Сучасні технології буріння нафтових і газових свердловин. Що являє собою нафтова свердловина? Процес буріння нафтових свердловин - відео
Видобуток корисних копалин - це витяг з надр землі природних ресурсів. Розробка твердих корисних копалин ведеться кар'єрним або шахтним способом. Для видобутку рідких і газоподібних природних ресурсів бурять свердловини. Сучасні технології буріння свердловин дозволяють вести розробку родовищ нафти і газу на глибині понад 12.000 метрів.
Важливість видобутку вуглеводнів в сучасному світіскладно переоцінити. З нафти роблять паливо (див.) І масла, синтезують каучуки. Нафтохімічна промисловість випускає побутової пластик, барвники та миючі засоби. Для країн нафтогазових експортерів збори з продажу вуглеводнів за кордон є вагомим, а найчастіше основним методом поповненням бюджету.
Розвідка родовищ, монтаж бурових установок
У передбачуваному місці поклади корисних копалин проводять геологічне вишукування і визначають місце для дослідницької свердловини. В радіусі 50 метрів від розвідувальної свердловини, вирівнюється майданчик і монтується бурова вишка. Діаметр дослідницької свердловини 70-150 мм. В процесі буріння відбираються зразки бурового шламу з різних глибин для подальшого геологічного вишукування. Сучасні комплекси для геологічного дослідження дозволяють точно відповісти на питання - чи варто починати видобуток енергоресурсів через цю свердловину в промислових масштабах.
Коли геологічне дослідження бурового шламу показала перспективність промислової розробки - починають будівництво бурової площадки. Раніше очищену майданчик бетонують і захищають, прокладають грейдерну дорогу (дорога без твердого покриття). На створеній будують вежу, монтують лебідку, бурові насоси, встановлюють генератор і все необхідне. Зібране обладнання тестують, поступово виводячи на планову потужність, і здають в експлуатацію.
Найчастіше застосовують технологію механічного буріння свердловин, Яке здійснюється обертовим, ударним або комбінованим способом. Бур приєднується до бурильної колоні квадратного перетину і за допомогою талевої системи опускається в свердловину. Ротор, розташований над гирлом свердловини, передає буру обертальний рух.
У міру проходки свердловини бурильна колона нарощується. Одночасно з процесом буріння видобувної свердловини за допомогою спеціальних насосів виконуються роботи по промивці свердловини. Для промивки свердловини від частинок зруйнованої породи застосовують промивну рідину, в якості якої можуть використовувати технічну воду, водну суспензію, глинисті розчини або розчини на вуглеводневій основі. Після відкачування бурового розчину в спеціальні ємності його очищають і використовують знову. Крім очищення забою від вибуренной породи промивні рідини забезпечують охолодження бура, зменшують тертя бурової колони об стінки свердловини і запобігають обвал.
На завершальному етапі буріння видобувну свердловину цементують.
Існує два методи цементування:
- прямий метод- розчин закачують в бурову колону і продавлюють в затрубний простір.
- зворотний метод- розчин закачують в затрубний простір з поверхні.
Для буріння свердловин застосовується ряд спеціалізованих машин і механізмів. На шляху до проектної глибині нерідко трапляються ділянки породи з підвищеною твердістю. Для їх проходження доводиться давати на бурову колону додаткове навантаження, тому до видобувному риштування пред'являються досить серйозні вимоги.
Устаткування бурової установки коштує недешево і розраховане на довгострокове використання. У разі зупинки видобутку через поломки будь-якого механізму доведеться чекати заміни, що серйозно знизить рентабельність підприємства. Устаткування і механізми для видобутку вуглеводнів повинні бути виготовлені з високоякісних і зносостійких матеріалів.
Устаткування бурової платформи можна розділити на три частини:
- бурова частина- бур і бурильна колона.
- силова частина- ротор і талевого система, що забезпечують обертання бурової колони і спускопідйомні маніпуляції.
- Допоміжна частина- генератори, насоси, ємності.
Безперебійна робота бурової установки залежить від правильної експлуатації обладнання та технічного обслуговуваннямеханізмів, в терміни передбачені виробником. Не менш важливо своєчасно міняти витратні частини, навіть якщо по зовнішнім виглядомз ними все нормально. Без дотримання правил експлуатації неможливо гарантувати безпеку персоналу бурової платформи, недопущення забруднення навколишнього середовища і безперебійний видобуток нафти або газу.
Способи буріння видобувних свердловин
Способи буріння свердловин ділять залежно від методу впливу на породу.
механічні:
- Ударний.
- Обертальний.
- Комбінований.
немеханічні:
- Гідравлічний розрив пласта.
- Високотемпературне вплив.
- Підрив.
Варто зазначити, що основний спосіб буріння обертальний і обертально-ударний, інші способи на практиці застосовуються рідко.
Назва: Техніка і технологія буріння нафтових і газових свердловин
Формат: PDF
Розмір: 14,1 Mb
Рік видання: 2003
Передмова
ЧАСТИНА 1. ТЕХНОЛОГІЯ БУРІННЯ НАФТОВИХ І ГАЗОВИХ СВЕРДЛОВИН
Глава 1. Основи нафтогазопромислового геології
1.1. Склад земної кори
1.2. Геохронологія гірських порід
1.3. Осадові гірські породи і форми їх залягання
1.4. Освіта покладів нафти і газу
1.5. Фізико-хімічні властивості нафти і газу
1.6. Пошуки і розвідка родовищ нафти і газу
1.7. Складання геологічного розрізу свердловини
1.8. Склад і мінералізація підземних вод
1.9. Дослідження в свердловинах
Глава 2. Загальні поняття про будівництво свердловин
2.1. Основні поняття і визначення
2.2. Геологічне обґрунтування місця закладення і проектування свердловини як інженерної споруди
2.3. Монтаж обладнання для спорудження свердловини
2.4. Проходка стовбура свердловини
2.5. бурові долота
2.6. бурильна колона
2.7. привід долота
2.8. Особливості буріння свердловин на акваторіях
2.9. Кріплення свердловин і роз'єднання пластів
Глава 3. Механічні властивості гірських порід
3.1. загальні положення
3.2. Механічні і абразивні властивості гірських порід
3.3. Вплив всебічного тиску, температури і водонасичення на деякі властивості гірських порід
Глава 4. Бурові долота
4.1. шарошечні долота
4.2. Кінематика і динаміка шарошечні доліт
4.3. алмазні долота
4.4. лопатеві долота
Глава 5. Робота бурильної колони
5.1. Фізична модель бурильної колони
5.2. Стійкість бурильної колони
5.3. Напруги і навантаження в трубах бурильної колони
Глава 6. Промивання свердловин
6.1. терміни та визначення
6.2. Функції процесу промивання свердловин
6.3. Вимоги до бурових розчинів
6.4. Бурові промивні розчини
6.5. Приготування і очищення бурових розчинів
6.6. Технологія хімічної обробки бурового розчину
6.7. Гідравлічний розрахунок промивання свердловини нестисливою рідиною
6.8. Методи утилізації відпрацьованих бурових розчинів і бурового шламу
6.9. Методи знешкодження відпрацьованих бурових розчинів і шламу
Глава 7. Ускладнення при бурінні, їх попередження і боротьба з ними
7.1. Класифікація ускладнень
7.3. Поглинання рідин в свердловинах
7.4. газонафтоводопроявів
7.5. Прихоплювачі, затягування і посадки колони труб
Глава 8. Режими буріння
8.1. вступні поняття
8.2. Вплив різних факторів на процес буріння
8.3. Вплив диференціального і пригнічувала тисків на руйнування гірських порід
8.4. Раціональна відпрацювання доліт
8.5. Проектування режимів буріння
8.6. Очищення буря свердловини від шламу
Глава 9. Буріння похило спрямованих і горизонтальних свердловин
9.1. Цілі і завдання направленого буріння свердловин
9.2. Основи проектування спрямованих свердловин
9.3. Фактори, що визначають траєкторію забою свердловини
9.4. Забійні компонування для буріння направлених свердловин
9.5. Методи і пристрої контролю траєкторії свердловин
9.6. Особливості буріння та навігації горизонтальних свердловин
Глава 10. Розтин і розбурювання продуктивних пластів
10.1. Розбурювання продуктивного пласта
10.2. Технологічні фактори, що забезпечують буріння і розтин продуктивного пласта
10.3. Зміна проникності привибійної зони пласта. Бурові розчини для закінчення свердловин
10.4. Випробування пластів і випробування свердловин в процесі буріння
Глава 11. Конструкції свердловин. фільтри
11.1. Основи проектування конструкцій свердловин
11.2. Конструкції вибоїв свердловин
Глава 12. Кріплення свердловин і роз'єднання пластів
12.1. Підготовка стовбура свердловини
12.2. Технологія кріплення свердловин обсадними колонами
12.3. Тампонажні цементи і розчини
12.4. Розрахунок цементування свердловин
Глава 13. Вторинне розкриття продуктивних пластів, виклик припливу нафти (газу) і
освоєння свердловин
13.1. кульова перфорація
13.2. кумулятивна перфорація
13.3. Перфорація при депресії на пласт
13.4. Перфорація при репресії на пласт
13.5. Спеціальні розчини для перфорації свердловин
13.6. буферні роздільники
13.7. Технологія заповнення свердловини спеціальною рідиною
13.8. Виклик припливу шляхом заміщення рідини в експлуатаційній колоні
13.9. Виклик припливу за допомогою повітряної подушки
13.10. Виклик припливу з використанням пускових клапанів
13.11. Виклик припливу за допомогою струменевих апаратів
13.12. Поінтервального зниження рівня рідини в свердловині
13.13. Зниження рівня рідини в свердловині поршневаніем (свабірованія)
13.14. Виклик притоку з пласта методом аерації
13.15. Зниження рівня рідини в свердловині в умовах аномально низького пластового тиску
13.16. Виклик притоку з пласта із застосуванням двофазних пен
13.17. Технологія виклику припливу з пласта піною з використанням ежекторів.
13.18. Виклик притоку з пласта за допомогою комплектів випробувальних інструментів
13.19. Застосування газоподібних агентів для освоєння свердловин. Освоєння свердловин азотом
ЧАСТИНА 2. ТЕХНІКА БУРІННЯ НАФТОВИХ І ГАЗОВИХ СВЕРДЛОВИН
Глава 14. Бурові установки
14.1. Вимоги, що пред'являються до бурових установок
14.2. Класифікація і характеристики установок
14.3. Комплектні бурові установки для експлуатаційного і глибокого розвідувального буріння.
14.4. Вибір виду та основних параметрів бурової установки
14.5. Вибір схеми і компонування обладнання бурової установки
14.6. Вимоги до кінематичній схемі бурової установки
14.7. Бурові установки виробництва ВАТ «Уралмагнзавод»
14.8. Бурові установки виробництва ВАТ «Волгоградський завод бурової техніки»
Глава 15. спускопод'емного комплекс
15.1. Процес підйому і спуску колон. функції комплексу
15.2. Кінематична схема комплексу для СПО
15.3. талевого система
15.4. Вибір сталевих канатів для талевих систем
15.5. Кронблоки і талеві блоки
15.6. Бурові гаки й гакоблоки
15.7. Талеві механізми бурових установок ВАТ «Уралмагнзавод»
15.8. Талеві механізми бурових установок ВЗБТ
15.9. бурові гаки
15.10. бурові лебідки
15.11. Гальмівні системи бурових лебідок
15.12. Обсяг спускопідйомні операцій
15.13. Кінематика підйомного механізму
15.14. Динаміка підйомного механізму
Глава 16. Устаткування системи промивки свердловин
16.1. бурові насоси
16.2. Манифольд
16.3. вертлюг
Глава 17. Поверхнева циркуляційна система
17.1. Параметри і комплектність циркуляційних систем
17.2. Блоки циркуляційних систем
17.3. перемешівателі
17.4. Устаткування для очищення бурового розчину від шламу
17.5. Дегазатори для бурових розчинів
17.6. Установка для обробки бурового розчину на базі центрифуги
17.7. Усмоктувальні лінії для бурових насосів
Глава 18. Породоразрушающий інструмент: бурові долота, бурильні головки,
розширювачі, калібратори
18.1. шарошечні долота
18.2. лопатеві долота
18.3. фрезерні долота
18.4. долота ІСМ
18.5. алмазні долота
18.6. Шарошечні бурильні головки
18.7. Лопатеві і фрезерні твердосплавні бурильні головки
18.8. Алмазні бурильні головки і бурильні головки ІСМ
18.9. керноприймальна інструмент
18.10. розширювачі
18.11. Калібратори-центратори
Глава 19. Бурильні труби. Розрахунок бурильних колон
19.1. Провідні бурильні труби
19.2. Бурильні труби з висадженими кінцями і муфти до них
19.3. Замки для бурильних труб з висадженими кінцями
19.4. Бурильні труби з привареними замками
19.5. Легкосплавні бурильні труби
19.6. Обтяжені бурильні труби
19.7. Переводники для бурильних колон
19.8. Загальні принципиі методика розрахунку компонування бурильних труб в колоні
Глава 20. Привід долота: бурові ротори, забійні двигуни
20.1. бурові ротори
20.2. турбобури
20.3. Гвинтові забійні двигуни
20.4. Турбогвинтові забійні двигуни
20.5. Електробури
Глава 21. Гирлове обладнання буря свердловин
21.1. колонні головки
21.2 Противикидне обладнання
Глава 22. обсадні труби. Розрахунок обсадних колон
22.1. Обсадні труби і муфти до них
22.2. Розрахунок обсадних колон
Глава 23. Силовий привід бурового комплексу
23.1. Типи приводів, їх характеристики
23.2. Вибір двигунів силових приводів
23.3. Засоби штучної пристосовності для приводів
23.4. муфти
23.5. Ланцюгові передачі бурових установок
23.6. Силові агрегати та двигуни сучасних бурових установок
23.7. Компонування силових приводів і трансмісій
Глава 24. Засоби малої механізації та автоматизації технологічних
процесів
24.1. Автоматизація подачі долота
24.2. Автоматизація спуску-підйому (АСП)
24.3. Бурової ключ автоматичний стаціонарний
24.4. Пневматичний клиновий захоплення
24.5. Допоміжна лебідка
Глава 25. Техніка для буріння нафтових і газових свердловин на море
25.1. Особливості розробки морських нафтових і газових родовищ
25.2. Основні види технічних засобів для освоєння морських нафтових і газових родовищ
25.3. Плавучі бурові кошти (ПБС)
25.4. Самопідйомні плавучі бурові установки (СПБУ)
25.5. Напівзаглибні плавучі бурові установки (ППБУ)
25.6. Бурові суду (БС)
25.7. Бурові вишки для ПБС
25.8. Підводне гирлове обладнання
25.9. Системи утримання плавучих бурових засобів на точці буріння
25.10. Морські стаціонарні платформи (МСП)
25.11. Охорона навколишнього середовища при бурінні на морі
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ
ГОУВПО "УДМУРТСКИЙ державний університет"
Кафедра економіки, управління нафтової та газової промисловості
На тему "Буріння нафтових і газових свердловин"
Керівник Борхович С. Ю.
Питання до контрольної роботи
1. Способи буріння свердловин
1.1Ударное буріння
1.2 Обертальне буріння
2. Бурильная колона. Основні елементи. Розподіл навантаження по довжині бурильної колони
2.2 Склад бурильної колони
3. Призначення бурових розчинів. Технологічні вимоги і обмеження до властивостей бурових розчинів
3.1 Функції бурового розчину
3.2 Вимоги до бурових розчинів
4. Фактори, що впливають на якість цементування свердловини
5. Типи бурових доліт і їх призначення
5.1Тіпи доліт для суцільного буріння
5.2 Шарошечні долота
5.3 Лопатеві долота
5.4 Фрезерні долота
5.5 Долота ІСМ
література
Питання до контрольної роботи
Способи буріння свердловин
Бурильна колона. Основні елементи. Розподіл навантаження по довжині бурильної колони
Призначення бурових розчинів. Технологічні вимоги і обмеження до властивостей бурових розчинів
Фактори що впливають на якість цементування свердловини
Типи бурових доліт і їх призначення
1 . Способи буріння свердловин
існує різні способибуріння, але промислове поширення набуло механічне буріння. Воно поділяється на ударне і обертальний.
1.1 Ударне буріння
При ударному буріннів буровий інструмент входить: долото (1); ударні штанги (2); канатний замок (3); На поверхні встановлюють щоглу (12); блок (5); відтяжної ролик балансира (7); допоміжний ролик (8); барабан бурового верстата (11); канат (4); шестерні (10); шатун (9); балансирная рама (6). При обертання шестерень здійснюючи руху, піднімаючи і опускаючи балансирних раму. При опусканні рами відтяжної ролик піднімає бурової інструмент над забоєм свердловини. При підйомі рами канат відпускається, долото падає в забій тим самим руйнуючи породу. З метою недопущення обвалу стінок свердловини в неї опускають обсадних колон. Цей спосіб буріння застосуємо на невеликі глибини під час буріння водяних свердловин. На даний момент ударний спосіб для буріння свердловин не застосовується.
1.2 Обертальне буріння
Обертальний буріння.Нафтові і газові свердловини буряться методом обертального буріння. При такому бурінні руйнування пароди відбувається за рахунок обертання долота. Обертання долота надає ротор знаходиться на гирлі через колону бурильних труб. Це називається роторним спосабами. Так само крутний момент іноді створюється за допомогою двигуна (турбобура, електробура, гвинтового забійного двигуна), то цей спосіб будить називатися буріння забійними двигуном.
турбобур- це гідравлічна турбіна, що приводиться в обертання за допомогою нагнітається насосами в свердловину промивної рідини.
електробур- вдає із себе електродвигун, електричний струм до нього подається до нього подається по кабелю з поверхні. Буріння свердловин ведеться за допомогою бурової установки.
1-долото; 2 - надолотная утяжеленная бурильна труба; 3,8 - переводник; 4 - центратор; 5 - муфтовий переводник; 6,7 - обтяжені бурильні труби; 9 - запобіжне кільце; 10 - бурильні труби; 11 - запобіжний переводник; 12,23 - перевідники штангові, нижній і верхній; 13 - провідна труба; 14 -Редуктор; 15 - лебідка; 16 - переводник вертлюга; 17 - гак; 18 -кронблок; 19 - вишка, 20 - талевого блок; 21 - вертлюг; 22 - шланг; 24 - стояк; 25 - ротор; 26 - шламоотделітель; 27 - буровий насос
Руйнування здійснюється за допомогою долота, які спускалися на бурильних трубах, на забій. Обертальний рух надається за допомогою забійного двигуна, через колону бурильних труб. Після спуску бурильних труб з долотом в отвір ствола ротора вставляють два вкладиші, а всередину їх два затиску, які утворюють отвір квадратного перетину. У цьому отвір так само знаходиться провідна труба теж квадратного перетину. Вона сприймає крутний момент від стола ротора і вільно переміщається уздовж осі ротора. Все спускопідйомні операції і утримання на вазі колони бурильних труб здійснюється вантажопідйомним механізмом.
2 Бурильная колона. Основні елементи. Розподіл навантаження по довжині бурильної колони
2.1 Призначення бурильної колони
Бурильна колона є сполучною ланкою між буровим обладнанням, розташованому на денній поверхні, і свердловинним інструментом (бурове долото, випробувач пластів, ловильний інструмент та ін.), Що використовуються в даний момент часу для виконання будь-якої технологічної операції в стовбурі свердловини.
Функції, що виконуються бурильної колони, визначаються проведеними в свердловині роботами. Головними з них є наступні.
У процесі механічного буріння бурильна колона:
· Є каналом для підведення на забій енергії, необхідної для обертання долота: механічної - при роторному бурінні; гідравлічної - при бурінні з гідравлічними забійними двигунами (турбобур, гвинтовий забійний двигун); електричної - при бурінні електробурамі (через розташований всередині труб кабель);
· Сприймає і передає на стінки свердловини (при малій поточної глибині свердловини також на ротор) реактивний крутний момент при бурінні з забійними двигунами;
· Є каналом для здійснення кругової циркуляції робочого агента (рідини, газорідинної суміші, газу); зазвичай робочий агент по внутрішньотрубної простору рухається вниз до забою, захоплює зруйновану породу (шлам), а далі по затрубному простору рухається вгору до гирла свердловини (пряма промивка);
· Служить для створення (вагою нижній частині колони) або передачі (при примусової подачі інструменту) осьового навантаження на долото, сприймаючи одночасно динамічні навантаження від працюючого долота, частково гасячи і відбиваючи їх назад на долото і частково пропускаючи їх вище;
· Може служити каналом зв'язку для отримання інформації з забою або передачі керуючого впливу на свердловини інструмент.
· При спускопод'емних операціях бурильна колона служить для спуску і підйому долота, забійних двигунів, різних забійних компоновок;
· Для пропуску свердловинних контрольно-вимірювальних приладів;
· Для опрацювання стовбура свердловини, здійснюючи проміжних промивок з
метою видалення шламових пробок і ін.
При ліквідації ускладнень і аварій, а також проведенні досліджень в свердловині і випробуванні пластів бурильна колона служить:
· Для закачування і продувки в пласт тампонуючих матеріалів;
· Для спуску і установки пакеров з метою проведення гідродинамічних досліджень пластів шляхом відбору або нагнітання рідини;
· Для спуску і установки перекривателей з метою ізоляції зон поглинань,
· Зміцнення зон осипання або обвалів, установки цементних мостів і ін .;
· Для спуску ловильного інструменту і роботи з ним.
При бурінні з відбором керна (зразка гірської породи) зі знімною колонкової трубою бурильна колона служить каналом, по якому здійснюється спуск і підйом колонкової труби.
2.2 Склад бурильної колони
Бурильна колона (за винятком з'явилися останнім часом безперервних труб) складається з бурильних труб за допомогою нарізного сполучення. З'єднання труб між собою зазвичай здійснюється за допомогою спеціальних з'єднувальних елементів - бурильних замків, хоча можуть використовуватися і беззамкових бурильні труби. При підйомі бурильної колони (з метою заміни зношеного долота або при виконанні інших технологічних операцій) бурильна колона кожен раз розбирається на більш короткі ланки з установкою останніх всередині вишки на спеціальному майданчику - свічнику або (в окремих випадках) на стелажах поза бурової вишки, а при спуску вона знову збирається в довгу колону.
Збирати і розбирати бурильну колону з розбиранням її на окремі (поодинокі) труби було б незручно і нераціонально. Тому окремі труби попередньо (при нарощуванні інструменту) збираються в так звані бурильні свічки, які в подальшому (поки буріння ведеться даної бурильної колоною) не розуміються.
Свічка довгою 24-26 м (при глибині буріння 5000 м і більше можуть використовуватися бурильні свічки довжиною 36-38 м з бурової вишкою висотою 53-64 м) складається з двох, трьох або чотирьох труб при використанні труб довжиною відповідно 12, 8 і м . в останньому випадку з метою зручності дві 6-метрові труби попередньо з'єднуються за допомогою сполучної муфти в двухтрубкі (коліно), яка в подальшому не розбирається.
У складі бурильної колони безпосередньо над долотом або над забійними двигуном завжди передбачаються обтяжені бурильні труби (УБТ), які, маючи кратно великі, в порівнянні зі звичайними бурильними трубами, масу і жорсткість, дозволяють створювати необхідне навантаження на долото і забезпечують достатню жорсткість низу інструменту під уникнути його поздовжнього вигину і некерованого викривлення стовбура свердловини. УБТ використовуються також для регулювання коливань низу бурильної колони в поєднанні з іншими її елементами.
До складу бурильної колони зазвичай включають центратори, калібратори, стабілізатори, фільтри, часто - металлошламоуловітелі, зворотні клапани, іноді - спеціальні механізми і пристрої, такі як розширювачі, маховики, забійні механізми подачі, хвилеводи, резонатори, амортизатори поздовжніх і крутильних коливань, протекторні кільця , що мають відповідне призначення.
Для керованого викривлення стовбура свердловини в заданому напрямку або ж, навпаки, для виправлення вже викривленого стовбура до складу бурильної колоною включають отклонітеля, а для збереження прямолінійного напрямку стовбура свердловини використовують спеціальні, нерідко досить складні, компонування нижній частині бурильної колони.
Буріння свердловин - складний технологічний процес впровадження надміцного бурового стовбура в земну поверхню, що складається з ряду операцій:
- впровадження (поглиблення) свердловин способом пошарового руйнування гірських пластів спеціальним потужним буровим інструментом;
- усунення з свердловини пробуреної породи;
- зміцнення стовбура свердловини, так званими обсадними колонами;
- дослідження порід за допомогою ряду геолого-геофізичних заходів, визначення курсу і напрямки буріння;
- спуск на задану глибину і зміцнення (цементування) фінішній колони.
Вперше в світі буріння нафтової свердловини було проведено в середині 19 століття, неподалік від міста Баку, глибина першої нафтової свердловини склала 21 метр
Фахівці виділяють чотири види буріння свердловин, виходячи з їх глибини: дрібне (до 1,5 км), середнє (до 4,5 км), глибоке (до 6км) і надглибоке (понад 6 км).
Цікавий факт: найглибшої нафтовою свердловиною в усьому світі вважається Кольська надглибока свердловин, її глибина близько 12,26 км. На сьогоднішній день свердловина не експлуатується.
Існує два способи буріння за типом руйнування порід:
- механічний (обертальний, ударний);
- Немеханічні (термічний, вибуховий, гідравлічний, електроімпульсної)
Механічний спосіб є найпоширенішим, в нашій країні, бурові компанії застосовують тільки його, якщо говорити точніше, виключно обертальний метод. При бурінні порода руйнується найпотужнішими долотами, забій звільняють від пробуреної породи безперервно циркулюють потоками бурового розчину, іноді для промивання використовують газоподібний агент. Варто відзначити, що всі свердловини буряться строго вертикально. Але якщо все-таки виникає необхідність, застосовують і похиле буріння.
Використовувані бурові установки та обладнання
Буріння здійснюється за допомогою спеціальних бурових установок, професійного бурового інструменту і складного обладнання. Бурова установка - це цілий комплекс спеціалізованого наземного обладнання, що використовується для виконання заходів зі створення свердловини і обслуговування самого процесу буріння. Установка складається з: бурової вишки, обладнання для спускопод'емних операцій, наземного обладнання, прівишечних споруди, силового приводу, системи подачі бурового розчину. Успіх технологічного процесу багато в чому залежить саме від якості бурового розчину, який готується на водній або нафтовій основі.
На сьогоднішній день, в світі, і зокрема в Росії, функціонує кілька великих заводів, що займаються виготовленням бурової техніки. Серед яких:
ВАТ «Азнефтехіммаш» (Азербайджан), ВО «Луганський верстатобудівний завод» (Україна), ТОВ «АЛТАЙГЕОМАШ» (Росія), Завод Буровий техніки (м Волгоград Росія).
Відео
Тема: Буріння нафтових і газових свердловин.
План: 1. Загальні відомостіпро нафтогазових операціях.
2. Способи буріння свердловин.
3. Класифікація свердловин.
1. Загальні відомості про нафтогазових операціях.
Буріння свердловин - це процес спорудження спрямованої гірничої виробки великої довжини і малого (в порівнянні з довжиною) діаметру. Початок свердловини на поверхні землі називають гирлом, дно - забоєм. Цей процес - буріння - поширений в різних галузях народного господарства.
Цілі і завдання буріння
Нафта і газ добувають, користуючись свердловинами, основними процесами будівництва яких є буріння і кріплення. Необхідно здійснювати якісне будівництво свердловин у все зростаючих обсягах при кратному зниженні термінів їх проведення, а також при зменшенні трудо- і енергоємності і капітальних витрат.
Буріння свердловин - єдиний метод результативною розробки, збільшення видобутку і запасів нафти і газу.
Цикл споруди нафтових і газових свердловин до здачі їх в експлуатацію складається з наступних послідовних ланок:
проходка стовбура свердловини, здійснення якої можливе тільки при виконанні паралельно протікають робіт двох видів - поглиблення забою за допомогою локального руйнування гірської породи і очищення стовбура від зруйнованої (вибуренной) породи;
роз'єднання пластів, що складається з послідовних робіт двох видів - закріплення стінок стовбура обсадними трубами, з'єднаними в обсадних колон, і герметизація (цементування, тампонування) заколонного простору;
освоєння свердловини як експлуатаційного об'єкта.
2. Способи буріння свердловин.
Поширені способи обертального буріння - роторний, турбінне і буріння електробурів - припускають обертання руйнівного породу робочого інструмента - долота. Зруйнована порода видаляється зі свердловини закачують в колону труб і виходять через заколонних-ве простір буровим розчином, піною або газом.
роторне буріння
При роторному бурінні долото обертається разом з усією колоною бурильних труб; обертання передається через робочу трубу від ротора, з'єднаного з силовою установкоюсистемою трансмісій. Навантаження на долото створюється частиною ваги бурильних труб.
При роторному бурінні максимальний крутний момент колони залежить від опору породи обертанню долота, опорів тертя колони і обертається рідини об стінку свердловини, а також від інерційного ефекту пружних крутильних коливань.
У світовій бурової практиці найбільш поширений роторний спосіб: майже 100% обсягу бурових робіт в США і Канаді виконується цим способом. В останні рокинамітилася тенденція збільшення обсягів роторного буріння і в Росії, навіть в східних районах. Основні переваги роторного буріння перед турбінним - незалежність регулювання параметрів режиму буріння, можливість спрацьовування великих перепадів тиску на долоті, значне збільшення проходки за рейс долота в зв'язку з меншими частотами його обертання і ін.
турбінне буріння
При турбінному бурінні долото з'єднується з валом турбіни турбобура, яка приводиться в обертання рухом рідини під тиском через систему роторів і статорів. Навантаження створюється частиною ваги бурильних труб.
Найбільший крутний момент обумовлений опором породи обертанню долота. Максимальний крутний момент, який визначається розрахунком турбіни (значенням її гальмівного моменту), не залежить від глибини свердловини, частоти обертання долота, осьового навантаження на нього і механічних властивостей разбуріваемих порід. Коефіцієнт передачі потужності від джерела енергії до руйнівній інструменту в турбінному бурінні вище, ніж в роторному.
Однак при турбінному бурінні неможливо незалежне регулювання параметрів режиму буріння, і при цьому великі витрати енергії на 1 м проходки, витрати на амортизацію турбобуров і зміст цехів по їх ремонту.
Турбінний спосіб буріння набув широкого поширення в Росії завдяки роботам ВНІІБТ.
Буріння гвинтовими (об'ємними) двигунами
Робочі органи двигунів створені на основі многозаходная гвинтового механізму, що дозволяє отримати необхідну частоту обертання при підвищеному в порівнянні з турбобурами обертального моменту.
Забійний двигун складається з двох секцій - рухової і шпиндельної.
Робочими органами рухової секції є статор і ротор, що представляють собою гвинтовий механізм. У цю секцію входить також двошарнірної з'єднання. Статор за допомогою переводника з'єднується з колоною бурильних труб. Момент, що обертає за допомогою двошарнірної з'єднання передається з ротора на вихідний вал шпинделя.
Шпиндельна секція призначена для передачі осьового навантаження на забій, сприйняття гідравлічного навантаження, що діє на ротор двигуна, і ущільнення нижньої частини валу, що сприяє створенню перепаду тиску.
У гвинтових двигунах крутний момент залежить від перепаду тиску в двигуні. У міру навантаження вала розвивається двигуном крутний момент зростає, збільшується і перепад тиску в двигуні. робоча характеристикагвинтового двигуна до вимог ефективної відпрацювання доліт дозволяє отримати двигун з частотою обертання вихідного вала в межах 80-120 об / хв зі збільшеним крутним моментом. Зазначена особливість гвинтових (об'ємних) двигунів робить їх перспективними для впровадження в практику бурових робіт.
буріння електробурів
При використанні електробурів обертання долота здійснюється електричним (трифазним) двигуном змінного струму. Енергія до нього подається з поверхні по кабелю, розташованому всередині колони бурильних труб. Буровий розчин циркулює так само, як і при роторному способі буріння. Кабель всередину колони труб вводиться через струмоприймач, розташований над вертлюгом. Електробур приєднують до нижнього кінця бурильної колони, а долото кріплять до валу електробура. перевага електричного двигунаперед гідравлічним полягає в тому, що у електробура частота обертання, момент і інші параметри залежать від кількості рідини, що подається, її фізичних властивостей і глибини свердловини, і в можливості контролю процесу роботи двигуна з поверхні. До недоліків відносяться складність підведення енергії до електродвигуна особливо при підвищеному тиску і необхідність герметизації електродвигуна від бурового розчину.
Перспективні напрямки в розвитку способів буріння в світовій практиці
У вітчизняній і зарубіжній практиці ведуться науково-дослідні і дослідно-конструкторські
роботи в області створення нових методів буріння, технологій, техніки.
До них відносяться поглиблення в гірських породах з використанням вибухів, руйнування порід за допомогою ультразвуку, ерозійне, за допомогою лазера, вібрації та ін.
Деякі з названих методів отримали розвиток і застосовуються, хоча і в незначному обсязі, найчастіше на стадії експерименту.
гідромеханічнийметод руйнування гірських порід при поглибленні свердловин все частіше використовується в експериментальних і польових умовах. С.С. Шавловський проведена класифікація водяних струменів, які можуть застосовуватися при бурінні свердловин. Основа класифікації - розвивається тиск, робоча довжина струменів і ступінь їх впливу на породи різного складу, зцементований-ності і міцності в залежності від діаметра насадки, початкового тиску струменя і витрати води. Застосування водяних струменів дозволяє в порівнянні з механічними способами підвищити техніко-економічні показники проходки свердловини.
На VII Міжнародному симпозіумі (Канада, 1984) були представлені результати робіт по використанню водяних струменів в бурінні. Його можливості зв'язуються з безперервною, пульсуючою або переривчастою подачею флюїду, наявністю або відсутністю абразивного матеріалу і техніко-технологічними особливостями способу.
ерозійнебуріння забезпечує швидкості поглиблення в 4-20 разів більше, ніж при роторному бурінні (в аналогічних умовах). Це пояснюється, в першу чергу, значним збільшенням потужності, що підводиться до забою в порівнянні з іншими методами.
Сутність його полягає в тому, що до долоту спеціальної конструкції разом з буровим розчином подається абразивний матеріал - сталевий дріб. Розмір гранул - 0,42 - 0,48 мм, концентрація в розчині - 6%. Через насадки долота з великою швидкістю на забій подається цей розчин з дробом і забій руйнується. У бурильної колоні послідовно встановлюють два фільтри, призначені для відсіву та утримання часток, розмір яких не дозволяє їм пройти через насадки долота.
Один фільтр - над долотом, другий - під ведучою трубою, де можна здійснювати очищення. Хімічна обробка бурового розчину з дробом складніше, ніж обробка звичайного розчину, особливо при підвищених температурах.
Особливість в тому, що необхідно утримувати дріб в розчині в підвішеному стані і потім генерувати цей абразивний матеріал.
Після попереднього очищення бурового розчину від газу і шламу за допомогою гідроциклонів дріб відбирають і зберігають в змоченим стані. Потім розчин пропускають через гідроциклони тонкого очищення і дегазатор і відновлюють його втрачені показники хімічною обробкою. Частина бурового розчину змішують з дробом і подають в свердловину, на шляху змішуючи зі звичайним буровим розчином (в розрахунковому співвідношенні).
лазери- квантові генератори оптичного діапазону - одне з чудових досягнень науки і техніки. Вони знайшли широке застосування в багатьох областях науки і техніки.
За зарубіжними даними в даний час можлива організація виробництва газових лазерів безперервної дії з вихідною потужністю 100 кВт і вище. Коефіцієнт корисної дії (ККД) газових лазерів може досягати 20 - 60%. Велика потужність лазерів за умови отримання надзвичайно високої щільності випромінювання достатня для розплавлення і випаровування будь-яких матеріалів, в тому числі гірських порід. Гірська порода при цьому також розтріскується і лущиться.
Експериментально встановлено мінімальну щільність потужності лазерного випромінювання, достатнього для руйнування порід плавленням: для пісковиків, алевролітів і глин вона становить приблизно 1,2-1,5 кВт / см 2. Щільність потужності ефективного руйнування нефтенасищенних гірських порід через термічних процесів горіння нафти, особливо при Піддув в зону руйнування повітря або кисню, нижче і становить 0,7 - 0,9 кВт / см 2.
Підраховано, що для свердловини глибиною 2000 м і діаметром 20 см потрібно затратити близько 30 млн кВт енергії лазерного випромінювання. Проводка свердловин такої глибини поки не конкурентоспроможна в порівнянні з традиційними механічними методами буріння. Однак є теоретичні передумови підвищення ККД лазерів: при ККД, що дорівнює 60%, енергетичні і вартісні витрати істотно знизяться і його конкурентоспроможність підвищиться. При використанні лазера в разі буріння свердловин глибиною 100 - 200 м вартість робіт щодо невелика. Але у всіх випадках при лазерному бурінні форма перетину може бути запрограмованою, а стінка свердловини буде формуватися з розплаву гірської породи і буде являти собою стеклообразную масу, що дозволяє підвищити коефіцієнт витіснення бурового розчину цементним. У деяких випадках можна, очевидно, обійтися без кріплення свердловин.
Зарубіжні фірми пропонують кілька конструкцій лазерів. Основу їх становить потужний лазер, розміщений в герметичному корпусі, здатному витримати високий тиск. Температуроустойчівость поки не опрацьовувалася. За цим конструкціям випромінювання лазера передається на забій через светопроводящая волокно. У міру руйнування (плавлення) гірської породи лазеробур подається вниз; він може бути забезпечений встановленим в корпусі вібратором. При вдавливании снаряда в розплав породи стінки свердловини можуть ущільнюватися.
В Японії розпочато випуск вуглекислотних газових лазерів, які при використанні в бурінні істотно (до 10 раз) підвищать швидкість проходки.
Перетин свердловини при формуванні стовбура цим методом може мати довільну форму. Комп'ютер за розробленою програмою дистанційно задає режим сканування лазерного променя, що дозволяє запрограмувати розмір і форму стовбура свердловини.
Проведення лазеротерміческіх робіт можливо в подальшому в перфораційних роботах. Лазерна перфорація забезпечить керованість процесу руйнування обсадної колони, цементного каменю і породи, а також може сприяти проникненню каналів на значну глибину, що, безумовно, підвищить ступінь досконалості розкриття пласта. Однак оплавлення порід, доцільне при поглибленні свердловини, тут неприйнятно, що має бути враховано при використанні цього методу в подальшому.
У вітчизняних роботах є пропозиції про створення ла-зероплазменних установок для термічного буріння свердловин. Однак транспортування плазми до забою свердловини поки утруднена, хоча і ведуться дослідження по можливості розробки світловодів ( "световодних труб").
Одним з найбільш цікавих методів впливу на гірські породи, що володіють критерієм "універсальність", є метод їх плавлення за допомогою безпосереднього контакту з тугоплавким наконечником - пенетра-тором. Значні успіхи в створенні Термоміцністі матеріалів дозволили перенести питання про плавленні гірських порід в область реального проектування. Вже при температурі приблизно 1200-1300 ° С метод плавлення працездат-
Собене в пухких грунтах, пісках і пісковиках, базальтах і інших породах кристалічного фундаменту. У породах осадового комплексу проходка глинистих і карбонатних порід вимагає, по-видимому, більш високої температури.
Метод буріння плавленням дозволяє отримати на стінках свердловини досить товсту сіталловимі кірку з гладкими внутрішніми стінками. Метод має високий коефіцієнт введення енергії в породу - до 80-90%. При цьому може бути, хоча б принципово, вирішена проблема видалення розплаву з забою. Виходячи з виводить каналах або просто обтікаючи гладкий Пенетратор, розплав, застигаючи, утворює шлам, розмірами і формою якого можна управляти. Шлам виноситься рідиною, яка циркулює вище бурового снаряда і охолоджує його верхню частину.
Перші проекти і зразки термобуров з'явилися в 60-х роках, а найбільш активно теорія і практика плавлення гірських порід почали розвиватися з середини 70-х років. Ефективність процесу плавлення визначається в основному температурою поверхні пенетратора і фізичними властивостями гірських порід і мало залежить від механічних і міцнісних властивостей. Ця обставина обумовлює певну універсальність методу плавлення в сенсі застосовності його для проходки різних порід. Температурний інтервал плавлення цих різних полімінеральних багатокомпонентних систем в основному укладається в діапазон 1200-1500 ° С при атмосферному тиску. На відміну від механічного метод руйнування гірських порід плавленням зі збільшенням глибини і температури залягають порід підвищує свою ефективність.
Як вже говорилося, паралельно з проходкою здійснюються кріплення і ізоляція стінок свердловини в результаті створення непроникного склоподібного кільцевого шару. Поки ще не ясно, чи буде відбуватися знос поверхневого шару пенетратора, які його механізм і інтенсивність. Не виключено, що буріння плавленням, хоча і з невеликою швидкістю, може проводитися безперервно в межах інтервалу, що визначається конструкцією свердловини. Сама ж ця конструкція через безперервне кріплення стінок може бути значно спрощена, навіть в складних геологічних умовах.
Можна собі уявити технологічні процедури, пов'язані тільки з кріпленням та ізоляцією стінок послідовно з проходкою стовбура способом звичайного механічного буріння. Ці процедури можуть ставитися тільки до ін-
інтервали, які представляють небезпеку у зв'язку з можливістю виникнення різних ускладнень.
З точки зору технічної реалізації слід передбачити токопровод до нагнітальним елементам Пенетрат-ра аналогічно використовуваному при електробуреніі.
3. Класифікація свердловин
Свердловини можна класифікувати за призначенням, профілем стовбура і фільтра, ступеня досконалості і конструкції фільтра, кількості обсадних колон, розташуванню на поверхні землі і т.д.
За призначенням розрізняють свердловини: опорні, параметричні, структурно-пошукові, розвідувальні, нафтові, газові, геотермальні, артезіанські, нагнітальні, спостережні, спеціальні.
За профілем стовбура і фільтра свердловини бувають: вертикальні, похилі, направлено-орієнтовані, горизонтальні.
За ступенем досконалості виділяють свердловини: сверхсовершенние, вчинені, недосконалі за ступенем розкриття продуктивних пластів, недосконалі за характером розкриття продуктивних пластів.
За конструкцією фільтра свердловини класифікують на: незакріплені, закріплені експлуатаційної колоною, закріплені вставним щілинним або сітчастим фільтром, закріплені гравійно-піщаним фільтром.
За кількістю що знаходяться в свердловині колон виділяють свердловини: одноколонні (тільки експлуатаційна колона), багатоколонні (двох-, трьох-, п-колонні).
По розташуванню на поверхні землі свердловини розрізняють: розташовані на суші, шельфові, морські.
Призначення структурно-пошукових свердловин - встановлення (уточнення) тектоніки, стратиграфії, літології розрізу порід, оцінка можливих продуктивних горизонтів.
Розвідувальні свердловини служать для виявлення продуктивних пластів, а також для оконтурювання розроблюваних нафтових і газових родовищ.
Видобувні (експлуатаційні) призначені для видобутку нафти і газу із земних надр. До цієї категорії відносять також нагнітальні, оціночні, наглядові та пьезометрические свердловини.
Нагнітальні необхідні для закачування в пласт води, газу або пари з метою підтримання пластового тиску або обробки привибійної зони. Ці заходи спрямовані на подовження періоду фонтанного способу видобутку нафти або підвищення ефективності видобутку.
Призначення оціночних свердловин-визначення початкової водонефтенасищенності і залишкової нефтенасищенності пласта і проведення інших досліджень.
Контрольні та наглядові свердловини служать для спостереження за об'єктом розробки, дослідження характеру просування пластових флюїдів і зміни газонефте-с ищенності пласта.
Опорні свердловини бурят для вивчення геологічної будови великих регіонів з метою встановлення загальних закономірностей залягання гірських порід і виявлення можливостей освіти в цих породах родовищ нафти і газу.
1. Як класифікують свердловини?
2. Які відомі способи буріння свердловин?
3. Що являє собою лазерне буріння? ?
література
1. Баграмі Р.А. Бурові машини і комплекси: Учеб. для вузів. - М .: Недра, 1988. - 501 с.
2. Басаригін Ю.М., Булатов А.І., путівці Ю.М. Заканчіваніе свердловин: Учеб. посібник для
вузів. - М: ТОВ «Надра-Бизнесцентр», 2000. - 670 с.
3. Басаригін Ю.М., Булатов А.І., путівці Ю.М. Ускладнення і аварії при бурінні нафтових
і газових свердловин: Учеб. для вузів. - М .: ТОВ «Надра-Бизнесцентр», 2000. -679 с.
4. Басаригін Ю.М., Булатов А.І., путівці Ю.М. Технологія буріння нафтових і газових
свердловин: Учеб. для вузів. - М .: ТОВ «Надра-Бизнесцентр», 2001. - 679 с.
5. Болденков Д.Ф., Болденков Ф.Д., Гноєвий А.Н. Гвинтові забійні двигуни. - М.: Недра,
