skruvhålsmotor och 1966 i Ryssland utvecklades en flerpassskruvmotor som gör det möjligt att borra riktade och horisontella brunnar för olja och gas.

I västra Sibirien, den första brunnen som gav en kraftfull fontän av naturligt gas Den 23 september 1953 borrades den nära byn. Berezovo i norra delen av Tyumen-regionen. Här, i Berezovsky-distriktet, föddes 1963. gasproducerande industri i västra Sibirien. Den första oljebrunnen i västra Sibirien rann ut den 21 juni 1960 i Mulym'inskaya -området i Konda -avrinningsområdet.

För de flesta människor innebär det att ha sin egen olje- eller gasbrunn att lösa ekonomiska problem resten av livet och leva utan att tänka på någonting.
Men är det så lätt att borra en brunn? Hur fungerar det? Tyvärr är det få som ställer denna fråga.

Borrbrunn 39629G ligger mycket nära Almetyevsk, i byn Karabash. Efter nattregnet, runt i dimman och framför bilen, sprang kaniner då och då.

Och slutligen dök borriggen själv upp. Där väntade borrmannen redan på oss - huvudpersonen på platsen, han fattar alla operativa beslut och ansvarar för allt som händer under borrningen, liksom chefen för borravdelningen.

I grunden kallas borrning förstörelse av stenar i botten (vid den lägsta punkten) och extraktion av förstörda stenar till ytan. En borrigg är ett komplex av maskiner som en oljeplattform, lerpumpar, lerengöringssystem, generatorer, bostäder etc.

Borrplatsen, där alla element är belägna (vi kommer att prata om dem nedan), är en zon rensad från ett bördigt jordlager och täckt med sand. Efter avslutat arbete återställs detta lager och därmed orsakas ingen betydande skada på miljön. Ett lager av sand krävs, eftersom lera under de första regnen kommer att bli en ogenomtränglig uppslamning. Jag såg själv hur många ton Uraler fastnade i en sådan vätska.
Men först saker först.

Vid brunn 39629G installeras en rigg (egentligen ett torn) SBU-3000/170 (stationär borrigg, maximal lyftkapacitet 170 ton). Maskinen är tillverkad i Kina och kan jämföras med vad jag sett tidigare. Borriggar tillverkas också i Ryssland, men kinesiska riggar är billigare både i inköp och i underhåll.

Klusterborrning utförs på denna plats, vilket är typiskt för horisontella och riktade brunnar. Denna typ av borrning innebär att brunnhuvudena ligger på nära avstånd från varandra.
Därför är borriggaren utrustad med ett självskjutande skensystem. Systemet fungerar enligt "push-pull" -principen och maskinen rör sig som av sig själv med hjälp av hydraulcylindrar. Det tar ett par timmar att förflytta sig från en punkt till en annan (de första tiotals metrarna) med alla åtföljande operationer.

Vi stiger till borrplattformen. Det är här det mesta av borrmaskinernas arbete sker. Bilden visar borrsträngens rör (vänster) och hydraultången, med hjälp av vilken strängen förlängs med nya rör och fortsätter borrningen. Borrning sker tack vare lite i slutet av strängen och rotation, som överförs av en rotor.

Jag blev särskilt glad arbetsplats borrare. En gång i Komi -republiken såg jag en borrmaskin som kontrollerade alla processer med hjälp av tre rostiga spakar och sin egen intuition. För att flytta spaken från sin plats hängde han bokstavligen på den. Som ett resultat träffade borrkroken nästan honom.
Här är borren som kaptenen på ett rymdskepp. Han sitter i en isolerad cockpit omgiven av bildskärmar och styr allt med en joystick.

Självklart värms stugan på vintern och kyls på sommaren. På taket, även glas, finns dessutom ett skyddande nät om något faller från en höjd och en torkare för rengöring av glaset. Det senare orsakar genuin glädje bland borrarna :)

Vi klättrar upp!

Utöver rotorn är riggen utrustad med ett toppdrivsystem (tillverkat i USA). Detta system kombinerar ett kranblock och en rotor. I grova drag är detta en kran med en elmotor kopplad till den. Det övre drivsystemet är bekvämare, snabbare och modernare än rotorn.

Video om hur toppdrivsystemet fungerar:

Tornet erbjuder en utmärkt utsikt över platsen och omgivningen :)

Förutom vacker utsikt, på toppen av borrplatsen, kan du hitta en ridpombur (assisterande borrare) arbetsplats. Hans ansvar omfattar rörinstallationsarbete och allmän tillsyn.

Eftersom ryttaren är på arbetsplatsen under hela 12-timmarsvakten och i alla väder och vilken tid på året som helst, är ett uppvärmt rum utrustat för honom. Detta har aldrig hänt på de gamla tornen!

I nödfall kan ryttaren evakueras med hjälp av en vagn:

När brunnen borras spolas brunnhålet flera gånger från det borrade berget (sticklingar) och en höljessträng, som består av många rör tvinnade ihop, sänks ner i den. Ett typiskt hölje-ID är 146 millimeter. Borrhålslängden kan nå 2-3 kilometer eller mer. Sålunda överskrider brunnens längd dess diameter med tiotusentals gånger. Ungefär samma proportioner har till exempel en bit vanlig tråd 2-3 meter lång.

Rör matas genom en speciell ränna:

Efter att ha kört höljet spolas brunnen igen och cementering av det ringformiga utrymmet (utrymmet mellan brunnens vägg och höljet) börjar. Cement matas till botten och skjuts in i ringröret.

Efter att cementen härdat kontrolleras den med en sond (en enhet som sänks ner i brunnen) av ACC - akustisk kontroll av cementering, brunnen är trycksatt (tätheten kontrolleras), om allt är OK, fortsätter borrningen - ett cementmunstycke borras ut i botten och borrkronan går vidare.

Bokstaven "g" i brunnstallet 39629G betyder att brunnhålet är horisontellt. Från brunnshuvudet till en viss punkt borras brunnen utan avvikelse, men sedan med hjälp av en svängbar avledare och/eller en roterande avledare går den till horisontalplanet. Det första är ett svängbart rör och det andra är en riktningsmunstycksbit som avböjs av lertrycket. Vanligtvis, på bilderna, avböjningen av stammen avbildas nästan i en vinkel på 90 grader, men i verkligheten är denna vinkel cirka 5-10 grader per 100 meter.

Specialpersoner - "skurkar" eller telemetriingenjörer tittar på för att säkerställa att brunnhålet går dit det behövs. Enligt indikationerna på bergarternas naturliga radioaktivitet, motstånd och andra parametrar kontrollerar och korrigerar de borrningsförloppet.

Schematiskt ser det hela ut så här:

Varje manipulation med något i botten (botten) av brunnen förvandlas till en mycket spännande upplevelse. Om du av misstag tappar ett verktyg, en pump eller flera rör i en brunn, är det mycket möjligt att den tappade aldrig kommer att nås, varefter du kan sätta stopp för en brunn värd tiotals eller hundratals miljoner rubel. Genom att gräva i fall och reparationshistoria kan du hitta riktiga brunnar-pärlor, på vilka det finns en pump, på vilken det finns ett fiskeverktyg (för att ta bort pumpen), ovanpå vilken det finns en verktyg för att utvinna fisk
nytt verktyg. När jag var i brunnen tappade de till exempel en slägga :)

För att olja överhuvudtaget ska komma in i brunnen måste hål göras i höljet och cementringen bakom det, eftersom de skiljer reservoaren från brunnen. Dessa hål är gjorda med formade laddningar; de är i huvudsak desamma som till exempel antitank, bara utan kåpa, eftersom de inte behöver flyga någonstans. Laddningarna genomborrar inte bara höljet och cementen, utan även själva bergskiktet några tiotals centimeter djupt. Hela processen kallas perforering.

För att minska friktionen hos verktyget, avlägsnande av förstört berg, förhindra splittring av borrhålsväggarna och kompensera för skillnaden i reservoartryck och tryck vid brunnshuvudet (i botten är trycket flera gånger högre), fylls brunnen med borrvätska. Dess sammansättning och densitet väljs beroende på snittets karaktär.
Borrvätskan pumpas av en kompressorstation och måste kontinuerligt cirkuleras i brunnen för att undvika att borrhålets väggar krossas, att verktyget fastnar (situationer då strängen är blockerad och det är omöjligt att rotera eller dra ut den - detta är en av de vanligaste olyckorna vid borrning) och annat.

Vi går ner från tornet, vi går för att titta på pumparna.

Under borrningen bär borrvätskan sticklingar (borrade berg) till ytan. Genom att analysera borrarna kan borrare och geologer dra slutsatser om de bergarter som brunnen för närvarande passerar genom. Sedan måste lösningen rengöras från slam och skickas tillbaka till brunnen för att arbeta. För detta är ett system av reningsverk och en "lada" utrustad, där det rengjorda slammet förvaras (ladan syns på föregående bild till höger).

Lösningen på den vibrerande silen tas först - de separerar de största fraktionerna.

Sedan passerar lösningen genom slammet (vänster) och sandavskiljare (höger):

Slutligen avlägsnas den finaste fraktionen med hjälp av en centrifug:

Därefter kommer lösningen in i tankblocken, om det behövs återställs dess egenskaper (densitet, sammansättning etc.) och därifrån pumpas den tillbaka i brunnen med hjälp av en pump.
Kapacitivt block:

Lerpump (tillverkad i Ryska federationen!). Den röda på toppen är en hydraulisk kompensator, den jämnar ut pulseringen av lösningen på grund av mottryck. Vanligtvis på borriggar finns det två pumpar: en fungerar, den andra är en reserv i händelse av ett haveri.

Hela denna pumpanläggning sköts av en person. På grund av ljudet från utrustningen måste han bära öronproppar eller hörselskydd under hela skiftet.

"Och hur är det med borrmaskinernas dagliga liv?" - du frågar. Vi missade inte heller det här ögonblicket!
På denna sida arbetar borrare på korta skift på 4 dagar, pga borrning utförs nästan inom staden, men bostadsmoduler skiljer sig praktiskt taget inte från dem som används till exempel i Arktis (kanske till det bättre).

Det finns totalt 15 släpvagnar på webbplatsen.
Några av dem är bostäder, borrare bor i dem för 4 personer. Släpvagnarna är uppdelade i en vestibul med klädhängare, tvättställ och skåp samt själva vardagsrummet.

Dessutom finns ett badhus och ett kök -matrum i separata släpvagnar (i den lokala slangen - "balkar"). I den senare åt vi en härlig frukost och diskuterade detaljerna i arbetet. Som jag genast ville bo i Almetyevsk ... Var uppmärksam på priserna!

Vi tillbringade ca 2,5 timmar vid borriggen och jag var återigen övertygad om att en så svår och farligt företag hur borrning och oljeproduktion i allmänhet bara kan vara goda människor... De förklarade också för mig att dåliga människor inte stannar här.

Vänner, tack för att ni läste till slutet. Förhoppningsvis har du nu en lite bättre uppfattning om borrprocessen. Om du fortfarande har frågor, ställ dem i kommentarerna. Jag själv eller med hjälp av experter - jag kommer definitivt att svara!

Idag är dessa de viktigaste Naturliga resurser, som behövs för hela mänsklighetens liv. Olja spelar en särskild roll i bränsle- och energibalansen; den används för att tillverka motorbränslen, lösningsmedel, plast, tvättmedel och mycket mer. Gas används främst som källa för uppvärmning, matlagningsbränsle, maskinbränsle och råvara för tillverkning av olika organiska ämnen. Det är därför deras gruvdrift har blivit den största industrin i världen. För att utvinna dessa mineraler, som ligger djupt under jorden, behöver du oljegasbrunn.

1 - höljesrör;

2 - cementsten;

4 - perforering i höljet och cementstenen;

I - riktning;

II - ledare;

III - mellanliggande kolumn;

IV - produktionshölje.

Vad det är?

En brunn är ett cylindriskt hål i marken med markväggar förstärkta med en speciell lösning, där en person inte har tillgång. Längden sträcker sig från flera meter till flera kilometer, beroende på djupet av mineralfyndigheterna.

Byggandet av en gasbrunn är processen att skapa en gruva som arbetar i marken. En högkvalitativ process kräver kraftfulla borriggar. Idag är hälften av riggarna dieseldrivna. De är mycket praktiska att använda i avsaknad av elektricitet. Deras makt förbättras ständigt av tillverkare. Man måste komma ihåg att processen för förstörelse av stenar är högteknologisk, vilket kräver högkvalitativ utrustning och kvalificerade specialister.

Well och dess komponenter

Vad är och hur skiljer det sig från gruvor och brunnar? Om det behövs kan människor gå ner i gruvor eller brunnar, men de kommer inte att ha tillgång till brunnen. Dessutom är längden större än diametern. Av ovanstående kan vi dra slutsatsen att en brunn är en cylindrisk gruva som arbetar utan att människor kommer åt den.

Oljegasbrunn består av munnen - det här är den övre delen av den, stammen är väggarna och den nedre delen är botten. Själva konstruktionen består av flera delar. Dessa delar är guider, ledare och produktionssträngar. Borra en olje- och gasbrunn måste utföras effektivt så att markskikten inte urholkas under ytterligare exploatering. Därför, efter installationen av styrpelaren, cementeras utrymmet mellan jorden och rörväggen noggrant. Detta är särskilt viktigt, eftersom aktivt, sött vatten passerar genom de övre lagren av jorden. Nästa process är att bygga en ledare. Detta är pelarnas nedstigning till ett ännu större djup och återigen cementeringen av utrymmet mellan dem och jorden. Sedan slutförs alla dessa operationer genom att köra produktionssträngen till botten och igen cementeras hela utrymmet från botten till brunnhuvudet. Detta ger ett bra skydd mot delaminering av markskikt och grundvatten.

Typer av minarbeten

Oljekonstruktion gasbrunnar uppdelat i:

• Horisontell
• Vertikal
• Sned
• Flerpipigt
• Flerhål

Klassificering efter syfte

Var och en har sitt eget syfte, nedan kommer vi att överväga vilka kategorier de är indelade i:

• sökmotorer
• utforskande
• operativ

De vanligaste är vertikala. När de är installerade överstiger inte lutningsvinkeln från vertikalen 5 grader. Om det överstiger, kallas det lutande. Den horisontella har en lutningsvinkel på 80 till 90 grader från vertikalen, men eftersom det inte är meningsfullt att borra med en sådan lutning, genomborrar de en vanlig brunn eller en lutande, och sedan lanseras själva brunnhålet längs den önskade banan . Design innebär användning av fler-fat och flerhålsstrukturer. Skillnaden är att den multilaterala har flera stammar, som förgrenar sig från en punkt ovanför det produktiva jordlagret. Och den multilaterala har flera ansikten, medan grenpunkten är lägre.

Borra en gasbrunn

Det kommer inte att klara sig utan prospektering, eftersom det låter dig klargöra mineralreserver och samla in data för att utarbeta ett projekt för utveckling av en fyndighet.

Den viktigaste delen av gasproduktionsarbetet är den operativa "gropen", eftersom det är med hjälp av den som denna magiska process för olje- och gasproduktion äger rum. Operativt kan i sin tur delas in i flera undertyper, till exempel:

• Mining main
• Ansvarsfrihet
• Boka
• Beräknad
• Kontrollera
• Speciell anledning
• Inhoppare

Alla spelar en stor roll i detta komplex av gasproduktion. De första är avsedda direkt för gasproduktion. Injektion - för att upprätthålla det erforderliga trycket i produktiva formationer. Reserv - används för att stödja huvudfonden när reservoaren är heterogen. Uppskattning och kontroll används för att övervaka förändringar i tryck i formationerna, dess mättnad och klargöra dess gränser. Särskilda ändamål krävs för att samla industrivatten och eliminera industriellt vatten. Och back-ups behövs vid slitage av de huvudsakliga produktionen och injektions.

Borrmetoder

Experter identifierar flera metoder för oljeborrning.

• roterande - är en av de mest använda borrmetoderna. En bit går djupt ner i berget som roterar samtidigt med borrrören. Rotary borrhastighet beror direkt på bergens styrka och deras motståndsindex. Populariteten för denna metod beror på det faktum att det är möjligt att justera värdet på rökmomentet beroende på styrka och densitet hos stenar och jordar. Dessutom kan roterande borrningar motstå ganska tunga belastningar under en långsiktig arbetsprocess;
• turbin - huvudskillnaden mellan denna metod och den roterande är användningen av en bit, som fungerar i tandem med turbinen i en turbinborr. Rotationsprocessen för borrkronan och borren tillhandahålls på grund av trycket från vattenkraften, som rör sig i en viss riktning mellan statorn och rotorn;
• skruv - arbetsenheten, med hjälp av vilken skruvborrning för olja utförs, består av många mekaniska skruvar som driver borrkronan. För närvarande används skruvmetoden sällan.

Dess stadier

Den moderna industrin använder flera typer av borrningar, men de består alla av dessa grundläggande etapper.

Bra design för olja och gas utvecklas och förfinas i enlighet med de specifika geologiska förhållandena för borrning i ett givet område. Den ska säkerställa fullgörandet av den tilldelade uppgiften, d.v.s. att nå konstruktionsdjupet, öppna olje- och gasfyndigheter och genomföra hela uppsättningen studier och arbete i brunnen, inklusive dess användning i fältutvecklingssystemet.

Brunnsdesignen beror på komplexiteten hos den geologiska sektionen, metoden för borrning, syftet med brunnen, metoden för att öppna den produktiva horisonten och andra faktorer.

Initiala data för brunnsdesign inkluderar följande information:

brunnens syfte och djup;

målhorisont och reservoarbergets egenskaper;

geologisk sektion på platsen för brunnen med identifiering av zoner med möjliga komplikationer och indikering av behållartryck och hydrauliskt spricktryck med intervall;

produktionssträngens diameter eller brunns slutdiameter, om driften av produktionssträngen inte tillhandahålls.

Designorder brunnskonstruktioner för olja och gas Nästa.

Är vald bottenhålssektion av en brunn ... Brunnens konstruktion i produktionsformationens intervall bör ge de bästa förutsättningarna för flöde av olja och gas in i brunnen och den mest effektiva användningen av olje- och gasbehållarens reservoarenergi.

Det krävs antalet höljessträngar och deras djup... För detta ändamål, en graf över förändringar i koefficienten för anomala formationstryck k, och index för absorptionstryck kspl.

Valet är motiverat produktionssträngens diameter och höljessträngarnas och bitarnas diametrar är överens... Diametrarna beräknas nedifrån och upp.

Cementeringsintervaller valda... Från höljesskon till brunnhuvudet cementeras följande: höljesledare i alla brunnar; mellanliggande och produktionssträngar i prospektering, prospektering, parametriska, referens- och gaskällor; mellankolumner i oljebrunnar djup över 3000 m; på en sektion med en längd av minst 500 m från mellansträngskon i oljebrunnar med ett djup av upp till 3004) m (förutsatt att alla permeabla och instabila stenar är täckta med injekteringsslam).

Intervallet för cementering av produktionssträngar i oljebrunnar kan begränsas till sektionen från skon till sektionen som ligger minst 100 m ovanför den nedre änden av den tidigare mellansträngen.

Alla fodersträngar i offshorebrunnar är cementerade längs hela sin längd.

Stadier för att utforma ett hydrauliskt program för att spola en brunn med borrvätskor.

Det hydrauliska programmet tolkas som en uppsättning justerbara parametrar för brunnspolningsprocessen. Nomenklaturen för de justerbara parametrarna är följande: indikatorer på borrvätskans egenskaper, flödet av lerpumpar, diametern och antalet jetmunstycken.

Vid utarbetandet av ett hydrauliskt program antas:

Eliminera bildande vätskor och förlorad cirkulation;

Förhindra erosion av borrhålsväggarna och mekanisk spridning av de transporterade sticklingarna för att utesluta produktion av borrslam;

Se till att borrat berg avlägsnas från brunnens ringformiga utrymme;

Skapa förutsättningar för maximal användning av jeteffekten;

Rationellt använda pumpaggregatets hydrauliska kraft;

Utesluta nödsituationer vid stopp, cirkulation och start av lerpumpar.

De listade kraven för det hydrauliska programmet är uppfyllda förutsatt att multifaktoroptimeringsproblemet formaliseras och löses. Kända konstruktionsscheman för spolningsprocessen för borrade brunnar är baserade på beräkningar av hydrauliska motstånd i systemet för ett givet pumpflöde och indikatorer för borrvätskans egenskaper.

Sådana hydrauliska beräkningar utförs enligt följande schema. Först, baserat på empiriska rekommendationer, ställs rörelsehastigheten för borrvätskan i det ringformiga utrymmet in och den erforderliga flödeshastigheten för slampumparna beräknas. Enligt lerpumparnas passegenskaper väljs bussningarnas diameter, vilket ger det nödvändiga flödet. Enligt lämpliga formler bestäms sedan hydrauliska förluster i systemet utan att ta hänsyn till tryckförlusterna i borrningen. Arean på sprutmunstyckena väljs baserat på skillnaden mellan det maximala nominella urladdningstrycket (motsvarande de valda bussningarna) och de beräknade tryckförlusterna på grund av hydrauliska motstånd.

Principerna för att välja en borrmetod: de viktigaste urvalskriterierna, med hänsyn till brunnens djup, temperatur i borrhålet, borrningskomplexitet, designprofil och andra faktorer.

Valet av en borrmetod, utveckling av mer effektiva metoder för att bryta stenar i botten av en brunn och lösa många frågor relaterade till konstruktionen av en brunn är omöjliga utan att studera egenskaperna hos själva stenarna, förhållandena för deras förekomst och effekten av dessa förhållanden på bergens egenskaper.

Valet av borrmetod beror på formationens struktur, dess reservoaregenskaper, sammansättningen av vätskorna och/eller gaserna som finns i den, antalet produktiva skikt och koefficienterna för onormala formationstryck.

Valet av borrmetod baseras på en jämförande bedömning av dess effektivitet, som bestäms av många faktorer, som var och en, beroende på de geologiska och metodologiska kraven (GMT), syfte och borrningsförhållanden, kan ha avgörande betydelse.

Valet av metod för att borra en brunn påverkas också av syftet med borroperationerna.

När du väljer en borrmetod bör du vägledas av brunnens syfte, akviferens hydrogeologiska egenskaper och dess djup, arbetsvolymen för utveckling av formationen.

Kombination av BHA-parametrar.

Vid val av borrmetod, förutom tekniska och ekonomiska faktorer, bör det beaktas att i jämförelse med BHA är roterande BHA baserade på en borrhålsmotor mycket mer tekniskt avancerade och driftsäkra, mer stabila i konstruktionen bana.

Avböjningskraft på borrningen kontra borrhålskurvatur för stabilisering av BHA med två centralisatorer.

Vid val av borrmetod, utöver tekniska och ekonomiska faktorer, bör det beaktas att, jämfört med en BHA baserad på en borrhålsmotor, är roterande BHA mycket mer tekniskt avancerade och mer tillförlitliga i drift, mer stabila på designbana.

För att underbygga valet av borrningsmetod i salter efter salt och bekräfta ovanstående slutsats om den rationella borrningsmetoden analyserades de tekniska indikatorerna för turbin och roterande borrning av brunnar.

Vid val av borrmetod med hydrauliska motorer i borrhålet, efter beräkning av axiell belastning på borrkronan, är det nödvändigt att välja typ av borrhålsmotor. Detta val görs med hänsyn till det specifika vridmomentet på borrkronans rotation, den axiella belastningen på borrkronan och borrvätskans densitet. De tekniska egenskaperna hos den valda borrhålsmotorn beaktas vid utformningen av bitvarvtalet och det hydrauliska brunnspolningsprogrammet.

Fråga om val av borrmetod bör beslutas utifrån en förstudie. Huvudindikatorn för att välja borrmetod är lönsamhet - kostnaden för 1 meters penetration. [ 1 ]

Innan du fortsätter till val av borrmetod för att fördjupa borrhålet med användning av gasformiga medel, bör man komma ihåg att deras fysikaliska och mekaniska egenskaper inför ganska bestämda begränsningar, eftersom vissa typer av gasformiga medel inte är tillämpliga för ett antal borrmetoder. I fig. 46 visar möjliga kombinationer av olika typer av gasformiga medel med aktuella borrtekniker. Som framgår av diagrammet är de mest universella ur synvinkeln av användningen av gasformiga ämnen metoderna för borrning med en rotor och en elektrisk borr, mindre universell är turbinmetoden, som endast används vid användning av luftade vätskor . [ 2 ]

Effekt-till-vikt-förhållandet för PBU har mindre effekt på val av borrmetoder och deras varianter än kraft-till-vikt-förhållandet för borriggen på land, eftersom, förutom själva borrutrustningen, PBU är utrustad med hjälputrustning som är nödvändig för dess drift och hållning vid borrplatsen. I praktiken fungerar borrning och hjälputrustning omväxlande. Det minsta erforderliga effekt-till-vikt-förhållandet för MODU bestäms av den energi som förbrukas av hjälputrustningen, som ibland är större än den som krävs för borrdriften. [ 3 ]

Åttonde, avsnitt tekniskt projekt tillägnad val av borrmetod, storlekar på borrhålsmotorer och borrlängder, utveckling av borrlägen. [ 4 ]

Valet av en eller annan brunnsprofil avgör med andra ord i stor utsträckning val av borrmetod5 ]

PBU: s transportbarhet beror inte på metallförbrukningen och förhållandet mellan effekt och vikt för utrustningen och påverkar inte val av borrmetod, eftersom den bogseras utan att demontera utrustningen. [ 6 ]

Med andra ord avgör valet av en viss typ av brunnprofil i stor utsträckning val av borrmetod, bittyp, hydrauliskt borrprogram, borrparametrar och vice versa. [ 7 ]

Ställparametrarna för den flytande basen bör bestämmas genom beräkning redan i de inledande stadierna av skrovdesignen, eftersom havsvågornas arbetsområde beror på detta, vid vilket normal och säker drift är möjlig, liksom val av borrmetod, system och enheter för att minska påverkan av rullning på arbetsprocessen. Minskning i stigning kan uppnås genom rationellt val av skrovets storlek, deras ömsesidiga arrangemang och användning av passiva och aktiva medel för att bekämpa pitching. [ 8 ]

Borrning av brunnar och brunnar är fortfarande den vanligaste metoden för prospektering och exploatering av grundvatten. Välja borrmetod bestämma: graden av hydrogeologisk undersökning av området, syftet med arbetet, erforderlig tillförlitlighet för den erhållna geologiska och hydrogeologiska informationen, de tekniska och ekonomiska indikatorerna för den övervägda borrmetoden, kostnaden för 1 m3 producerat vatten, livslängden av brunnen. Valet av borrteknik påverkas av grundvattentemperaturen, graden av mineralisering och aggressivitet mot betong (cement) och järn. [ 9 ]

Vid borrning av ultradjupa brunnar är förebyggande av borrhålsavvikelser mycket viktigt på grund av de negativa konsekvenserna av borrhålets krökning under dess fördjupning. Därför kl urval av metoder för att borra ultradjupa brunnar, och särskilt deras övre intervall, bör uppmärksamhet ägnas åt att upprätthålla vertikaliteten och rakheten i brunnhålet. [ 10 ]

Valet av borrmetod bör avgöras utifrån en förstudie. Huvudindikatorn för val av borrmetodär lönsamhet - kostnaden för 1 m penetration. [ 11 ]

Således överstiger hastigheten för roterande borrning med lera spolning hastigheten för slagborrning med 3 - 5 gånger. Därför är den avgörande faktorn i val av borrmetod det borde vara ekonomisk analys. [12 ]

Den tekniska och ekonomiska effektiviteten av ett projekt för konstruktion av olje- och gaskällor beror till stor del på giltigheten av fördjupnings- och spolningsprocessen. Utformningen av tekniken för dessa processer inkluderar val av borrmetod, typen av stenbrytande verktyg och borrlägen, borrsträngens utformning och dess bottenlayout, det hydrauliska fördjupningsprogrammet och indikatorer på borrvätskans egenskaper, typer av borrvätskor och erforderliga mängder kemikalier och material att behålla sina fastigheter. Antagandet av designbeslut avgör valet av typ av borrigg, som dessutom beror på utformningen av fodersträngarna och de geografiska förhållandena för borrning. [ 13 ]

Tillämpning av resultaten för att lösa problemet skapar ett stort tillfälle för djup, omfattande analys av bitutveckling i ett stort antal objekt med en mängd olika borrningsförhållanden. I det här fallet är det också möjligt att utarbeta rekommendationer för val av borrmetoder, borrhålsmotorer, lerpumpar och spolvätska. [ 14 ]

I praktiken att bygga vattenbrunnar har följande borrmetoder blivit utbredda: roterande med direkt spolning, roterande med ryggspolning, roterande med luftblåsning och slag-rep. Villkoren för att använda olika borrmetoder bestäms av de faktiska tekniska och tekniska egenskaperna hos borriggar, liksom kvaliteten på arbetet med att bygga brunnar. Det bör noteras att för val av metod för att borra brunnar på vatten är det nödvändigt att inte bara ta hänsyn till brunnarnas penetrationshastighet och metodens tillverkbarhet, utan också tillhandahålla sådana parametrar för vattendragets öppning, där deformationen av stenarna i bottenhålszonen observeras till ett minimum och dess permeabilitet minskar inte i jämförelse med reservoaren. [ 1 ]

Det är mycket svårare att välja en borrmetod för att fördjupa ett vertikalt brunnhål. Om det vid borrning av intervallet som valts utifrån borrning med användning av borrvätskor är möjligt att förvänta sig krökning av det vertikala brunnhålet, används som regel hammare med lämplig typ av borr. Om ingen krökning observeras, då val av borrmetod utförs enligt följande. För mjuka stenar (mjuk skiffer, gips, krita, anhydrit, salt och mjuk kalksten) är det lämpligt att använda elektrisk borrning med bitrotationshastigheter upp till 325 rpm. När bergets hårdhet ökar, är borrmetoderna anordnade i följande sekvens: motor med positiv förskjutning, roterande borrning och roterande slagborrning. [ 2 ]

Från synpunkten att öka hastigheten och minska kostnaderna för byggande av brunnar med en PBU, är metoden att borra med en hydrotransport av kärnan intressant. Denna metod, med uteslutande av de ovan nämnda begränsningarna för dess tillämpning, kan användas vid utforskning av ställare från riggen vid prospekterings- och prospekterings- och utvärderingsstadierna av geologisk utforskning. Kostnaden för borrutrustning, oavsett borrmetod, överstiger inte 10 % av riggens totala kostnad. Därför har förändringen i kostnaden för borrutrustning ensam inte någon betydande effekt på kostnaderna för tillverkning och underhåll av PBU och på val av borrmetod... Ökningen av kostnaden för MODU är motiverad endast om den förbättrar arbetsförhållandena, ökar säkerheten och borrhastigheten, minskar antalet stillestånd på grund av meteorologiska förhållanden och förlänger borrsäsongen i tid. [ 3 ]

Välja typ av bit och borrläge: urvalskriterier, metoder för att erhålla information och bearbeta den för att upprätta optimala lägen, kontrollera värdet på parametrar .

Valet av en bit görs utifrån kunskap om de bergarter (g/p) som utgör det givna intervallet, d.v.s. efter kategorin hårdhet och kategorin slipmedel, g / p.

I processen med att borra en prospekteringsbrunn, och ibland en produktionsbrunn, urvalas stenar med jämna mellanrum i form av intakta pelare (kärnor) för att sammanställa en stratigrafisk sektion, studera de litologiska egenskaperna hos stenar som passeras genom och avslöja innehållet i olja, gas i stenarnas porer etc.

Kärnbitar används för att extrahera kärnan till ytan (bild 2.7). En sådan bit består av ett borrhuvud 1 och en kärnsats ansluten till borrhuvudkroppen med hjälp av en gänga.

Ris. 2.7. Diagram av en kärnborrsanordning: 1 - borrhuvud; 2 - kärna; 3 - grouser; 4 - kärnsetkropp; 5 - kulventil

Beroende på egenskaperna hos berget där borrning av kärna utförs, används rullkeglar, diamant- och hårdmetallborrhuvuden.

Borrläge är en kombination av sådana parametrar som avsevärt påverkar bitens prestanda, som borrmaskinen kan ändra från sin konsol.

Pd [kN] - belastning på biten, n [rpm] - bitens rotationshastighet, Q [l / s] - flödeshastighet (matning) prom. w -ty, H [m] - borrning på borrningen, Vm [m / timme] - päls. penetrationshastighet, Vav = H / tБ - genomsnitt,

Vm (t) = dh / dtB - momentan, Vr [m / h] - borrningshastighet, Vr = H / (tB + tSPO + tB), C [rub / m] - driftskostnader per 1 m penetration, C = (Cd + Cch (tB + tSPO + tB)) / H, Cd - bitkostnad; Cch - kostnaden för 1 timmes arbete av borren. varv.

Stadier av sökningen efter det optimala läget - vid designstadiet - operationell optimering av borrläget - justering av designläget med hänsyn till informationen som erhålls under borrningsprocessen.

I designprocessen använder vi inf. erhålls vid borrning av brunn. i denna

region, analog. konv., data om golog. sektion av brunnen., rekommendationer från tillverkaren av borrmaskinen. verktyg., arbetsegenskaper hos motorer i borrhålet.

Det finns 2 sätt att välja lite längst ner: grafisk och analytisk.

Fräsarna i borrhuvudet är monterade på ett sådant sätt att berget i mitten av borrhålsbotten inte kollapsar under borrning. Detta skapar förutsättningar för bildandet av kärna 2. Det finns fyra-, sex- och ytterligare åttakonade borrhuvuden avsedda för kärna i olika formationer. Placeringen av bergskärande element i diamant- och hårdmetallborrhuvuden gör det också möjligt att förstöra bergbildning endast längs periferin av borrhålsbotten.

När brunnen fördjupas kommer den bildade bergkolonnen in i kärnuppsättningen, som består av stommen 4 och kärnröret (jorddynan) 3. Kärnrörets kropp används för att ansluta borrhuvudet till borrsträngen, placera marken och skydda den mot mekanisk skada, liksom för spolvätskans passage mellan honom och gruntonen. Markverktyget är utformat för att ta emot kärnprover, bevara det under borrning och vid lyft till ytan. För att utföra dessa funktioner, i den nedre delen av strumpan, är kärnor och kärnhållare installerade, och på toppen - en kulventil 5, som passerar genom sig själv vätskan som förskjuts från blötläggningen när den är fylld med kärna.

Enligt metoden för installation av jordborrmaskinen i kärnuppsättningens kropp och i borrhuvudet finns det kärnbitar med avtagbar och icke avtagbar jordborr.

Kärnbitar med en avtagbar muddrare gör att du kan lyfta en mudder med en kärna utan att lyfta borrsträngen. För att göra detta sänks en uppsamlare i borrsträngen på ett rep, med hjälp av vilket ett jordningsverktyg avlägsnas från kärnsatsen och lyfts upp till ytan. Sedan sänks och installeras ett tomt mudderverk med samma fångare i kärnan, och borrningen med kärnborrning fortsätter.

Kärnbitar med avtagbart markstöd används för turbinborrning och med fasta - för roterande borrning.

Schematiskt diagram för att testa en produktiv horisont med hjälp av en rörformningstester.

Formationstestare används i stor utsträckning vid borrning och ger den största mängden information om målet som testas. En modern inhemsk formationstestare består av följande huvudenheter: ett filter, en packare, en provtagare själv med utjämnings- och huvudinloppsventiler, en avstängningsventil och en cirkulationsventil.

Schematiskt diagram av enstegs cementering. Förändringen i trycket i cementeringspumparna som är involverade i denna process.

Enstegsbrunnsmetoden är den vanligaste. Med denna metod tillförs cementuppslamningen med ett förutbestämt intervall åt gången.

Slutsteget av borrning åtföljs av en process som involverar cementering av brunnar. Hela strukturens livskraft beror på hur väl dessa arbeten utförs. Huvudmålet som eftersträvas i processen för att utföra denna procedur är att ersätta borrslammet med cement, som har ett annat namn - cementuppslamning. Väl cementering innebär införandet av en komposition som måste härda, förvandlas till sten. Idag finns det flera sätt att utföra processen med att cementera brunnar, den vanligaste av dem är mer än 100 år gammal. Det är en enstegs cementering av hölje som introducerades till världen 1905 och används idag med endast ett fåtal modifieringar.

Cementeringsprocess

Tekniken för cementering av brunnar innefattar 5 huvudtyper av arbete: den första är att blanda cementuppslamningen, den andra är att injicera kompositionen i brunnen, den tredje är att tillföra blandningen med den valda metoden till ringringen, den fjärde är härdningen av cementblandningen, den femte är kvalitetskontrollen av det utförda arbetet.

Innan arbetet påbörjas bör ett cementeringsschema utarbetas, som baseras på de tekniska beräkningarna av processen. Det kommer att vara viktigt att ta hänsyn till gruvdrift och geologiska förhållanden; längden på intervallet som behöver förstärkas; borrhålsdesignegenskaper, såväl som dess skick. Det bör användas i beräkningen och erfarenheten av att utföra sådant arbete inom ett visst område.

Figur 1. Schematisk över enstegs-cementeringsprocessen.

I fig. 1 kan du se det schematiska diagrammet över cementeringsprocessen i ett steg. "I" - start av blandningstillförseln till fatet. "II" är tillförseln av blandningen som injiceras i brunnen när lösningen rör sig ner i höljet, "III" är början på att trycka in injekteringsföreningen i ringröret, "IV" är det sista steget att pressa blandningen. Schema 1 - en manometer, som ansvarar för övervakning av trycknivån; 2 - cementeringshuvud; 3 - toppstopp; 4 - bottenplugg; 5 - höljessträng; 6 - borrhålsväggar; 7 - stoppring; 8 - vätska avsedd för att tvinga cementuppslamningen; 9 - borrslam; 10 - cementblandning.

Det schematiska diagrammet över en tvåstegs cementering med brott i tiden. Fördelar och nackdelar.

Steg cementering med ett avbrott i tiden Cementeringsintervallet är uppdelat i två delar och en speciell cementeringshylsa installeras i brunnen nära gränssnittet. Utanför kolonnen, ovanför och under kopplingen, placeras centralljus. Först cementerar du den nedre delen av kolonnen. För att göra detta pumpas 1 portion cr in i höljet i den volym som krävs för att fylla cp från höljesskon till cementhylsan, därefter förskjutningsvätskan. För cementering i steg 1 måste volymen deplacementvätska vara lika med kolonnens inre volym. Efter pumpning av pz tappas bollen i kolonnen. Under tyngdkraften sjunker bollen ner i strängen och sitter på den nedre ärmen på cementeringshylsan. Sedan börjar de pumpa in PS: en i kolonnen igen: trycket i den ovanför pluggen ökar, hylsan rör sig ner till stoppet och PS går ut ur kolonnen genom de öppna hålen. Genom dessa hål spolas brunnen tills cementuppslamningen stelnar (från flera timmar till en dag). Därefter injiceras 2 portioner cs, så att den övre pluggen släpps och lösningen förskjuts med 2 portioner pzh. Pluggen, som har nått hylsan, förstärks med stift i cementhylsans kropp och trycker ner den; i detta fall stänger hylsan kopplingens hål och separerar kolumnens hålighet från kontrollpunkten. Efter härdning borras pluggen ut. Platsens placering för kopplingen väljs beroende på de skäl som föranledde användningen av cementeringssteg. I gasbrunnar är cementeringshylsan installerad 200-250m ovanför toppen av den produktiva horisonten. Om det finns risk för förlust under brunncementering beräknas kragen så att summan av de hydrodynamiska trycken och det statiska trycket hos lerpelaren i ringringen är mindre än spricktrycket för den svaga formationen. Placera alltid cementeringshylsan mot stabila ogenomträngliga stenar och centrera med lyktor. De används: a) om absorptionen av lösningen är oundviklig under enstegs cementering; b) om en behållare med AED öppnas och under lösningens härdningsperiod efter cementering i ett steg, kan överflöden och gasvisningar uppstå; c) om cementering i ett steg kräver samtidig deltagande i driften av ett stort antal cementpumpar och blandningsmaskiner. Nackdelar: stort tidsavstånd mellan slutet av cementeringen av den nedre sektionen och början av cementeringen av den övre sektionen. Denna nackdel kan huvudsakligen elimineras genom att installera en extern packare ungefär under cementhylsan. Om, i slutet av cementeringen i det nedre stadiet, det ringformiga utrymmet i brunnen förseglas med en packare, kan du omedelbart börja cementera den övre sektionen.

Principer för beräkning av hylsans axiella draghållfasthet för vertikala brunnar. Specifikationerna för beräkning av kolumner för avvikande och avvikande brunnar.

Hölje beräkning börja med att bestämma överskottet av yttre tryck. [ 1 ]

Beräkning av höljessträngar utförs under konstruktionen för att välja väggtjocklekar och hållfasthetsgrupper hos höljesrörsmaterialet, samt för att verifiera att de standardfaktorer som fastställs i konstruktionen överensstämmer med de förväntade, med hänsyn till befintliga geologiska, tekniska , marknadsvillkor för produktion. [ 2 ]

Beräkning av höljessträngar med en trapetsformad tråd i spänning utförs baserat på den tillåtna belastningen. Vid körning av hölje i sektioner tas längden på sektionen som längden på höljet. [ 3 ]

Hölje beräkning inkluderar identifiering av faktorer som påverkar höljesskador och val av de mest lämpliga stålkvaliteterna för varje specifik operation när det gäller tillförlitlighet och ekonomi. Höljets strängkonstruktion måste uppfylla strängkraven för att färdigställa och driva en brunn. [ 4 ]

Beräkning av höljessträngar för riktade brunnar skiljer sig från det som används för vertikala brunnar genom valet av draghållfasthet beroende på intensiteten av borrhålets krökning, samt genom att bestämma de yttre och inre trycken, i vilka positionen för punkterna som är karakteristiska för en avvikande brunn bestäms genom sitt vertikala projektion.

Beräkning av höljessträngar produceras enligt maximivärdena för överskott av yttre och inre tryck, såväl som axiella belastningar (under borrning, testning, drift, borrning), samtidigt som man tar hänsyn till deras separata och gemensamma åtgärder.

Huvudskillnaden beräkning av hölje för riktade brunnar från beräkningen för vertikala brunnar är att bestämma draghållfastheten, som görs beroende på intensiteten av borrhålets krökning, samt beräkningen av externa och inre tryck, med hänsyn tagen till förlängningen av borrhålet

Val av hölje och höljesberäkning hållfasthetstester utförs med hänsyn till det maximala förväntade överskottet av yttre och inre tryck med fullständig ersättning av lösningen med formationsvätskan, samt axiella belastningar på rör och vätskans aggressivitet vid byggnadsstadierna och driften på grund av befintliga strukturer.

Huvudbelastningarna i höljets hållfasthetsanalys är axiella dragbelastningar på grund av sin egen vikt, samt externt och internt övertryck vid cementering och brunndrift. Dessutom verkar andra laster på kolumnen:

· Axiella dynamiska belastningar under ostadiga pelarrörelser;

· Axiella belastningar från strängens friktionskrafter mot brunnens väggar under dess körning;

· Trycklast från en del av sin egen vikt vid lossning av höljet till botten;

· Böjlaster som uppstår i avvikande brunnar.

Beräkning av produktionshölje för en oljebrunn

Symboler som används i formlerna:

Avstånd från brunnshuvudet till höljeskon, m L

Avstånd från brunnshuvudet till cementuppslamningen, m h

Avstånd från brunnhuvudet till vätskenivån i strängen, m N

Tryckvätskans densitet, g / cm 3 r kylvätska

Borrvätsketäthet bakom höljet, g / cm 3 r BR

Densitet av vätska i kolonnen r B

Densiteten hos återfyllningscementslammet bakom höljet r CR

Internt övertryck på djup z, MPa P VIz

Överdrivet yttre tryck på ett djup z P NIz

Överdrivet kritiskt yttre tryck, vid vilket spänningen

Trycket i rörkroppen når utbytespunkten Р КР

Reservoartryck på djup z R PL

Pressningstryck

Total kolumnvikt för utvalda sektioner, N (MN) Q

Avlastningsfaktor för cementringen k

Säkerhetsfaktor vid beräkning av externt övertryck n КР

Säkerhetsfaktor för dragkonstruktion n STR

Figur 69. Brunncementeringsschema

På h> H Bestäm externa övertryck (vid slutet av driften) för följande karakteristiska punkter.

1: z = 0; Rn och z = 0,01 ρ b.p * z; (86)

2: z = H; Rn och z = 0,01pb. p * H, (MPa); (87)

3: z = h; R n och z = (0,01 [ρ b.p h - ρ in (h - H)]), (MPa); (88)

4: z = L; R n och z = (0,01 [(ρ center - ρ in) L - (ρ center - ρ b. P) h + ρ i H)] (1 - k), (MPa). (89)

Vi bygger en tomt ABCD(Figur 70). För att göra detta, i horisontell riktning på den accepterade skalan, skjuter vi upp värdena ρ n och z i poäng 1 -4 (se diagram) och dessa punkter är sekventiellt förbundna med varandra med raka linjesegment

Figur 70. Diagram över yttre och inre

övertryck

Bestäm det interna övertrycket från tillståndet att testa höljet för täthet i ett steg utan packare.

Brunnhuvudtryck: R y = R pl - 0,01 ρ v L (MPa). (90)

De viktigaste faktorerna som påverkar kvaliteten på brunncement och arten av deras inflytande.

Kvaliteten på separation av permeabla formationer genom cementering beror på följande grupper av faktorer: a) sammansättningen av pluggblandningen; b) cementuppslamningens sammansättning och egenskaper; c) cementeringsmetod; d) fullständigheten av ersättning av förträngningsvätskan med cementuppslamning i brunnens ringrum; e) styrkan och tätheten hos pluggstenens vidhäftning med höljet och borrhålets väggar; f) användning av ytterligare medel för att förhindra uppkomsten av filtrering och bildandet av sufffusionskanaler i cementuppslamningen under perioden för förtjockning och härdning; g) brunnens viloläge under förtjocknings- och härdningsperioden för cementuppslamningen.

Principer för beräkning av nödvändiga mängder injekteringsmaterial, blandningsmaskiner och cementeringsenheter för beredning och insprutning av injekteringsslam i höljet. Schema för rörsystem för cementutrustning.

Det är nödvändigt att beräkna cementeringen för följande förhållanden:

- reservfaktorn vid cementuppslamningens höjd, införd för att kompensera för faktorer som inte kan beaktas (fastställs statistiskt från cementeringsdata från tidigare brunnar). respektive - den genomsnittliga brunndiametern och produktionssträngens ytterdiameter m. - cementeringssektionens längd m. - den genomsnittliga innerdiametern för produktionssträngen m. munstycke kvar i strängen, m; - säkerhetsfaktorn för förträngningsvätskan, med hänsyn till dess kompressibilitet, - = 1,03; - - koefficient med hänsyn till förlusten av cement under lastnings- och lossningsoperationer och beredning av lösningen; - - - cementuppslamningstäthet, kg / m3, - borrvätsketäthet, kg / m3; n - relativ vattenhalt, - vattendensitet, kg / m3, - cementens bulkdensitet, kg / m3;

Volymen cementuppslamning som krävs för cementering av ett givet intervall i brunnen (m3): Vc.p. = 0,785 * kp * [(2-dn2) * lc + d02 * hc]

Förskjutningsvätskevolym: Vpr = 0,785 * - * d2 * (Lc-);

Buffertvätskevolym: Vb = 0,785 * (2-dn2) * lb;

Massa av återfyllning Portlandcement: Мts = - ** Vtsr / (1 + n);

Volymen vatten för beredning av injekteringslösningen, m3: Vw = Mts * n / (kts * pw);

Innan cementeringen påbörjas, laddas torrt injekteringsmaterial i soporna på blandningsmaskiner, vars erforderliga antal är: nc = Mts / Vcm, där Vcm är volymen av blandarbunkern.

Metoder för att utrusta den nedre delen av brunnen i den produktiva formationens zon. Villkor under vilka det är möjligt att använda var och en av dessa metoder.

1. En produktiv avsättning borras utan att preliminärt överlappa de överliggande stenarna med en speciell fodersträng, sedan sänks fodersträngen till botten och cementeras. För att kommunicera höljesträngens inre hålighet med den produktiva behållaren är den perforerad, d.v.s. ett stort antal hål skjuts genom kolonnen. Metoden har följande fördelar: enkel att implementera; låter dig selektivt kommunicera brunnen med valfritt mellanlager i en produktiv reservoar; kostnaden för själva borrarbetet kan vara mindre än med andra inträdesmetoder.

2. Tidigare sänktes och cementerade höljessträngen till toppen av den produktiva behållaren, vilket isolerade de överliggande stenarna. Reservoaren borras sedan med mindre bitar och brunnhålet lämnas öppet under höljesskon. Metoden är endast tillämplig om reservoaren består av stabila bergarter och är mättad med endast en vätska; det tillåter inte selektivt utnyttjande av något mellanskikt.

3. Den skiljer sig från den föregående genom att borrhålet i den produktiva reservoaren är blockerad med ett filter, som är upphängt i höljet; utrymmet mellan skärmen och strängen är ofta isolerat med en packare. Metoden har samma fördelar och begränsningar som den föregående. Till skillnad från den föregående kan den antas i fall där en produktiv fyndighet består av stenar som inte är tillräckligt stabila under exploatering.

4. Brunnen är försedd med en sträng av rör till toppen av den produktiva avsättningen, sedan borras den senare ut och täcks med en liner. Fodret cementeras längs hela sin längd och perforeras sedan mot ett förutbestämt intervall. Med denna metod kan betydande kontaminering av reservoaren undvikas genom att välja en spolningsvätska endast med hänsyn till situationen i själva reservoaren. Det möjliggör selektiv exploatering av olika mellanlägg och låter dig snabbt och kostnadseffektivt utveckla en brunn.

5. Den skiljer sig från den första metoden endast genom att fodersträngen sänks ner i brunnen efter borrning av den produktiva reservoaren, vars nedre del är förgjord av rör med slitsade hål, och genom att den är cementerad endast ovanför toppen av den produktiva behållaren. Den perforerade delen av kolonnen placeras mot betalningsbehållaren. Med denna metod är det omöjligt att säkerställa selektivt utnyttjande av ett eller annat mellanskikt.

Faktorer som beaktas vid val av injekteringsmaterial för cementering av ett specifikt intervall av en brunn.

Valet av injekteringsmaterial för cementering av höljessträngar bestäms av sektionens litofaciesegenskaper, och de viktigaste faktorerna som bestämmer sammansättningen av injekteringsslammet är temperatur, reservoartryck, spricktryck, närvaron av saltavlagringar, typen av vätska , etc. I allmänhet består injekteringsgödsel av injekteringscement, medelblandning, reagenser - acceleratorer och retardatorer av inställningstiden, reagenser - reducerare av filtreringshastigheten och speciella tillsatser. Oljebrunnscement väljs enligt följande: enligt temperaturintervallet, enligt intervallet för att mäta densiteten för cementuppslamningen, beroende på vätsketyper och avlagringar i cementeringsintervallet, anges varumärket cement. Blandningsmediet väljs beroende på närvaron av saltavlagringar i sektionen av brunnen eller graden av salthalt i formationsvattnet. För att förhindra för tidig förtjockning av cementuppslamningen och vattning av produktiva horisonter är det nödvändigt att minska cementuppslamningens filtreringshastighet. NTF, hypan, CMC, PVS-TR används som reducerare av denna indikator. Lera, kaustisk soda, kalciumklorid och kromater används för att öka den termiska stabiliteten hos kemiska tillsatser, strukturera dispersionssystem och ta bort biverkningar vid användning av vissa reagenser.

Välja en kärnuppsättning för att få en kärna av hög kvalitet.

Kärnmottagningsverktyg - ett verktyg som ger mottagning, separation från massan av l / c och bevarande av kärnan under borrningsprocessen och under transport genom brunnen. upp till att hämta den för upprepning för forskning. Varianter: - P1 - för roterande borrning med en avtagbar (mottagbar av BT) kärnmottagare, - P2 - icke -avtagbar kärnmottagare, - T1 - för turbinborrning med en avtagbar kärnmottagare, - T2 - med en icke -avtagbar kärnmottagare . Typer: - för att ta kärna från ett massivt tätt g / p (dubbelkärntunna med en kärnemottagare, isolerad från pannkanalerna och rotera tillsammans med projektilkroppen), - för att ta kärna i g / c frakturerad, skrynklig , eller alternerande i densitet och hårdhet (icke-roterande kärna mottagare, upphängd i ett eller flera lager och pålitliga kärnborttagare och kärnhållare), - för att ta kärna i bulk l/c, lätt att lösa. och erosion. PZh (måste säkerställa fullständig tätning av kärnan och överlappning av kärnhålet vid borrningens slut)

Designegenskaper och användningsområden för borrrör.

Ledande borrrör används för att överföra rotation från rotorn till borrsträngen. Borrör är vanligtvis fyrkantiga eller sexkantiga. De är gjorda i två versioner: prefabricerade och solida. Borrör med upprörda ändar kan störas utåt och inåt. Borrrör med svetsade anslutningsändar är gjorda av två typer: TBPV - med svetsade anslutningsändar längs den utåtgående delen och TBP - med svetsade anslutningsändar längs den icke-störande delen. vid rörets ändar, cylindrisk gänga med en stigning på 4 mm, ihållande anslutning av röret med låset, tät parning med låset. Borrör med stabiliserande krage skiljer sig från standardrör genom närvaron av släta rördelar direkt bakom den skruvade nippeln och låshylsan och stabiliserande tätningskrage på låsen, avsmalnande (1:32) trapetsformad gänga med en stigning på 5,08 mm med en parning längs den inre diametern ……….

Principerna för beräkning av borrsträngen vid borrning med en borrmotor .

Beräkning av BK vid borrning av SP för en rakt lutande sektion av en lutande brunn

Qprod = Qcosα; Qnorm = Qsinα; Ftr = μQн = μQsinα; (μ ~ 0,3);

Pprod = Qprod + Ftr = Q (sinα + μsinα)

LI> = Lsd + Lubt + Lnk + lI1 +… + l1n Om inte, då lIny = LI- (Lsd + Lubt + Lnk + lI1 +… + l1 (n-1))

Beräkning av BK vid borrning av SD för en krökt sektion av en lutande brunn.

II

Pi = FIItr + QIIprojects QIIprojects = | goR (sinαк-sinαн) |

Pi = μ | ± 2goR2 (sinαк-sinαн) -goR2sinαкΔα ± PнΔα | + | goR2 (sinαк-sinαн) |

Δα = - Om>, då cos “+”

"-Pн" - vid uppringning av krökning "+ Pн" - vid återställning av krökning

man tror att BC -sektionen består av en sektion = πα / 180 = 0,1745α

Principerna för beräkning av borrsträngen för roterande borrning.

Statisk beräkning, när alternerande cykliska spänningar inte tas med i beräkningen, men konstanta böj- och torsionsspänningar beaktas

För tillräcklig styrka eller uthållighet

Statisk beräkning för vertikala brunnar:

;

Kz = 1,4 - vid norm. konv. Kz = 1,45 - med komplikationer. konv.

för sluttande områden

;

;

Borrläge. Optimeringsteknik

Borrläge är en kombination av sådana parametrar som avsevärt påverkar borrkronans prestanda och som borraren kan ändra från sin kontrollpanel.

Pd [kN] - belastning på biten, n [rpm] - bitens rotationshastighet, Q [l / s] - flödeshastighet (matning) prom. w -ty, H [m] - borrning på borrningen, Vm [m / timme] - päls. penetrationshastighet, Vsr = H / tБ - genomsnitt, Vm (t) = dh / dtБ - momentan, Vр [m / h] - borrningshastighet, Vр = H / (tБ + tСПП + tВ), C [rub / m] - driftskostnader per 1 m penetration, C = (Cd + Cch (tB + tSPO + tB)) / H, Cd - kostnadspris för biten; Cch - kostnaden för 1 timmes arbete av borren. varv. Optimering av borrläge: maxVp - utforskning. Tja, minC - explo. tja ..

(Pd, n, Q) opt = minC, maxVp

C = fl (Pd, n, Q); Vp = f2 (Pd, n, Q)

Steg i sökandet efter det optimala läget - i designstadiet - driftoptimering av borrläget - justering av designläget med hänsyn till den information som erhållits under borrprocessen

I designprocessen använder vi inf. erhålls vid borrning av brunn. i denna region, i en analog. konv., data om golog. sektion av brunnen., rekommendationer från tillverkaren av borrmaskinen. verktyg., arbetsegenskaper hos motorer i borrhålet.

2 sätt att välja toppen av borrhålet:

- grafisk tgα = dh / dt = Vm (t) = h (t) / (topt + tsk + tv) - analytisk

Klassificering av metoder för stimulering av inflöde under brunnsutveckling.

Utveckling innebär en uppsättning arbeten för att inducera vätskeflöde från en produktiv formation, städa upp nära borrhålszonen från föroreningar och ge förutsättningar för att uppnå högsta möjliga brunnproduktivitet.

För att få inflöde från den produktiva horisonten är det nödvändigt att minska trycket i brunnen betydligt under reservoartrycket. Existerar olika sätt tryckminskningar baserat antingen på att en tung borrvätska ersätts med en lättare eller på en jämn eller kraftig minskning av vätskenivån i produktionshöljet. För att inducera ett inflöde från en formation bestående av svagt stabila bergarter används metoder för smidig tryckreduktion eller med en liten amplitud av tryckfluktuationer för att förhindra förstörelse av reservoaren. Om reservoaren är sammansatt av en mycket fast sten, uppnås ofta den största effekten med en skarp skapelse av stora fördjupningar. När du väljer metod för inflödestimulering, depressionens storlek och art, är det nödvändigt att ta hänsyn till reservoarbergets stabilitet och struktur, sammansättningen och egenskaperna hos vätskorna som mättar den, graden av kontaminering under öppning, närvaro av permeabla horisonter belägna nära toppen och botten, styrkan hos höljet och tillståndet för brunnstödet. Med en mycket skarp skapande av en stor fördjupning är en kränkning av foderets styrka och täthet möjlig, och med en kort men stark ökning av trycket i brunnen är vätskeupptagning i produktivbildningen möjlig.

Byt ut en tung vätska mot en lättare. Rörsträngen körs nästan till botten om reservoaren är sammansatt av välstabilt berg, eller ungefär till de övre perforeringarna om berget inte är tillräckligt stabilt. Vätskan ersätts vanligtvis med omvänd cirkulationsmetod: en mobil kolvpump pumpas in i det ringformiga utrymmet med en vätska vars densitet är mindre än borrvätskans densitet i produktionssträngen. När tändvätskan fyller ringen och förskjuter den tyngre vätskan i slangen, ökar trycket i pumpen. Den når sitt maximum i det ögonblick ljusvätskan närmar sig slangskon. p umt = (p pr -r standby) qz nkt + p nkt + p mt, där p pr och p standby är densiteten för tunga och lätta vätskor, kg / m; z -rör - slangsträngens löpdjup, m; p nkt och p mt är hydrauliska förluster i rörsträngen och i det ringformiga utrymmet, Pa. Detta tryck bör inte överstiga trycket för produktionshöljetrycket p umt< p оп.

Om berget är svagt stabilt, minskas värdet på densitetsminskningen i en cirkulationscykel ännu mer, ibland till p -p = 150-200 kg / m3. Vid planering av arbete för att anropa inflödet bör detta beaktas och tankar med ett lager av vätskor med lämplig densitet, liksom utrustning för densitetskontroll, bör förberedas i förväg.

Vid pumpning av en tändvätska övervakas brunnen i enlighet med avläsningarna av manometrar och förhållandet mellan flödeshastigheterna för de vätskor som pumpas in i ringen och strömmar ut ur slangen. Om flödeshastigheten för den utgående vätskan ökar är detta ett tecken på början av inflödet från formationen. Vid en snabb ökning av flödeshastigheten vid slangens utlopp och tryckfall i det ringformiga utrymmet, riktas det utgående flödet genom en ledning med en drossel.

Om ersättningen av den tunga borrvätskan med rent vatten eller avgasad olja inte räcker för att få ett stabilt flöde från formationen, används andra metoder för att öka neddragningen eller stimulera effekten.

När reservoaren består av dåligt stabilt berg är ytterligare tryckreduktion möjlig genom att ersätta vatten eller olja med en gas-vätskeblandning. För detta är en kolvpump och en mobil kompressor ansluten till brunnens ringformiga utrymme. Efter att brunnen har spolats till rent vatten justeras pumpflödet så att trycket i det är betydligt lägre än det tillåtna trycket för kompressorn, och den nedåtgående flödeshastigheten är cirka 0,8-1 m / s och kompressorn slås på . Luftflödet som levereras av kompressorn blandas i luftaren med vattenflödet från pumpen, och gas-vätskeblandningen kommer in i det ringformiga utrymmet; Samtidigt kommer trycket i kompressorn och pumpen att börja öka och nå ett maximum i det ögonblick då blandningen närmar sig slangskon. När gas-vätskeblandningen rör sig längs slangsträngen och det stilla vattnet förträngs, kommer trycket i kompressorn och pumpen att minska. Luftningsgraden och minskningen av det statiska trycket i brunnen ökas i små steg efter fullbordandet av en eller två cirkulationscykler så att trycket i det ringformade utrymmet vid brunnshuvudet inte överstiger den tillåtna kompressorn.

En betydande nackdel med denna metod är behovet av att upprätthålla en tillräckligt hög flödeshastighet för luft och vatten. Det är möjligt att avsevärt minska förbrukningen av luft och vatten och säkerställa en effektiv minskning av trycket i brunnen genom att använda tvåfasskum istället för en vatten-luftblandning. Sådana skum framställs på basis av saltvatten, luft och ett lämpligt skummande ytaktivt medel.

Minska trycket i brunnen med hjälp av en kompressor. För att inducera inflöde från formationer som består av starka, stabila bergarter används kompressormetoden i stor utsträckning för att minska vätskenivån i brunnen. Kärnan i en av sorterna av denna metod är följande. En mobil kompressor injicerar luft i det ringformiga utrymmet på ett sådant sätt att vätskenivån i den skjuts tillbaka så djupt som möjligt, luftar vätskan i slangen och skapar en fördjupning som är nödvändig för att erhålla ett inflöde från den produktiva formationen. Om den statiska vätskenivån i brunnen före operationens början är vid brunnhuvudet, till vilket djup nivån i det ringformiga utrymmet kan skjutas tillbaka när luft injiceras.

Om z cn> z slang, kommer luften som injiceras av kompressorn att bryta in i slangen och börja lufta vätskan i dem så snart nivån i det ringformiga utrymmet sjunker till slangskon.

Om z cn> z -slangen, då preliminärt när slangen förs in i brunnarna, är speciella startventiler installerade i dem. Den övre startventilen installeras på ett djup av z "start = z" cn - 20m. När luft injiceras av kompressorn öppnas startventilen i det ögonblick då trycket i slangen och i det ringformiga utrymmet på djupet av dess installation är lika; i detta fall kommer luft att börja släppa ut genom ventilen in i slangen och lufta vätskan, och trycket i ringröret och i slangen minskar. Om, efter att trycket i brunnen har minskat, inflödet från formationen inte börjar och nästan all vätska från slangen ovanför ventilen förskjuts av luft, stängs ventilen, trycket i det ringformiga utrymmet ökar igen och vätskenivån sjunker till nästa ventil. Djupet z "" för installationen av nästa ventil kan hittas från ekvationen om vi lägger i den z = z "" + 20 och z st = z "ch.

Om den statiska vätskenivån i brunnen före operationens början ligger betydligt under brunnhuvudet, då trycks luften in i det ringformiga utrymmet och vätskenivån trycks tillbaka till djupet z cf, trycket på behållaren ökar, vilket kan orsaka absorption av en del av vätskan i den. Det är möjligt att förhindra absorption av vätska i formationen om en packare är installerad vid den nedre änden av slangsträngen, och en speciell ventil är installerad inuti slangen, och med hjälp av dessa anordningar är zonen för den produktiva formationen separerad från resten av brunnen. I detta fall, när luft sprutas in i det ringformiga utrymmet, kommer trycket på formationen att förbli oförändrat tills trycket i rörsträngen ovanför ventilen faller under formationstrycket. Så snart neddragningen är tillräcklig för inflödet av formationsvätska kommer ventilen att stiga och formationsvätskan börjar stiga längs med slangen.

Efter att ha fått ett inflöde av olja eller gas måste brunnen arbeta en tid med högsta möjliga flödeshastighet, så att borrvätskan och dess filtrat, liksom andra siltiga partiklar som har trängt in där, kan avlägsnas från den närmaste brunnszon; i detta fall regleras flödeshastigheten så att förstörelsen av reservoaren inte börjar. Prov av vätskan som strömmar ut ur brunnen tas regelbundet för att studera dess sammansättning och egenskaper och kontrollera innehållet av fasta partiklar i den. Minskningen av halten av fasta partiklar används för att bedöma hur det går med att rengöra den nära borrhålszonen från förorening.

Om brunnflödeshastigheten, trots skapandet av en stor neddragning, är låg, använder de vanligtvis olika metoder för att stimulera bildningen.

Klassificering av stimuleringsmetoder under brunnutveckling.

Baserat på analysen av kontrollerade faktorer är det möjligt att konstruera en klassificering av metoder för artificiell stimulering både på formationen som helhet och på bottenhålszonen i varje specifik brunn. Enligt handlingsprincipen är alla metoder för artificiell påverkan indelade i följande grupper:

1. Hydrogasdynamisk.

2. Fysikalisk -kemisk.

3. Termisk.

4. Kombinerat.

Bland metoderna för konstgjord stimulering av reservoaren är de mest utbredda hydrogas-dynamiska metoder associerade med att styra storleken på reservoartrycket genom att injicera olika vätskor i reservoaren. Idag är mer än 90 % av oljan som produceras i Ryssland förknippad med reservoartryckskontrollmetoder genom att injicera vatten i reservoaren, kallad reservoartrycksupprätthållande (RPM) vattenöversvämning. I ett antal fält utförs underhåll av reservoartrycket genom gasinjektion.

Fältutvecklingsanalys visar att om reservoartrycket är lågt, matningskretsen är tillräckligt långt från brunnarna, eller om dräneringsläget inte är aktivt, kan oljeutvinningstakten vara ganska låg. Oljeåtervinningsfaktorn är också låg. I alla dessa fall är det nödvändigt att använda ett eller annat RPM-system.

Således är huvudproblemen med att hantera processen att utveckla reserver genom att artificiellt stimulera reservoaren förknippade med studiet av vattenöversvämning.

Metoder för artificiell påverkan på brunnens bottenhålszoner har ett betydligt större utbud av möjligheter. Påverkan på den nära borrhålszonen utförs redan vid den första öppningen av den produktiva horisonten i processen med brunnskonstruktion, vilket som regel leder till en försämring av bottenhålszonens egenskaper. De mest utbredda metoderna är metoder för att påverka bottenhålszonen under brunnarnas drift, som i sin tur är uppdelade i metoder för att stimulera inflöde eller injektivitet och metoder för att begränsa eller isolera vatteninflöde (reparations- och isoleringsarbeten - RIR).

Klassificeringen av metoder för att stimulera den nära borrhålszonen för att stimulera inflödet eller injektiviteten presenteras i flik. 1, och för att begränsa eller isolera vatteninflöden - in flik. 2... Det är helt uppenbart att tabellerna ovan, eftersom de är ganska kompletta, endast innehåller de mest testade metoder i praktiken för artificiellt inflytande på CCD: n. De utesluter inte, utan föreslår tvärtom behovet av tillägg både när det gäller exponeringsmetoderna och de material som används.

Innan vi går vidare till övervägandet av metoder för att hantera processen att utveckla reserver, noterar vi att studieobjektet är ett komplext system som består av en reservoar (oljemättad zon och ett påfyllningsområde) med dess reservoaregenskaper och mättande vätskor och en viss antal brunnar systematiskt placerade på reservoaren. Detta system är enat i ett hydrodynamiskt avseende, från vilket det följer att varje förändring i något av dess element automatiskt leder till en motsvarande förändring i hela systemets funktion, d.v.s. detta system är automatiskt justerbart.

Beskriv de tekniska medlen för att få operativ information under borrning.

Informationsstöd för processen med borrning av olje- och gasbrunnarär den viktigaste länken i brunnskonstruktionsprocessen, särskilt vid införande och utveckling av nya olje- och gasfält.

Kraven på informationsstöd för byggande av olje- och gaskällor i denna situation är att överföra informationsteknik till kategorin informations- och informationsteknik, där informationsstöd, tillsammans med erforderlig mängd information, skulle ge en extra ekonomisk, teknik eller annan effekt. Dessa tekniker inkluderar följande komplexa verk:

kontroll av ytteknologiska parametrar och val av de mest optimala borrlägena (till exempel val av optimala belastningar på borrkronan, säkerställande hög hastighet penetrationer);

borrhålsmätningar och loggning vid borrning (MWD- och LWD -system);

mätningar och informationsinsamling, åtföljd av samtidig styrning av den borrtekniska processen (kontroll av banan för en horisontell brunn med hjälp av styrda orienteringsanordningar i borrhålet enligt data från telemetrisystem i borrhålet).

I informationsstödet för brunnskonstruktionsprocessen spelar en särskilt viktig roll geologisk och teknisk forskning (GTI)... GTI -tjänstens huvuduppgift är att studera brunnavsnittets geologiska struktur, identifiera och utvärdera produktiva formationer och förbättra kvaliteten på brunnskonstruktion baserat på den geologiska, geokemiska, geofysiska och tekniska informationen som erhållits under borrprocessen. Den operativa information som GTI-tjänsten får är av stor betydelse vid borrning av prospekteringsbrunnar i dåligt studerade regioner med svåra gruvdrift och geologiska förhållanden, samt vid borrning av riktade och horisontella brunnar.

På grund av de nya kraven för informationsstöd för borrprocessen kan dock de uppgifter som löses av GTI -tjänsten utökas avsevärt. Den högt kvalificerade operatörspersonalen för GTI-partiet som arbetar på borriggen kan lösa praktiskt ett komplett utbud av uppgifter för informationsstöd för borrprocessen:

geologisk, geokemisk och teknisk forskning;

underhåll och arbete med telemetrisystem (MWD- och LWD-system);

underhåll av fristående mät- och avverkningssystem som sänks på rör;

kontroll av borrslamparametrar;

brunns hölje kvalitetskontroll;

formationsvätskestudier under testning och brunnprovning;

trådlinjeloggning;

tillsynstjänster m.m.

I ett antal fall är kombinationen av dessa arbeten i GTI-satser ekonomiskt mer lönsam och låter dig spara på icke-produktiva kostnader för underhåll av specialiserade, snävt fokuserade geofysiska besättningar, för att minimera transportkostnaderna.

Det finns dock för närvarande inga tekniska och mjukvarumetodiska metoder för att kombinera de listade verken till en enda teknisk kedja vid GTI-stationen.

Därför blev det nödvändigt att utveckla en mer avancerad GTI -station av en ny generation, som kommer att utöka funktionaliteten för GTI -stationen. Tänk på de viktigaste arbetsområdena i det här fallet.

Grundkrav för modern GTI -stationär tillförlitlighet, mångsidighet, modularitet och informationsinnehåll.

Stationsstruktur visas i fig. 1. Den är byggd på principen om distribuerade fjärranslutningssystem som är sammankopplade med ett standard seriellt gränssnitt. De huvudsakliga nedströms uppsamlingssystemen är nav som är utformade för att frikoppla det seriella gränssnittet och ansluta individuellt komponentdelar stationer: gasloggningsmodul, modul för geologiska instrument, digitala eller analoga sensorer, informationstavlor. Genom samma koncentratorer är andra autonoma moduler och system anslutna till förvärvssystemet (till operatörens inspelningsdator) - en kvalitetskontrollmodul för brunn (fördelningsblock), ytmoduler i nedre håls telemetrisystem, geofysiska dataregistreringssystem som "Hector "eller" vulkan "och etc.

Ris. 1. Förenklat strukturellt schema GTI stationer

Hub måste samtidigt ge galvanisk isolering av kommunikations- och strömförsörjningskretsar. Beroende på de uppgifter som tilldelas GTI -stationen kan antalet koncentratorer vara olika - från flera enheter till flera tiotals enheter. programvara GTI-stationen ger full kompatibilitet och välkoordinerat arbete i en enda programvarumiljö med alla tekniska medel.

Processparametrar sensorer

Teknologiska parametrar sensorer som används i GTI-stationer är en av de viktigaste komponenterna i stationen. Noggrannheten i avläsningarna och tillförlitligheten av driften av sensorerna bestämmer till stor del effektiviteten hos slamloggningstjänsten för att lösa problem med övervakning och operativ ledning av borrprocessen. På grund av de tuffa driftsförhållandena (brett temperaturintervall från –50 till +50 ºС, aggressiv miljö, starka vibrationer etc.) förblir sensorerna den svagaste och mest opålitliga länken i de tekniska metoderna för GTI.

De flesta sensorer som används i produktionspartier av GTI utvecklades i början av 90 -talet med hjälp av inhemska hårdvarukomponenter och primära mätelement för inhemsk produktion. På grund av bristen på valmöjlighet användes dessutom allmänt tillgängliga primära omvandlare, som inte alltid uppfyllde de stränga kraven för att arbeta i en borrigg. Detta förklarar den otillräckligt höga tillförlitligheten hos de sensorer som används.

Principerna för mätsensorer och deras designlösningar har valts i förhållande till inhemska borriggar av den gamla modellen, och därför är deras installation på moderna borriggar, och ännu mer på utlandstillverkade borriggar, svår.

Det följer av ovanstående att utvecklingen av en ny generation av sensorer är extremt relevant och läglig.

Vid utvecklingen av GTI -sensorer är ett av kraven deras anpassning till alla borriggar som finns på den ryska marknaden.

Tillgängligheten av ett brett urval av högprecisions primära omvandlare och mycket integrerade små mikroprocessorer gör det möjligt att utveckla högprecision, programmerbara sensorer med stor funktionalitet. Givarna har en unipolär matningsspänning och samtidigt digitala och analoga utgångar. Sensorerna kalibreras och konfigureras med hjälp av programvara från en dator från stationen; möjligheten till programvarukompensation av temperaturfel och linearisering av sensoregenskaperna tillhandahålls. Den digitala delen av det elektroniska kortet för alla typer av sensorer är av samma typ och skiljer sig endast i inställningen av det interna programmet, vilket gör det enhetligt och utbytbart under reparationsarbete. Utseende sensorer visas i fig. 2.

Ris. 2. Sensorer för tekniska parametrar

Krok lastcell har ett antal funktioner (fig. 3). Sensorns funktionsprincip baseras på att mäta trådens spänningskraft vid den "återvändsgränden" med en töjningsmätare. Sensorn har en inbyggd processor och ett icke-flyktigt minne. All information spelas in och lagras i detta minne. Med minneskapaciteten kan du spara den månatliga mängden information. Sensorn kan utrustas med en autonom strömkälla, som säkerställer sensorns funktion när den externa strömkällan kopplas bort.

Ris. 3. Viktsensor på kroken

Informationstavla för borrare designad för att visa och visualisera information som tas emot från sensorer. Resultattavlans utseende visas i fig. 4.

På frontpanelen på borrkonsolen finns sex linjära vågar med ytterligare digital indikering för att visa parametrarna: vridmoment på rotorn, inloppstryck, inloppstäthet för inloppet, livsnivå i tanken, flödeshastighet vid inlopp, flödeshastighet vid utloppet. Parametrarna för vikten på kroken, belastningen på biten, i analogi med GIV, visas på två rattar med ytterligare duplicering i digital form. I displayens nedre del finns en linjär skala för visning av borrhastigheten, tre digitala indikatorer för visning av parametrar - bottenhålsdjup, position ovanför bottenhålet, gasinnehåll. Den alfanumeriska indikatorn är avsedd för att visa textmeddelanden och varningar.

Ris. 4. Informationskortets utseende

Geokemisk modul

Stationens geokemiska modul inkluderar en gaskromatograf, en analysator av det totala gasinnehållet, en luft-gasledning och en borrslamavgasare.

Den viktigaste delen av den geokemiska modulen är gaskromatografen. För en felfri, tydlig identifiering av produktiva intervall i processen att öppna dem behövs en mycket pålitlig, exakt, mycket känslig enhet, som gör det möjligt att bestämma koncentrationen och sammansättningen av mättade kolvätegaser i intervallet från 1 10 -5 till 100 %. För detta ändamål, för att slutföra GTI -stationen, a gaskromatograf "Rubin"(Fig. 5) (se artikel i detta nummer av NTV).

Ris. 5. Fältkromatograf "Rubin"

Känsligheten för den geokemiska modulen i GTI -stationen kan också ökas genom att öka avgasningskoefficienten för borrslammet.

För att isolera bottenhålsgasen löst i borrvätskan, använd avgasare av två typer(fig. 6):

flytande avgasare av passiv verkan;

aktiva avgasare med tvångsflödesdelning.

Flytande avgasare enkel och driftsäker, men de ger en avgasningskoefficient på högst 1-2%. Avgasare med tvångsflödesdelning kan ge ett avgasningsförhållande på upp till 80-90%, men är mindre tillförlitliga och kräver konstant övervakning.

Ris. 6. Borrslamavgasare

a) en passiv flottöravgasare; b) aktiv avgasare

Kontinuerlig analys av det totala gasinnehållet utförs med fjärrgassensor... Fördelen med denna sensor jämfört med traditionella totalgasanalysatorer placerade i stationen ligger i effektiviteten hos den mottagna informationen, eftersom sensorn är placerad direkt på borriggen och fördröjningstiden för gastransport från borriggen till stationen elimineras. Dessutom, för hela uppsättningen stationer, gassensorer för att mäta koncentrationerna av icke-kolvätekomponenter i den analyserade gasblandningen: väte H2, kolmonoxid CO, vätesulfid H2S (fig. 7).

Ris. 7. Sensorer för mätning av gasinnehåll

Geologisk modul

Stationens geologiska modul tillhandahåller studier av borrstickor, kärnor och formationsvätska vid borrning av en brunn, registrering och bearbetning av erhållna data.

Studierna som utförs av operatörerna på GTI -stationen gör det möjligt att lösa följande huvudsakliga geologiska uppgifter:

litologisk dissektion av sektionen;

fördelning av samlare;

bedömning av karaktären av reservoarmättnad.

För en snabb och högkvalitativ lösning av dessa problem bestämdes den mest optimala listan över instrument och utrustning och på grundval av detta utvecklades ett komplex av geologiska instrument (fig. 8).

Ris. 8. Utrustning och instrument för stationens geologiska modul

Mikroprocessor kolmätare KM-1A är utformad för att bestämma mineralsammansättningen av bergarter i karbonatsektioner med hjälp av sticklingar och kärnor. Denna enhet låter dig bestämma procentandelen kalcit, dolomit och olöslig rest i det studerade stenprovet. Enheten har en inbyggd mikroprocessor som beräknar procentandelen kalcit och dolomit, vars värden visas på en digital display eller på en skärm. En modifiering av karbonatmätaren har utvecklats, som gör det möjligt att bestämma innehållet av sideritmineral i berget (densitet 3,94 g / cm 3), vilket påverkar tätheten av karbonatstenar och cement av terrigena bergarter, vilket kan avsevärt minska porositetsvärdena.

Slamdensitetsmätare PSh-1 är avsedd för snabbmätning av densitet och bedömning av bergets totala porositet genom sticklingar och kärna. Mätprincipen för enheten är hydrometrisk, baserad på vägning av det undersökta provet av slam i luft och vatten. Densitetsmätaren PSh-1 kan användas för att mäta densiteten hos stenar med en densitet på 1,1-3 g/cm³ .

Installation PP-3 är utformad för att identifiera reservoarbergarter och studera reservoaregenskaperna hos bergarter. Denna enhet låter dig bestämma volymetrisk, mineralogisk densitet och total porositet. Mätprincipen för anordningen är termogravimetrisk, baserad på högprecisionsmätning av vikten av det undersökta bergprovet, tidigare mättat med vatten, och kontinuerlig övervakning av viktförändringen detta prov eftersom fukt avdunstar vid upphettning. Vid tidpunkten för avdunstning av fukt kan man bedöma värdet av permeabiliteten för den studerade bergarten.

Vätskedestillationsenhet UDZh-2 avsedda för bedömning av karaktär av mättnad av bergsreservoarer genom sticklingar och kärnor, egenskaper för filtreringstäthet, och gör det också möjligt att bestämma den kvarvarande oljevattenmättnaden från kärnor och borra sticklingar direkt vid borriggen på grund av användning av ett nytt tillvägagångssätt i destillat kylsystem. Enheten använder ett kondensatkylsystem baserat på ett Peltier termoelektriskt element istället för de använda vattenvärmeväxlarna i sådana enheter. Detta minskar kondensförlusterna genom att tillhandahålla kontrollerad kylning. Funktionsprincipen för installationen är baserad på förskjutning av formationsvätskor från porerna i bergprover på grund av övertryck som uppstår under termostatstyrd uppvärmning från 90 till 200 ºС ( 3 ºС), kondensering av ångor i en värmeväxlare och separation av kondensat som bildas under destillation genom densitet till olja och vatten.

Termisk desorptions- och pyrolysenhet gör det möjligt att bestämma förekomsten av fria och sorberade kolväten med hjälp av små prov av stenar (sticklingar, bitar av kärna), samt att bedöma närvaron och graden av omvandling av organiskt material, och, baserat på tolkningen av de erhållna uppgifterna, att urskilja i sektionerna av brunnar intervallerna i reservoarer, täcker för att producera sediment, och också för att bedöma karaktär av mättnad av samlare.

IR-spektrometer skapad för bestämning av närvaro och kvantitativ bedömning av det kolväte som finns i det undersökta berget (gaskondensat, lätt olja, tung olja, bitumen, etc.) för att bedöma karaktären av reservoarmättnad.

Luminoskop LU-1M med en fjärrstyrd UV-belysning och en fotograferingsanordning är avsedd för att undersöka borrskär och kärnprover under ultraviolett belysning för att fastställa förekomsten av bituminösa ämnen i berget, samt för deras kvantitativa bedömning. Enhetens mätprincip bygger på egenskapen hos bitumoider, vid bestrålning med ultravioletta strålar, för att avge en "kall" glöd, vars intensitet och färg gör det möjligt att visuellt bestämma förekomsten, den kvalitativa och kvantitativa sammansättningen av bitumen i den studerade berget för att bedöma karaktären av reservoarmättnad. Enheten för att fotografera kåpor är utformad för att dokumentera resultaten av luminescensanalys och hjälper till att eliminera den subjektiva faktorn vid utvärdering av analysresultaten. Fjärrbelysningen möjliggör en preliminär undersökning av en stor kärna på borrplatsen för att upptäcka förekomsten av bitumoider.

Slamtork OSH-1 avsedd för snabb torkning av slamprover under påverkan av värmeflöde. Avfuktaren har en inbyggd justerbar timer och flera lägen för att justera intensiteten och temperaturen på luftflödet.

Den beskrivna GTI -stationens tekniska och informativa kapacitet uppfyller moderna krav och gör det möjligt att implementera ny teknik för informationsstöd för konstruktion av olje- och gasbrunnar.

Gruvdrift och geologiska egenskaper hos sektionen, som påverkar förekomsten, förebyggande och eliminering av komplikationer.

Komplikationer i borrningsprocessen uppstår av följande skäl: svåra gruvdrift och geologiska förhållanden; dålig medvetenhet om dem; låg borrhastighet, till exempel på grund av långa stilleståndstider, dåliga tekniska lösningar som ingår i den tekniska designen för konstruktion av en brunn.

Med komplicerad borrning sker olyckor oftare.

Gruvdrift och geologiska egenskaper måste vara kända för att korrekt kunna utforma ett projekt för konstruktion av en brunn, för att förhindra och hantera komplikationer under genomförandet av projektet.

Reservoartryck (Ppl) - vätsketryck i bergarter med öppen porositet. Detta är namnet på klipporna där tomrummen kommunicerar med varandra. I detta fall kan formationsvätskan strömma enligt hydromekanikens lagar. Sådana stenar inkluderar täppningsstenar, sandstenar, reservoarer med produktiva horisonter.

Poretryck (Ppor) är trycket i slutna hålrum, det vill säga trycket från vätskan i porutrymmet, där porerna inte kommunicerar med varandra. Sådana egenskaper ägs av leror, saltstenar, reservoartäckningar.

Bergtryck (Pg) - hydrostatiskt (geostatiskt) tryck vid det aktuella djupet från HF: s uppströms lager.

Den statiska nivån av formationsvätskan i brunnen, bestämd av likheten mellan trycket i denna kolonn och formationstrycket. Nivån kan vara under jordens yta (brunnen kommer att absorberas), sammanfalla med ytan (det finns jämvikt) eller vara ovanför ytan (brunnen rusar) Рпл = rgz.

Dynamisk vätskenivå i brunnen - inställd över den statiska nivån när du lägger till brunnen och under den när du tar ut vätska, till exempel vid pumpning med en nedsänkbar pump.

Depression P = Pbw-Rpl<0 – давление в скважине меньше пластового. Наличие депрессии – необходимое условие для притока пластового флюида.

Undertryckande Р = Рskv -Рпл> 0 - trycket i brunnen är inte mer än behållartrycket. Absorption äger rum.

Koefficienten för det anomala formationstrycket Ka = Rpl / rvgzpl (1), där zpl är djupet på toppen av reservoaren i fråga, rw är vattnets densitet, g är tyngdaccelerationen. Ka<1=>ANPD; Ka> 1 => AHPD.

Förlust- eller spricktryck Pp - tryck vid vilket alla faser av borr- eller återfyllningsvätskan absorberas. Värdet av Pp bestäms empiriskt från observationsdata under borrning, eller med hjälp av specialstudier i brunnen. De erhållna uppgifterna används för att borra andra liknande brunnar.

Sammansatt tryckgraf för komplikation. Val av den första varianten av brunnsdesign.

Graf för kombinerat tryck. Urval av den första varianten av brunnsdesign.

För att korrekt utforma en teknisk konstruktion för konstruktion av brunnar är det nödvändigt att veta exakt fördelningen av reservoertryck (por) och absorptionstryck (hydraulisk sprickbildning) över djup eller, vilket är samma, fördelningen av Ka och Kp ( i måttlös form). Fördelningen av Ka och Kp presenteras på grafen för kombinerat tryck.

Fördelning av Ka och Kp längs djupet z.

· Brunn design (första alternativet), som senare specificeras.

Det framgår av denna graf att vi har tre djupintervaller med kompatibla borrförhållanden, det vill säga de där en vätska med samma densitet kan användas.

Det är särskilt svårt att borra när Ka = Kp. Borrning blir super svårt när Ka = Kp<1. В этих случаях обычно бурят на поглощение или применяют промывку аэрированной жидкостью.

Efter öppnande av absorptionsintervallet utförs isoleringsarbeten, på grund av vilka Kp ökas (artificiellt), vilket gör det möjligt att exempelvis cementera höljet.

Väl cirkulationssystem diagram

Schema för cirkulationssystemet för brunnar och tryckfördelningsdiagrammet i det.

Schema: 1. Mejsel, 2. Borrhålsmotor, 3. Borrhål, 4. BT, 5. Verktygsfog, 6. Fyrkant, 7. Sväng, 8. Borrhylsa, 9. Stigrör, 10. Tryckrörledning (grenrör), 11 Pump, 12. Sugmunstycke, 13. Rännsystem, 14. Vibrationsskärm.

1. Linje för hydrostatisk tryckfördelning.

2. Linje för hydraulisk tryckfördelning i växellådan.

3. Linje för hydraulisk tryckfördelning i BT.

Borrvätskans tryck på formationen måste alltid ligga inom det skuggade området mellan Ppl och Pp.

Genom varje gängad anslutning av BK försöker vätskan strömma från röret in i ringen (under cirkulation). Denna trend orsakas av tryckfallet i rören och BC. Läckage förstör den gängade anslutningen. Allt annat lika är en organisk nackdel med borrning med en hydraulisk borrhålsmotor ett ökat tryckfall vid varje gängad anslutning, eftersom i borrhålsmotorn

Cirkulationssystemet används för att tillföra borrvätska från brunnshuvudet till de mottagande tankarna, rengöring från skär och avgasning.

Figuren visar ett förenklat diagram över cirkulationssystemet TsS100E: 1 - påfyllningsrörledning; 2 - mortelrörledning; 3 - rengöringsenhet; 4 - mottagningsblock; 5 - elektrisk utrustning styrskåp.

Den förenklade utformningen av cirkulationssystemet är ett rännsystem, som består av en ränna för rörelse av murbruk, ett golv nära rännan för promenader och rengöring av rännor, räcken och basen.

Rännorna kan tillverkas av 40 mm träplankor och 3-4 mm metallplåtar. Bredd - 700-800 mm, höjd - 400-500 mm. Rektangulära och halvcirkelformade rännor används. För att minska flödeshastigheten för lösningen och plattan som faller ur den installeras skiljeväggar och fall med en höjd av 15-18 cm i rännorna. På botten av rännan, på dessa platser, finns luckor med ventiler installerat genom vilket det sedimenterade berget avlägsnas. Rännsystemets totala längd beror på parametrarna för de vätskor som används, villkoren och borrningstekniken, liksom på de mekanismer som används för rengöring och avgasning av vätskorna. Längden kan som regel vara i intervallet 20-50 m.

När man använder uppsättningar av mekanismer för rengöring och avgasning av lösning (vibrerande skärmar, sandavskiljare, slamavskiljare, avgasare, centrifuger), används rännsystemet endast för att leverera lösning från brunnen till mekanismen och mottagningstankar. I detta fall beror rännsystemets längd endast på placeringen av mekanismerna och reservoarerna i förhållande till brunnen.

I de flesta fall är rännsystemet monterat på metallbaser i sektioner med en längd på 8-10 m och en höjd på upp till 1 m. Sådana sektioner är installerade på stålteleskopställningar som reglerar takrännornas installationshöjd, detta gör det är lättare att demontera rännsystemet på vintern. Så när sticklingar samlas och fryser under spåren kan spåren tillsammans med baserna tas bort från ställen. Ett rännsystem är monterat med en lutning i lösningsrörelsens riktning; rännsystemet är anslutet till brunnshuvudet med ett rör eller en ränna med en mindre sektion och med en större lutning för att öka hastigheten på lösningen och minska slurrynedfallet på denna plats.

I modern brunnborrningsteknik ställs särskilda krav på borrvätskor, enligt vilken utrustningen för rengöring av lösningen måste säkerställa högkvalitativ rengöring av lösningen från den fasta fasen, blanda och kyla den, och även ta bort leran från lösningen som kom in från gasmättade formationer under borrning. I samband med dessa krav är moderna borriggar utrustade med cirkulationssystem med en viss uppsättning enhetliga mekanismer - tankar, anordningar för rengöring och förberedelse av borrvätskor.

Cirkulationssystemets mekanismer ger en trestegsrening av borrvätskan. Från brunnen kommer lösningen in i den vibrerande skärmen i det första steget av grovrengöring och samlas upp i tanksumpen, där grov sand avsätts. Från sedimenteringstanken passerar lösningen in i sektionen av cirkulationssystemet och matas av en centrifugalslurrypump till avgasaren om det är nödvändigt att avgasa lösningen, och sedan till sandavskiljaren, där det andra steget av rengöring från stenar upp till 0,074-0,08 mm i storlek passerar. Därefter matas lösningen in i slamavskiljaren - det tredje steget av rengöring, där stenpartiklar upp till 0,03 mm avlägsnas. Sand och slam släpps ut i en behållare, varifrån de matas till en centrifug för ytterligare separering av lösningen från berget. Den renade lösningen från det tredje steget kommer in i mottagningstankarna - till mottagningsblocket av lerpumpar för att mata den i brunnen.

Cirkulationssystemets utrustning monteras av anläggningen i följande enheter:

lösningsreningsenhet;

mellanblock (en eller två);

mottagande block.

Rektangulära behållare installerade på slädbaser fungerar som grund för montering av blocken.

Hydrauliskt tryck av lera och cementuppslamningar efter att cirkulationen stoppats.

Absorption. Orsakerna till deras förekomst.

FörbiSväljning av borrnings- eller injekteringsvätskor är en typ av komplikation, som manifesteras genom att vätska dras ut från brunnen till bergbildning. Till skillnad från filtrering kännetecknas absorptioner av det faktum att alla faser av vätskan kommer in i HP. Och vid filtrering, bara några. I praktiken definieras förluster också som det dagliga uttaget av borrvätska i formationen i en volym som överstiger den naturliga förlusten på grund av filtrering och med sticklingar. Varje region har sin egen norm. Vanligtvis tillåts flera m3 per dag. Absorption är den vanligaste typen av komplikationer, särskilt i Ural-Volga-regionerna i östra och sydöstra Sibirien. Absorptioner sker i sektioner, som vanligtvis har frakturerat MS, de största deformationerna av stenar finns och deras erosion orsakas av tektoniska processer. Till exempel, i Tatarstan, spenderas 14% av kalendertiden årligen på kampen mot förvärv, vilket överstiger tiden som spenderas på päls. borrning. Till följd av förluster förvärras brunnborrningsförhållandena:

1.Ökar risken för att verktyget fastnar, eftersom hastigheten på borrvätskans uppåtgående flöde reduceras kraftigt över absorptionszonen, om samtidigt stora partiklar av sticklingar inte går in i formationen, ackumuleras det i brunnhålet, vilket orsakar åtdragning och klibbning av verktyget. Sannolikheten för att verktyget fastnar av sedimenteringsslammet ökar särskilt efter att pumpen stannat (cirkulation).

2. Sloughs och jordskred i instabila stenar ökar. HNVP kan uppstå från de vätskebärande horisonterna som finns tillgängliga i avsnittet. Orsaken är en minskning av trycket i vätskekolonnen. I närvaro av två eller flera samtidigt öppnade lager med olika koefficienter. Ka och Kp mellan dem, tvärflöden kan uppstå, vilket komplicerar isoleringsarbetet och efterföljande cementering av brunnen.

Mycket tid och materialresurser (inerta fyllmedel, pluggmaterial) går till spillo för isolering, stillestånd och olyckor som orsakar absorption.

Orsaker till förvärv

Faktorens kvalitativa roll som bestämmer storleken på lösningens drift till absorptionszonen kan spåras genom att beakta flödet av en viskös vätska i en cirkulär porös formation eller en cirkulär slits. Formeln för att beräkna flödeshastigheten för absorberad vätska i en porös cirkulär formation kommer att erhållas genom att lösa ekvationssystemet:

1. Rörelseekvation (Darcy -form)

V = K / M * (dP / dr): (1) där V, P, r, M är flödeshastigheten, strömtrycket, formationsradien, viskositeten.

2. Ekvation för bevarande av massa (kontinuitet)

V = Q / F (2) där Q, F = 2πrh, h är vätskeabsorptionshastigheten respektive ytvariabeln längs radien och tjockleken på absorptionszonen.

3. Statens ekvation

ρ = const (3) lösa detta ekvationssystem: 2 och 3 i 1 får vi:

Q = (K / M) * 2π rH (dP / dr)

Q = (2π HK (Pmed-Ppl)) / Mln (rk / rc) (4)formel Dupies

En liknande formel (4) Bussensco kan erhållas för m cirkulära sprickor (slitsar) lika öppna och lika åtskilda från varandra.

Q = [(πδ3 (Pс-Ppl)) / 6Mln (rk / rc)] * m (5)

δ - öppning (höjd) av slitsen;

m är antalet sprickor (slitsar);

M är den effektiva viskositeten.

Det är tydligt att för att minska flödeshastigheten för den absorberade vätskan enligt formlerna (4) och (5), är det nödvändigt att öka parametrarna i nämnare och minska dem i täljaren.

Enligt (4) och (5)

Q = £ (H (eller m), Ppl, rk, Pc, rc, M, K, (eller δ)) (6)

Parametrarna som ingår i funktion (6) efter ursprung vid ögonblicket för öppning av absorptionszonen kan villkorligt delas in i 3 grupper.

1. grupp - geologiska parametrar;

2.grupp - tekniska parametrar;

3:e gruppen - blandad.

Denna uppdelning är villkorad, eftersom under drift, d.v.s. teknisk påverkan (vätskeuttag, vattenflöde, etc.) på behållaren förändras också Ppl, rk

Förlust i stenar med slutna sprickor. Funktion av indikatorkurvor. Hydraulisk sprickbildning och dess förebyggande.

Funktion av indikatorkurvor.

Vidare kommer vi att överväga linje 2.

En ungefärlig indikatorkurva för bergarter med artificiellt öppnade slutna sprickor kan beskrivas med följande formel: Pc = Pb + Ppl + 1 / A * Q + BQ2 (1)

För bergarter med naturligt öppna sprickor är indikatorkurvan ett specialfall med formeln (1)

Рс-Рпл = ΔР = 1 / A * Q = A * ΔР

Sålunda, i bergarter med öppna sprickor, kommer förlusten att börja vid alla repressionsvärden, och i stenar med slutna sprickor - först efter skapandet av ett tryck som är lika med det hydrauliska spricktrycket Pc * i brunnen. Den främsta åtgärden för att bekämpa förlorad cirkulation i bergarter med slutna sprickor (lera, salt) är att undvika hydraulisk sprickbildning.

Utvärdering av effektiviteten av arbetet för att eliminera absorption.

Effektiviteten av isoleringsarbete kännetecknas av injektiviteten (A) i absorptionszonen, som kan uppnås under isoleringsarbetet. Om i detta fall den erhållna injektiviteten A visar sig vara lägre än ett visst tekniskt tillåtet värde för injektiviteten Aq, vilket är karakteristiskt för varje region, kan isoleringsarbetet anses framgångsrikt. Således kan isoleringsvillkoren skrivas som A≤Aq (1) A = Q / Pc- P * (2) För bergarter med artificiellt öppnade sprickor P * = Pb + Ppl + Pp (3) där Pb är sidotrycket av berget, Rr - draghållfasthet g.p. I särskilda fall Рb och Рр = 0 för stenar med naturliga öppna sprickor А = Q / Pc - Рпл (4), om vi inte tillåter den minsta absorption, då Q = 0 och А → 0,

sedan Ps<Р* (5) Для зоны с открытыми трещинами формула (5) заменяется Рс=Рпл= Рпогл (6). Если давление в скважине определяется гидростатикой Рс = ρqL то (5 и 6) в привычных обозначениях примет вид: ρо≤Кп (7) и ρо= Ка=Кп (8). На практике трудно определить давление поглощения Р* , поэтому в ряде районов, например в Татарии оценка эффективности изоляционных работ проводят не по индексу давления поглощения Кп а по дополнительной приемистости Аq. В Татарии допустимые приемистости по тех. воде принято Аq≤ 4 м3/ч*МПа. Значение Аq свое для каждого района и различных поглощаемых жидкостей. Для воды оно принимается обычно более, а при растворе с наполнителем Аq берется меньше. Согласно 2 и 4 А=f (Q; Рс) (9). Т.е все способы борьбы с поглощениями основаны на воздействии на две управляемые величины (2 и 4) , т.е. на Q и Рс.

Metoder för att hantera absorption i processen att öppna absorptionszonen.

Traditionella metoder för att förebygga förluster baseras på en minskning av tryckfall på den absorberande formationen eller en förändring i a / t) av filtreringsvätskan. Om, i stället för att minska tryckfallet på formationen, ökar viskositeten genom att tillsätta pluggmaterial, bentonit eller andra ämnen, kommer absorptionshastigheten att förändras omvänt med ökningen av viskositeten, enligt formeln (2.86). Om du i praktiken justerar lösningens parametrar kan viskositeten endast ändras inom relativt snäva gränser. Förebyggande av förluster genom att byta till spolning med en lösning med ökad viskositet är endast möjlig om vetenskapligt underbyggda krav för dessa vätskor utvecklas, med hänsyn till särdragen i deras flöde i formationen. Förbättring av metoderna för att förhindra förluster, baserat på minskningen av tryckfall på de absorberande formationerna, är oupplösligt kopplat till en djupgående studie och utveckling av metoder för att borra brunnar i jämvikt i brunnsformationssystemet. Borrslammet, som tränger in i den absorberande formationen till ett visst djup och förtjockas i absorptionskanalerna, skapar ytterligare ett hinder för rörelsen av borrslam från borrhålet in i formationen. Lösningens egenskap för att skapa motstånd mot vätskans rörelse inom formationen används vid förebyggande åtgärder för att förhindra förluster. Styrkan hos ett sådant motstånd beror på lösningens strukturella och mekaniska egenskaper, storleken och formen på kanalerna, såväl som djupet av lösningens penetration i formationen.

För att formulera kraven för borrvätskors reologiska egenskaper vid passering genom absorberande formationer, kommer vi att överväga kurvorna (bild 2.16) som återspeglar beroende av skjuvspänningen och deformationshastigheten de / df för vissa modeller av icke-newtonsk vätska. Den raka linjen 1 motsvarar modellen av ett viskoplastiskt medium, som kännetecknas av den begränsande skjuvspänningen τ0. Kurva 2 kännetecknar beteendet hos pseudoplastiska vätskor, där stressens tillväxthastighet saktar ner med en ökning av skjuvhastigheten och kurvorna plattar ut. Linje 3 återspeglar de reologiska egenskaperna hos en viskös vätska (Newtonian). Kurva 4 kännetecknar beteendet hos viskoelastiska och dilaterande vätskor, där skjuvspänningen ökar kraftigt med ökad töjningshastighet. I synnerhet viskoelastiska vätskor inkluderar svaga lösningar av vissa polymerer (polyetylenoxid, guargummi, polyakrylamid, etc.) i vatten, vilket uppvisar egenskapen att drastiskt reducera (2-3 gånger) det hydrodynamiska motståndet under flödet av vätskor med hög Reynolds tal (Toms -effekt). Samtidigt blir viskositeten för dessa vätskor när de rör sig genom de absorberande kanalerna hög på grund av de höga skjuvhastigheterna i kanalerna. Borrning med spolning med luftade borrvätskor är en av de radikala åtgärderna i en rad åtgärder och metoder utformade för att förhindra och eliminera förlorad cirkulation vid borrning av djupa brunnar. Luftning av borrvätskan minskar det hydrostatiska trycket och bidrar därigenom till att det återkommer i tillräcklig mängd till ytan och följaktligen normal rengöring av brunnhålet samt valet av representativa prover av permeabla stenar och formationsvätskor. De tekniska och ekonomiska indikatorerna vid borrning av brunnar med bottenhålsspolning med luftad lösning är högre jämfört med de när vatten eller andra spolvätskor används som borrvätska. Kvaliteten på penetration av produktiva formationer förbättras också avsevärt, särskilt på områden där dessa formationer har onormalt låga tryck.

En effektiv åtgärd för att förhindra förlorad cirkulation är införandet av fyllmedel i den cirkulerande borrvätskan. Syftet med deras användning är att skapa tamponger i absorptionskanalerna. Dessa tamponger tjänar som grund för avsättning av filterkaka (lera) och isolering av absorberande formationer. V.F. Rogers tror att överbryggarmedlet kan vara nästan vilket material som helst som består av partiklar av tillräckligt liten storlek och när det införs i borrvätskan kan det pumpas av lerpumpar. I USA används mer än hundra typer av fyllmedel och deras kombinationer för att ansluta absorptionskanaler. Som igensättningsmedel, flis eller bast, fiskfjäll, hö, gummiavfall, guttaperkablad, bomull, bomullsbollar, sockerrörsfibrer, nötskal, granulerad plast, perlit, expanderad lera, textilfibrer, bitumen, glimmer, asbest, skuren papper, mossa, strimlad hampa, cellulosaflingor, läder, vetekli, bönor, ärtor, ris, kycklingfjädrar, lerklumpar, svamp, koks, sten etc. Dessa material kan användas ensamma och i kombinationer tillverkade av industrin eller formulerade före användning... Att bestämma lämpligheten för varje pluggmaterial i laboratoriet är svårt på grund av bristen på kunskap om storleken på de hål som ska pluggas.

I utländsk praxis ägnas särskild uppmärksamhet åt att säkerställa "tät" packning av fyllmedel. Fernas åsikt följs, enligt vilken den tätaste packningen av partiklar uppfyller villkoret för deras storleksfördelning enligt lagen om geometrisk progression; när man eliminerar förlorad cirkulation kan den största effekten erhållas med en maximalt komprimerad plugg, speciellt vid omedelbart uttag av borrvätskan.

Fyllmedel är uppdelat i fibrösa, lamellära och granulära enligt deras kvalitetsegenskaper. Fibermaterial är av vegetabiliskt, animaliskt, mineraliskt ursprung. Detta inkluderar även syntetiska material. Fibertyp och storlek påverkar avsevärt kvaliteten på arbetet. Fibrernas stabilitet under deras cirkulation i borrvätskan är viktig. Materialen ger bra resultat när pluggning av sand- och grusformationer med korn upp till 25 mm i diameter, liksom vid tilltäppning av sprickor i grovkorniga (upp till 3 mm) och finkorniga (upp till 0,5 mm) stenar.

Lamellmaterial är lämpliga för täppning av grovt grus och sprickor upp till 2,5 mm i storlek. Dessa inkluderar: cellofan, glimmer, skal, bomullsfrön, etc.

Granulära material: perlit, krossat gummi, plastbitar, nötskal etc. De flesta av dem täpper effektivt till grusbäddar med korn upp till 25 mm i diameter. Perlit ger bra resultat i grusformationer med korndiametrar upp till 9-12 mm. Ett mutterskal med en storlek på 2,5 mm eller mindre täpper sprickor upp till 3 mm i storlek och större (upp till 5 mm) och krossade gummistoppar sprickor upp till 6 mm i storlek, d.v.s. de kan plugga in sprickor 2 gånger mer än vid användning av fibrösa eller lamellära material.

I avsaknad av data om storleken på korn och sprickor i den absorberande horisonten, blandningar av fibrer med lamellära eller granulära material, cellofan med glimmer, fibrer med fläckiga och granulära material, samt vid blandning av granulära material: perlit med gummi eller nötskal används. Den bästa blandningen för att eliminera absorption vid låga tryck är en högkolloidal lera med tillsats av fibrösa material och glimmerblad. Fibrösa material, avsatta på borrhålsväggen, bildar ett nät. Glimmerlöv förstärker detta nät och täpper till de större kanalerna i berget, och en tunn, tät lerskorpa bildas ovanpå det hela.

Visningar av gas-vatten-olja. Deras skäl. Tecken på bildning av formationsvätskor. Klassificering och erkännande av typerna av manifestationer.

Under absorption strömmar vätska (spolning eller igensättning) från brunnen in i formationen, och när den visar sig, vice versa, från formationen in i brunnen. Anledningar till inträde: 1) inträde i brunnen på plats från sticklingar av vätskeinnehållande formationer. I detta fall är trycket i brunnen inte nödvändigtvis högre och lägre än behållartrycket; 2) om trycket i brunnen är lägre än behållartrycket, det vill säga det finns tryck på behållaren, är de främsta orsakerna till uppkomsten av depression, det vill säga tryckminskningen på behållaren i brunnen, följande: 1) att inte fylla på brunnen med borrvätska när verktyget lyfts. En anordning för autofyllning i brunnen krävs. 2) en minskning av spolvätskans densitet på grund av dess skumbildning (gasning) när vätskan kommer i kontakt med luft på ytan i rännsystemet, samt på grund av behandlingen av p.g. ytaktivt ämne. Avgasning krävs (mekanisk, kemisk); 3) borrning av en brunn under oförenliga förhållanden. Det finns två lager i diagrammet. Det första lagret kännetecknas av Kal och Kpl; för andra Ka2 och Kn2. första lagret bör borras med en lera ρ0.1 (mellan Ka1 och Kp1), det andra lagret ρ0,2 (Fig.)

Det är omöjligt att öppna det andra lagret på en lösning med densiteten för det första lagret, eftersom det kommer att finnas absorption i det andra lagret; 4) skarpa fluktuationer i hydrodynamiskt tryck när pumpen stoppas, utlösning och annat arbete, förvärrat av en ökning av statisk skjuvspänning och närvaron av oljetätningar på kolonnen;

5) underskattad p.w -densitet antagen i den tekniska konstruktionen på grund av dålig kunskap om den faktiska fördelningen av reservoartrycket (Ka), dvs områdets geologi. Dessa skäl är mer relaterade till prospekteringsbrunnar; 6) en låg nivå av operationell förklaring av reservoartryck genom att förutsäga dem under fördjupningen av brunnen. Använd inte metoderna för att förutsäga d -exponenten, σ (sigma) -exponenten, etc. 7) att tappa ut viktmedlet från borrvätskan och minska det hydrauliska trycket. Tecken på inflöde av bildningsvätska är: 1) en ökning av nivån för den cirkulerande vätskan i pumpmottagningstanken. En nivåmätare behövs; 2) gas frigörs från lösningen och lämnar brunnen vid brunnhuvudet, kokning av lösningen observeras; 3) efter att cirkulationen har stoppats fortsätter lösningen att flöda ut ur brunnen (brunnen flödar över); 4) trycket stiger kraftigt vid en oväntad öppning av formationen med onormalt högt tryck. När olja kommer in från reservoarerna stannar dess film kvar på trågens väggar eller flyter över lösningen i trågen. När formationsvatten anländer ändras egenskaperna hos p.zh. Dess densitet minskar vanligtvis, viskositeten kan minska och kan öka (efter inflödet av saltvatten). Vätskeförlust ökar vanligtvis, pH ändras och elektrisk resistans minskar vanligtvis.

Klassificering av vätskeintag. Det utförs enligt komplexiteten i de åtgärder som är nödvändiga för deras likvidation. De är indelade i tre grupper: 1) manifestation - ofarligt inflöde av formationsvätskor som inte stör borrprocessen och den accepterade arbetstekniken; 2) utbrott - flödet av vätskor som endast kan elimineras genom en särskild ändamålsenlig förändring av borrtekniken med hjälp av medel och utrustning som finns på borriggen; 3) fontän - inmatning av vätska, vars avlägsnande kräver användning av ytterligare medel och utrustning (förutom de som finns tillgängliga på borrningsenheten) och som är associerad med tryck i brunnreservoarsystemet som hotar integriteten av oc , brunnshuvudutrustning och formationer i den osäkrade delen av brunnen.

Installation av cementbroar. Funktioner i valet av receptet och beredningen av injekteringslösningen för installation av broar.

En av de allvarliga sorterna av cementeringstekniken är installationen av cementbroar för olika ändamål. Att förbättra kvaliteten på cementbroar och förbättra effektiviteten i deras drift är en integrerad del av att förbättra processerna för att borra, färdigställa och driva brunnar. Kvaliteten på broar och deras hållbarhet avgör också miljöskyddets tillförlitlighet. Samtidigt tyder fältdata på att det ofta förekommer fall av installation av låghållfasta och otäta broar, för tidig härdning av cementslam, fastnade rör etc. Dessa komplikationer orsakas inte bara och inte så mycket av egenskaperna hos de använda injekteringsmaterialen, utan av detaljerna i själva arbetet under installationen av broar.

I djupa högtemperaturbrunnar, under dessa operationer, inträffar ofta olyckor i samband med intensiv förtjockning och härdning av en blandning av lera och cementlösningar. I vissa fall visar sig broar vara otäta eller inte tillräckligt starka. Den framgångsrika installationen av broar beror på många naturliga och tekniska faktorer som bestämmer särdragen i bildandet av cementsten, liksom dess kontakt och "vidhäftning" med stenar och rörmetall. Därför är bedömningen av brons bärighet som en teknisk struktur och studien av de förhållanden som finns i brunnen obligatoriska när dessa arbeten utförs.

Syftet med att installera broar är att få ett stabilt vattengas- och oljetätt munstycke av cementsten med viss styrka för övergång till den överliggande horisonten, borra ett nytt borrhål, förstärka den instabila och kavernösa delen av borrhålet, testa horisonten med hjälp av en reservoartestare, reparation och konservering eller övergivande av brunnar.

Genom arten av de verkande lasterna kan två kategorier av broar särskiljas:

1) under tryck av vätska eller gas och 2) under belastning från verktygets vikt under borrning av ett andra borrhål, med hjälp av en formningstestare eller i andra fall (broar i denna kategori måste, förutom att vara gastäta, ha en mycket hög mekanisk hållfasthet).

Analys av fältdata visar att broar kan utsättas för tryck upp till 85 MPa, axiella belastningar upp till 2100 kN och skjuvspänningar uppstår per 1 m av brygglängden upp till 30 MPa. Sådana betydande belastningar uppstår vid provning av brunnar med hjälp av reservoartestare och vid andra typer av arbeten.

Bärförmågan hos cementbryggor beror till stor del på deras höjd, närvaron (eller frånvaron) och tillståndet hos lerkakan eller lerrester på strängen. När man tar bort den lösa delen av lerkakan är skjuvspänningen 0,15-0,2 MPa. I detta fall räcker det med en brohöjd på 18-25 m, även om det förekommer maximala belastningar. Närvaron av ett lager av borrslera (lera) med en tjocklek på 1-2 mm på strängens väggar leder till en minskning av skjuvspänningen och till en ökning av erforderlig höjd till 180-250 m. broens höjd bör beräknas med formeln Nm ≥ Men - Qm / pDc [τm] (1) där H0 är installationsdjupet av den nedre delen av bron; QM är den axiella belastningen på bryggan på grund av tryckfallet och avlastningen av rörsträngen eller formationstestaren; Dс - borrhålsdiameter; [τm] är broens specifika bärighet, vars värden bestäms både av pluggmaterialets vidhäftningsegenskaper och av sättet att installera bron. Broens täthet beror också på dess höjd och kontaktytans tillstånd, eftersom trycket vid vilket vattengenombrott inträffar är direkt proportionellt mot längden och omvänt proportionellt mot skorpans tjocklek. Om det finns en lerkaka mellan höljet och cementstenen med en skjuvspänning på 6,8-4,6 MPa och en tjocklek på 3-12 mm, är 1,8 respektive 0,6 MPa per 1 m. I frånvaro av en skorpa inträffar vattengenombrott vid en tryckgradient på mer än 7,0 MPa per 1 m.

Följaktligen beror tätheten hos bron också till stor del på förhållandena och metoden för dess installation. I detta avseende bör cementbrons höjd också bestämmas från uttrycket

Nm ≥ Men - Рм / [∆р] (2) där Рм - maxvärdet för tryckfallet som verkar på bron under dess drift; [∆р] - tillåten tryckgradient för vätskegenombrott längs kontaktzonen mellan bron och borrhålsväggen; detta värde bestäms också huvudsakligen beroende på metoden för att installera bron, på injekteringsmaterialet som används. Från värdena för höjden på cementbryggorna, bestämt av formlerna (1) och (2), välj en större.

Installationen av en bro har mycket gemensamt med processen att cementera pelare och har egenskaper som kokar ner till följande:

1) en liten mängd pluggmaterial används;

2) den nedre delen av påfyllningsrören är inte utrustad med någonting, stoppringen är inte installerad;

3) gummidelningspluggar används inte;

4) i många fall spolas brunnar tillbaka för att "klippa" bryggtaket;

5) bron är inte begränsad av någonting underifrån och kan spridas ut under påverkan av densitetsskillnaden mellan cement och borrslam.

Installationen av bron är en enkel konstruktion och metod, som i djupa brunnar är avsevärt komplicerad under påverkan av faktorer som temperatur, tryck, gas-vatten och oljevisning etc. Längd, diameter och konfiguration av fyllningsrör , reologiska egenskaper hos cement och borrslam är också viktiga. brunnsrenhet och ned- och nedströmningslägen. Borrhålskavernositet har en betydande inverkan på installationen av en bro i den okapslade delen av brunnen.

Cementbroar måste vara tillräckligt starka. Praxis visar att om bron under hållfasthetsprovning inte kollapsar när en specifik axiell belastning på 3,0-6,0 MPa skapas på den och samtidigt spolning, så uppfyller dess hållfasthetsegenskaper förutsättningarna för både borrning av en ny axel och belastning från vikten av rörsträngen eller en formationstestare.

Vid installation av broar för borrning av en ny axel ställs ytterligare krav på höjd. Detta beror på att styrkan i broens övre del (H1) bör säkerställa möjligheten att borra ett nytt borrhål med en tillåten krökningsintensitet, och den nedre delen (H0) måste ge tillförlitlig isolering av det gamla borrhålet. Nm = H1 + Ho = (2Dc * Rc) 0,5+ Ho (3)

där Rc är krökningsradien för stammen.

Analys av tillgängliga data visar att erhållande av tillförlitliga broar i djupa brunnar beror på en uppsättning samtidigt verkande faktorer, som kan delas in i tre grupper.

Den första gruppen - naturliga faktorer: temperatur, tryck och geologiska förhållanden (grottighet, sprickbildning, aggressivt vatten, vatten- och gasproduktion och absorption).

Den andra gruppen - tekniska faktorer: flödeshastighet av cement och borrvätskor i rör och ringformigt utrymme, reologiska egenskaper hos lösningar, kemisk och mineralogisk sammansättning av bindemedel, fysikaliska och mekaniska egenskaper hos cementuppslamning och sten, kontraktionseffekt av oljebrunnscement, borrvätskans komprimerbarhet, densitetens heterogenitet, koagulering av borrslam vid blandning med cement (bildning av pastor med hög viskositet), storleken på det ringformiga gapet och excentriciteten hos rören i brunnen, kontakttiden för bufferten vätska och cementuppslamning med lerkakan.

Den tredje gruppen - subjektiva faktorer: användning av pluggmaterial som är oacceptabelt för de givna förhållandena; felaktigt val av lösningsformuleringen i laboratoriet; otillräcklig beredning av brunnhålet och användning av borrslam med höga värden av viskositet, SST och vätskeförlust; fel vid bestämning av mängden pressvätska, platsen för påfyllningsverktyget, doseringen av reagenser för att blanda cementuppslamning i brunnen; användningen av ett otillräckligt antal cementeringsenheter; användningen av en otillräcklig mängd cement; låg organisationsgrad för processen att installera bron.

En ökning av temperatur och tryck bidrar till en intensiv acceleration av alla kemiska reaktioner, vilket orsakar en snabb förtjockning (förlust av pumpbarhet) och härdning av cementuppslamningar, som efter kortvariga stopp i cirkulationen ibland inte kan tvingas igenom.

Fram till nu har den huvudsakliga metoden för att installera cementbroar varit att injicera cementslurry i brunnen i designdjupintervallet längs en rörsträng sänkt till nivån för brons nedre markering, följt av att lyfta denna sträng ovanför cementeringszonen. Som regel utförs arbete utan att dela pluggar och medel för att övervaka deras rörelse. Processen styrs av volymen av förträngningsvätskan, beräknad från tillståndet för jämlikhet mellan nivåerna av cementuppslamningen i rörsträngen och det ringformiga utrymmet, och volymen av cementuppslamningen tas lika med volymen av brunnen i intervallet för broinstallationen. Metodens effektivitet är låg.

Först och främst bör det noteras att de cementbaserade materialen som används för att cementera höljessträngar är lämpliga för installation av starka och täta broar. Dålig installation av broar eller deras frånvaro alls, för tidig inställning av en lösning av bindemedel och andra faktorer i viss utsträckning orsakas av felaktigt val av formuleringen av lösningar av bindemedel när det gäller förtjockning (härdning) eller avvikelser från formuleringen som valts i laboratoriet, tillåten vid beredning av en lösning av bindemedel.

Det visade sig att för att minska sannolikheten för komplikationer, inställningstiden och vid höga temperaturer och tryck bör förtjockningstiden överstiga arbetstiden för installation av broar med minst 25%. I ett antal fall, när man väljer formuleringar av bindemedelslösningar, beaktas inte detaljerna i arbetet med installationen av broar, vilket består i att stoppa cirkulationen för att lyfta strängen av fyllningsrör och täta brunnshuvudet.

Vid höga temperaturer och tryck kan cementuppslamningens motståndskraft mot skjuvning, även efter kortvariga stopp (10-20 min) av cirkulationen, öka kraftigt. Därför är det inte möjligt att återställa cirkulationen och i de flesta fall fastnar fyllningsrörsträngen. Som ett resultat, när man väljer en cementuppslamningsformulering, är det nödvändigt att studera dynamiken i dess förtjockning på en konsistometer (CC) med hjälp av ett program som simulerar processen att installera en bro. Förtjockningstiden för cementuppslamningen Tzag motsvarar tillståndet

Tzag> T1 + T2 + T3 + 1,5 (T4 + T5 + T6) + 1,2T7 där T1, T2, T3 är den tid som spenderas respektive för att förbereda, pumpa och skjuta cementuppslamningen i brunnen; T4, T5, T6 - tiden som ägnas åt att lyfta strängen av fyllningsrör till den punkt där bron skars av, på att täta munnen och utföra förberedande arbete för att skära av bron; Тт - tid som spenderas på att klippa bron.

Enligt ett liknande program är det nödvändigt att studera en blandning av cementgödsel med borrning i förhållandet 3: 1,1: 1 och 1: 3 vid installation av cementbroar i brunnar med hög temperatur och tryck. Framgången med installationen av en cementbro beror till stor del på den exakta efterlevnaden av receptet som valts i laboratoriet vid framställning av cementuppslamningen. De viktigaste förutsättningarna här är att behålla det valda innehållet av kemiska reagens och förhållandet blandningsvätska och vatten-cement. För att få den mest homogena injekteringsslammet bör den beredas med en genomsnittlig tank.

Komplikationer och olyckor vid borrning av olje- och gaskällor i permafrostförhållanden och åtgärder för att förhindra dem .

Vid borrning i intervallen för permafrostutbredning, som ett resultat av gemensam fysikalisk-kemisk påverkan och erosion på borrhålsväggarna, förstörs iskonsoliderade sandig-argilla-avlagringar och tvättas lätt ut av flödet av borrslam. Detta leder till intensiv grottbildning och tillhörande stenfall och talus.

De mest intensivt förstörda bergarterna med låg ishalt och svagt packade bergarter. Värmekapaciteten hos sådana bergarter är låg, och därför sker deras förstörelse mycket snabbare än bergarter med högt isinnehåll.

Bland de frusna bergarterna finns mellanskiktade tinade bergarter, av vilka många är benägna att förluster av borrslam vid tryck som något överstiger det hydrostatiska trycket i vattenpelaren i brunnen. Absorption i sådana lager kan vara mycket intensiv och kräver särskilda åtgärder för att förhindra eller eliminera dem.

I permafrostsektionerna är de kvartära bergarterna vanligtvis de mest instabila i intervallet 0-200 m. Med traditionell borrteknik kan den faktiska borrhålsvolymen i dem överstiga den nominella volymen med 3-4 gånger. Som ett resultat av starka håligheter. som åtföljs av utseende av bänkar, glidning av sticklingar och bergfall, leddes inte ledarna i många brunnar till konstruktionsdjupet.

Som ett resultat av förstörelsen av permafrosten observerades i ett antal fall nedsänkning av ledaren och riktningen, och ibland bildades hela kratrar runt brunnhuvudet, vilket inte tillät borrning.

I intervallet för permafrostförökning är det svårt att tillhandahålla cementering och borrhålsfästning på grund av skapandet av stillastående zoner i borrvätskan i stora grottor, varifrån den inte kan förskjutas med injekteringsvätska. Cementering är ofta ensidig och cementringen är inte kontinuerlig. Detta skapar gynnsamma förhållanden för korsflöden mellan skikten och bildandet av griffiner, för kollaps av kolonner vid omvänd frysning av stenar i fallet med långa "mellanskikt" av brunnen.

Förfarandena för förstörelse av IMF är ganska komplexa och dåligt studerade. 1 Borrvätskan som cirkulerar i brunnen interagerar termiskt och hydrodynamiskt med både berg och is, och denna interaktion kan avsevärt förbättras av fysikalisk-kemiska processer (till exempel upplösning ", som inte stannar ens vid negativa temperaturer.

För närvarande kan förekomsten av osmotiska processer i systemet berg (is) - kaka på borrhålsväggen - borrvätska i borrhålet anses bevisat. Dessa processer är spontana och riktade i motsatt riktning mot potentialgradienten (temperatur, tryck, koncentration), de. sträva efter att utjämna koncentrationer, temperaturer, tryck. Rollen som en semipermeabel baffel kan spelas av både en filterkaka och ett nära brunns lager av berget i sig. Och i sammansättningen av det frusna berget, förutom is som dess cementhaltiga ämne, kan det finnas icke-frysande porvatten med varierande grader av mineralisering. Mängden icke-frysande vatten i MMG1 beror på temperatur, materialkomposition, salthalt och kan uppskattas med hjälp av den empiriska formeln

w = aT ~ b .

1pa = 0,2618 + 0,55191nS;

1p (- B)= 0,3711 + 0,264S:

S är bergets specifika yta. m a / p G - bergtemperatur, "C.

På grund av närvaron av borrslam i det öppna borrhålet och i permafrost-porvätskan med en viss grad av mineralisering sker processen med spontan utjämning av jodkoncentrationer under inverkan av osmotiskt tryck. Som ett resultat kan förstörelse av frusen sten inträffa. Om borrvätskan har en ökad koncentration av något löst salt i jämförelse med porvatten, kommer fasomvandlingar att börja vid is-vätskegränssnittet som är förknippat med en minskning av isens smältpunkt, d.v.s. processen för dess förstörelse kommer att börja. Och eftersom borrhålsväggens stabilitet huvudsakligen beror på is, som ett ämne som cementerar berget, kommer stabiliteten av permafrost, c, lappning av borrhålsväggen att gå förlorad, vilket kan orsaka sloughs, kollapsar, bildning av grottor och slamproppar, landningar och puffar under utlösningsoperationer, stopp av höljesträngar som sänks ned i brunnen, absorption av borrspolning och injekteringsvätskor.

Om mineraliseringsgraderna för borrslammet och permafrostens porvatten är desamma kommer brunnbergssystemet att vara i isoton jämvikt, och förstörelsen av permafrost under fysikalisk -kemisk påverkan är osannolik.

Med en ökning av salthalten i spolmedlet uppstår förhållanden under vilka porvatten med lägre salthalt kommer att flytta från berget till brunnen. På grund av förlusten av immobiliserat vatten kommer isens mekaniska styrka att minska, isen kan gå sönder, vilket kommer att leda till bildandet av ett hålrum i borrhålet som borras. Denna process intensifieras av den erosiva verkan av det cirkulerande spolmedlet.

Förstörelsen av is genom saltlösning av spolvätska har noterats i många forskares verk. Experiment som utförts vid Leningrad Mining Institute har visat att med en ökning av saltkoncentrationen i vätskan som tvättar isen förstärks isförstöringen. Så. med ett innehåll av 23 och 100 kg / m ‘NaCl i cirkulerande vatten var isförstöringens intensitet vid en temperatur på minus 1 ″ C 0,0163 respektive 0,0882 kg / h.

Processen för isförstöring påverkas också av varaktigheten av effekten av den salta spolvätskan. När isen exponeras för en 3% NaCl-lösning kommer viktminskningen av ett isprov med en temperatur på minus 1 ° C att vara: efter 0,5 h 0,62 p till 1,0 h 0,96 g: efter 1,5 h 1,96 g

När permafrostens närborrningszon smälter, frigörs en del av dess hålrum, där borrvätskan eller dess dispersionsmedium också kan filtreras. Denna process kan visa sig vara en annan fysisk/imisk faktor som bidrar till att förstöra permafrost. Det kan åtföljas av osmotisk vätskeflöde från brunnar in i berget om koncentrationen av något lösligt salt i permafrostvätskan är högre än i vätskan. fylla brunnhålet.

För att minimera den negativa effekten av fysikalisk-kemiska processer på tillståndet för borrhålet som borras i permafrosten, är det därför först och främst nödvändigt att säkerställa en jämviktskoncentration av komponenterna i borrslam och interstitiell vätska i permafrosten på borrhålsväggen.

Tyvärr är detta krav inte alltid möjligt i praktiken. Därför använder de sig ofta av att skydda den cementerande permafrostisen från de fysikalisk -kemiska effekterna av borrvätska med filmer av viskösa vätskor, som täcker inte bara de isytor som exponeras av borrhålet, utan också utrymmet intrapore delvis intill borrhålet. därigenom bryter den mineraliserade vätskans direktkontakt med is.

Som AV Maramzin och AA Ryazanov påpekar, under övergången från att spola brunnarna med saltvatten till att spola med en mer viskös lerlösning, minskade intensiteten av isförstöring 3,5-4 gånger med samma koncentration av NaCl i dem. Det minskade ännu mer när borrvätskan behandlades med skyddande kolloider (CMC, SSB.

Således, för att förhindra hålrum, förstörelse av brunnhuvudzonen, talus och stenfall vid borrning av brunnar i permafrosten. Borrslam måste uppfylla följande grundläggande krav:

har en låg filtreringshastighet:

har förmågan att skapa en tät, ogenomtränglig film på isytan i permafrost:

har låg erosionsförmåga; har en låg specifik värme;

att bilda ett filtrat som inte skapar sanna lösningar med bergvätskan;

vara hydrofob mot isytan.

Zavgorodny Ivan Alexandrovich

2: a års student, mekanisk avdelning, specialiserad på "Borrning av olje- och gasbrunnar" Astrakhan State Polytechnic College, Astrakhan

E-post:

Marina Kuznetsova

lärare i specialdiscipliner vid Astrakhan State Polytechnic College, Astrakhan

E-post:

Introduktion. Sedan antiken har mänskligheten producerat olja, först användes primitiva metoder: att använda brunnar, samla olja från behållarens yta, bearbeta kalksten eller sandsten som blötläggs i olja. År 1859, i den amerikanska delstaten Pennsylvania, uppträder mekanisk borrning av oljebrunnar, ungefär samtidigt började borrningar av brunnar i Ryssland. 1864 och 1866 borrades de första brunnarna i Kuban med en flödeshastighet på 190 ton / dag.

Ursprungligen borrades oljebrunnar med manuell rotationsstångsmetod, snart bytte de till handstångsborrning. Chock-rod-metoden har blivit utbredd i oljefälten i Azerbajdzjan. Övergången från den manuella metoden till mekanisk borrning av brunnar ledde till behovet av mekanisering av borroperationer, ett stort bidrag till utvecklingen av de ryska gruvingenjörerna G.D. Romanovsky och S.G. Voislav. 1901, för första gången i USA, användes rotationsborrning med bottenhålstvättning med ett cirkulerande vätskeflöde (med borrslam), och höjningen av sticklingar genom ett cirkulerande vattenflöde uppfanns av den franske ingenjören Fauvelle tillbaka i 1848. Från det ögonblicket började en period av utveckling och förbättring av den roterande borrmetoden. År 1902 borrades den första brunnen 345 m djup i Ryssland med hjälp av rotationsmetoden i Grozny -regionen.

Idag intar USA en ledande position inom oljeindustrin, 2 miljoner brunnar borras årligen, en fjärdedel av dem är produktiva, medan Ryssland är bara tvåa hittills. I Ryssland och utomlands används följande: manuell borrning (vattenutvinning); mekanisk; guidad spindelborrning (säkert borrsystem utvecklat i England); explosiv borrningsteknik; termisk; fysikalisk -kemisk, elektrospark och andra metoder. Dessutom utvecklas många nya brunnsborrningstekniker, till exempel i USA har Colorado Mining Institute utvecklat en laserborrningsteknik baserad på bergförbränning.

Borrningsteknik. Den mekaniska borrmetoden är den vanligaste; den utförs med slag-, roterande och slag-roterande borrmetoder. Med slagverksmetoden för borrning sker förstörelsen av stenar på grund av stenhuggningsverktygets slag på botten av brunnen. Förstörelsen av stenar på grund av rotationen av ett stenskärande verktyg (mejsel, bit) som pressas mot botten kallas en roterande borrmetod.

Vid borrning av olje- och gasbrunnar i Ryssland används en exklusivt roterande borrmetod. Vid användning av en roterande borrmetod borras en brunn med en roterande borrkrona, medan de borrade bergpartiklarna under borrning förs till ytan av en kontinuerligt cirkulerande ström av borrslam eller luft eller gas som injiceras i brunnen. Beroende på motorns placering är rotationsborrningen indelad i roterande borrning och turbodrillborrning. Vid roterande borrning - rotatorn (rotorn) är placerad på ytan och driver biten i bottenhålet med hjälp av en sträng borrrör, rotationshastigheten är 20-200 rpm. Vid borrning med en borrhålsmotor (turbodrill, skruvskruv eller elektrisk borr) - överförs vridmomentet från borrhålsmotorn installerad ovanför borrningen.

Borrningsprocessen består av följande huvudoperationer: sänkning av borrrören med en bit in i brunnen till botten och lyft av borrrören med den förbrukade borrkronan ur brunnen och bearbetning av borrkronan i botten, d.v.s. brytning av borrberget. Dessa operationer avbryts regelbundet för att köra höljet in i brunnen för att förhindra att väggarna kollapsar och för att separera olja (gas) och vatten. Samtidigt, i processen med att borra brunnar, utförs ett antal hjälpoperationer: kärnborrning, beredning av spolvätska (borrslam), loggning, mätning av krökning, brunnsutveckling för att inducera flödet av olja (gas) i brunnen osv.

Figur 1 visar borriggets flödesschema.

Figur 1. Schema för en borrigg för roterande borrning: 1 - trådledning; 2 - reseblock; 3 - torn; 4 - krok; 5 - borrslang; 6 - ledande rör; 7 - rännor; 8 - lerpump; 9 - pumpmotor; 10 - pumprör; 11 - mottagartank (kapacitet); 12 - borrfog; 13 - borrör; 14 - hydraulisk motor nere i hålet; 15 - mejsel; 16 - rotor; 17 - vinsch; 18 - vinsch och rotormotor; 19 - svängbar

En borrigg är ett komplex av maskiner och mekanismer avsedda för borrning och hölje. Borrprocessen åtföljs av sänkning och lyft av borrsträngen, samt att hålla den upphängd. För att minska belastningen på repet och minska motorns effekt används lyftutrustning, bestående av ett torn, en dragverk och ett resesystem. Tackelsystemet består av en fast del av kronblocket, installerat i toppen av tornkapellet, och en rörlig del av resande block, tackel, krok och träns. Lyftsystemet är utformat för att omvandla vinschtrummans roterande rörelse till krokens translationsrörelse. Borrtornet är konstruerat för att lyfta och sänka borrsträngen och foderrören i brunnen, samt för att hålla borrsträngen på vikten under borrning och för dess enhetliga matning och placering av det löpande systemet, borrrören och delar av utrustning i den. Lyftoperationer utförs med hjälp av en borrvinsch. Drawworks består av en bas på vilken vinschaxlarna är fästa och är sammankopplade med växlar, alla axlar är anslutna till en växellåda och växellådan är i sin tur ansluten till motorn.

Ytborrningsutrustningen inkluderar en mottagningsbro som är avsedd för att lägga borrör och flytta utrustning, verktyg, material och reservdelar längs den. Ett system med anordningar för rengöring av borrslam från sticklingar. Och ett antal hjälpstrukturer.

Borrsträngen förbinder borrkronan (bergskärverktyget) med ytutrustningen, det vill säga borriggen. Toppröret i borrsträngen är fyrkantigt, det kan vara sexkant eller räfsat. Ledningsröret passerar genom rotorbordets öppning. Rotorn placeras i mitten av oljeriggen. Den övre änden av det ledande röret är ansluten till en svivel utformad för att rotera borrsträngen som är upphängd på kroken och tillföra borrvätska genom den. Den nedre delen av sviveln är ansluten till kellyen och kan rotera med borrsträngen. Den övre delen av sviveln är alltid orörlig.

Låt oss överväga borrningsprocessens teknik (figur 1). En flexibel slang 5 är ansluten till hålet i den fasta delen av sviveln 19, genom vilken borrvätskan pumpas in i brunnen med hjälp av slampumpar 8. Spolvätskan passerar längs hela borrsträngens 13 längd och kommer in i hydrauliken. borrhålsmotor 14, som driver motoraxeln i rotation, och sedan kommer vätskan in i borrningen 15. Vätskan tvättar bottenhålet, tar upp borrhålet, tar upp partiklarna i det borrade berget och stiger tillsammans med dem uppåt genom det ringformiga utrymmet mellan borrhålsväggarna och borrrören och går till pumpintaget. På ytan rengörs borrvätskan från den borrade stenen med hjälp av specialutrustning, varefter den återigen matas in i brunnen.

Den borrtekniska processen beror mycket på borrslammet, som, beroende på fältets geologiska egenskaper, framställs på vattenbasis, på oljebasis, med användning av ett gasformigt medel eller luft.

Produktion. Av ovanstående kan man se att teknikerna för borrprocessernas beteende är olika, men lämpliga för de givna förhållandena (brunnens djup, dess bestående berg, tryck etc.) bör väljas utifrån geologiska och klimatiska förhållanden . Eftersom brunnens operativa egenskaper, nämligen dess flödeshastighet och produktivitet, beror på kvaliteten på borrningen av den produktiva horisonten på fältet.

Bibliografi:

1. Vadetsky Yu.V. Borrning av olje- och gasbrunnar: en lärobok för början. prof. utbildning. M.: Publishing Center "Academy", 2003. - 352 sid. ISB # 5-7695-1119-2.

2.Vadetsky Yu.V. Driller's Handbook: lärobok. manual för början. prof. utbildning. M .: Publishing Center "Academy", 2008. - 416 sid. ISB # 978-5-7695-2836-1.