Что такое бурение скважины

Бурение скважин на нефть и газ

Различают 3 вида бурения:

При бурении разрушение ведется:

Основными составляющими бурения скважин являются:

Наряду с перечисленным выше бурение включает в себя другие техпроцессы и операции:

Совокупность выполняемых в процессе сооружения скважин работ устанавливается индивидуальным или групповым техническим проектом, какое-либо отклонение от него санкционируется техническим советом бурового предприятия.
Применение дорогостоящего оборудования, потребление материалов высокой стоимости в значительных объемах делает буровые работы весьма затратными.
Строительство скважин является самым капиталоемким видом работ в нефтегазовом комплексе.
Затраты на строительство скважин переносятся на себестоимость добытой из них продукции и/или извлекаемых запасов и имеют тенденция к увеличению с ростом глубины и продолжительности сооружения.
Особенно дорого обходится бурение скважин в акваториях, затраты на него могут превышать затраты на бурение аналогичной скважины на суше на порядок.

Конечной целью бурения скважин является:

Независимо от источника финансирования буровых работ их выполнение должно быть рентабельным если не по каждой отдельной скважине, то по объему проходки в целом.

От выбора места заложения скважины методом wild cat практически повсеместно отказались.

Выдаче точки бурения разведочной скважины в натуре предшествует выполнение сложного комплекса сложных изысканий, включающего полностью или частично:

Разнообразие способов, методов и технических средств бурения на нефть и газ приведено в таблице ниже.

В приведенном выше сочетании это называется механическим бурением, оно характеризуется набором интервальных параметров режима бурения.

Численные значения параметров устанавливаются:

Для каждого интервала бурения с одинаковыми горно-геологическими и техническими условиями задаются:

Для интервалов вскрытия продуктивного пласта (заканчивания скважины) составляются режимно-технологические карты, содержащие дополнительную информацию.

Рациональность назначенных параметров режима бурения имеет место при достижении максимума рейсовой скорости, которая вычисляется как отношение походки на долото к суммарным затратам времени на механическое бурение и спускоподъемные операции (СПО), включая время на наращивание бурильной колонны.

Анализируя эти показатели в динамике, можно выявить тренды, предусмотреть и предпринять своевременные меры для предотвращения нежелательных последствий.
Выполнение буровых работ организуется одним из 2 х способов:
— безподрядным, все работы выполняются буровым предприятием с использованием имеющихся у него производственных мощностей;
— сервисным, значительная часть специфичных работ (геофизические исследования скважин, тампонажные работы, разработка рецептур и приготовления промывочных агентов, подбор компоновок бурильных колонн и выбор ПРИ, перфорация обсадных колонн и др.) выполняется сервисными специализированными компаниями по заказу бурового предприятия на подрядных принципах.

2 й способ дает ускоренное выполнение работ, высокое их качество, снижение аварийности и затрат на строительство, но он применим лишь в районах с высокой концентрацией объёмов проходки.

Информационное обеспечение буровых работ на нефть и газ значительно улучшилось, многие буровые установки оснащены бортовыми компьютерами, способны воспринимать, обрабатывать и хранить информацию, получаемую от десятков датчиков, контролировать параметры режима бурения, выбирать и задавать их значения, рекомендовать ПРИ эффективных типоразмеров.

Созданы региональные банки геолого-технической информации.

РАЗВЕДОЧНОЕ БУРЕНИЕ

В последние годы при разведочном бурении активнее остальных средств применяются электрические турбобуры.

В ходе разведочного бурения особая роль принадлежит буровому раствору.

Буровой раствор должен:

Прежде чем приступать к разведочному бурению, необходимо заранее определить его объемы, а также разработать, согласовать и утвердить технический проект на строительство скважины.
Количественно объем разведочного бурения определяется как запланированный прирост запасов по категориям / принятая эффективность ГРР
Объемы разведочного бурения будут неизбежно расти и в связи с этим будут создаваться новые или наращиваться существующие производственные мощности предприятий разведочного бурения. Далее стартует фаза разбуривания месторождения добывающими, нагнетательными и другими скважинами.

ЭКСПЛУАТАЦИОННОЕ БУРЕНИЕ

рис. 1 Типы профилей наклонно-направленных скважин

Источник

Бурение

Бурение: на воду, цена, виды бурения, типы бурения, нефть, газ

Содержание

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

Различают три вида бурения:

Типы скважин на воду

1. Фильтровая скважина на воду в песчаных горизонтах.

Для выявления наличия водоносного горизонта в песчаных грунтах сперва производится разведочное бурение.

При бурении разведоной скважины может быть 3 ситуации:

1) Наличие воды для сооружения скважины на воду, при наличии прослойки водонасыщенного песка мощностью > 0,8 м.

2) Наличие воды для сооружения колодца – при переслаивании водонасыщенного песка и других видов глинистых грунтов.

3) Отсутствие водоносных горизонтов.

Бурение разведочной скважины на воду производится обычно до глубины 13-15 метров. Стоимость разведочного бурения составляет 1000 рублей/метр. При нахождении в ходе разведочного бурения водоносных слоев для сооружения скважины на воду, стоимость метра разведочного бурения входит в стоимость метра бурения скважины на воду.

В случае обнаружения водоносного горизонта для сооружения скважины на него бурится эксплуатационная скважина с фильтром и обсадной трубой. Глубина такой скважины составляет обычно 13-25 м. Бурение скважины на песок производится комбинированным шнековым и ударно-канатным способом. При бурении в качестве внешней обсадной колонны (для удержания стенок скважины во время бурения) используются металлические трубы с резьбовым типом соединения, диаметром 168 мм. После установки эксплуатационной обсадной колонны с фильтром внутрь внешних обсадных труб, внешние трубы извлекаются.

Эксплуатационная обсадная колонна песчаной скважины состоит из трех частей:

1. Рабочая колонна – расположена от уровня земли до уровня водоносного горизонта. Трубы рабочей колонны с одной стороны, «обсаживают» скважину, удерживая ее стенки от обрушения, с другой – служат для размещения в них водоподъемных труб и насоса.

2.Фильтровая колонна – продолжение рабочей колонны, перфорированная труба, оснащенная нержавеющей сеткой галунного плетения (0.2 – 0.315 мм).

Через фильтровую колонну из толщи водонасыщенного песка вода поступает в скважину, а сетчатый фильтр предотвращает попадание частиц песка.

3. Накопитель – глухая труба, снизу закрытая заглушкой, которая служит для бесперебойного водоснабжения (запаса воды).

2. Скважина на водоносный горизонт в ордовикских известняках.

Скважина на известняк бурится на водоносный горизонт, залегающий в трещинах известняка. Известняк – горная порода, преимущественно состоящая из кальцита (карбоната кальция). Бурение скважин на водоносные горизонты в известняках производится шнеками, которые по виду представляют собой рабочую часть штопора.

В отличие от песчаной скважины на воду, процесс бурения менее трудоемкий. Во время бурения скважины на воду не требуется обсаживание внешними металлическими трубами, для удержания стенок скважины – в силу твердости известняка. Глубина такой скважины составляет обычно 15-40 м.

Скважина на ” известняк” состоит из трех частей:

2.Фильтровая колонна, представляет просто перфорированную трубу (дырчатый фильтр).

3. Накопитель – глухая труба.

3. Артезианские скважины на воду на кембро-ордовикский, ломоносовский водоносные горизонты и вендский водоносный комплекс (гдовский горизонт).

Артезианские водоносные горизонты, приурочены в нашем регионе, к глубоко залегающим песчаникам, которые сверху закрыты пластами водонепроницаемой породы (толща глин), образующими барьер на пути вод четвертичных отложений. Вода, содержащаяся в кавернах этих песчаников, находится на глубине под большим давлением. При вскрытии скважиной такого водоносного горизонта уровень воды под давлением устремляется к поверхности земли и устанавливается, обычно, на глубине 5-15 метров.

Первые артезианские скважины, из которых вода под собственным давлением вырывалась наружу, были пробурены во Франции, в провинции «Артуа», отсюда и название «Артезианская скважина».

Такие скважины обладают дебитом примерно 2-15 м3/час и имеют глубину от 80 м. Их бурят для водоснабжения предприятий, коттеджных поселков или отдельно стоящих жилых домов.

Бурение артезианских скважин производится при наличии у заказчика лицензии на право пользования участком недр с целью геологического изучения.

Ударно-канатный метод бурения

Долота применяются следующих типов: плоские, двутавровые, зетовые, округляющие, крестовые, пирамидальные и эксцентричные. Тип долота определяется характером проходимых пород. Угол заточки (атаки) зависит от твёрдости буримых горных пород.

При ударном бурении россыпных месторождений для забивки опережающей обсадной колонны одновременно с углубкой скважины, применяют дополнительно в составе снаряда забивную полуштангу и ударную головку.

Желонка с плоским клапаном и забивной стакан.

Долота применяемые при ударно-канатном бурении

а) плоское; б) двутавровое; в) округляющее; г) крестовое

Вращательное бурение

Имеет несколько основных направлений: шнековое, колонковое, бурение с прямой и обратной промывкой, бурение с продувкой.

При шнековом способе бурения мягких и рыхлых пород разрушение породы на забое производят вращающимся долотом различных конструкций, разрушенная порода транспортируется с забоя на дневную поверхность шнеками, представляющими собой единый винтовой транспортер. При шнековом бурении кольцевым забоем применяют магазинные шнеки и специальные коронки. Этот вид бурения — наиболее распространенный и наиболее универсальный способ из всех видов неглубокого бурения. Его применяют при бурении в породах от I до VI категорий по буримости, в том числе в гравийно-галечных и в породах с включением небольших валунов. Широко распространено шнековое бурение ввиду того, что при бурении в большинстве пород происходит попутно закрепление стенок скважины поднимаемой породой.

Процесс бурения шнеками

Основным преимущество бурения шнеками – это высокая скорость проходки.

Основной недостаток – большая энергоемкость, искривление ствола скважины, невозможно бурение в породах выше VI категории.

Колонковое бурение

При колонковом бурении разрушение породы на забое производится прорезанием кольцевого канала при помощи вращения колонковой трубы с размещенной на ее конце буровой коронкой. При этом в центральной части забоя (внутри колонковой трубы) образуется керн в виде столбика (монолит) ненарушенной структуры. После образования керна достаточной длины его отрывают от массива при помощи кернорвателя, устанавливаемого на колонковой трубе сразу над коронкой и поднимают на поверхность. Нередко колонковое бурение пород ведется с призабойной циркуляцией промывочной жидкости, реже с промывкой ствола скважины глинистым раствором. Вместо промывки применяется также продувка забоя сжатым воздухом. Продувка имеет ряд немаловажных преимуществ перед промывкой, с точки зрения разведочного бурения, а именно:

Ну и конечно исключается такой важный пункт, как доставка воды к скважинам.

Основной недостаток препятствующий широкому использованию данного метода, заключается в геолого-гидрогеологическом ограничении возможности бурения: продувание забоя наиболее целесообразно и эффективно проводить в скважинах, не содержащих воду в жидком состоянии.

Основное преимущество – высокая скорость проходки в породах от V категории и выше. Возможность извлечения на дневную поверхность керна с ненарушенной структурой.

Бурение с промывкой.

Из общего объема бурения скважин на воду более 85% выполняют вращательным способом с промывкой технической водой или глинистым раствором. В качестве промывочной жидкости при вскрытии водоносных горизонтов используют воду, глинистые растворы, обработанные неионогенными ПАВ (ОП-7, ОП-10 и др.), водногипановые (3-5%-ные) и карбонатные растворы. При бурении вращательным способом используются два вида промывки: прямая и обратная.

При прямой промывке промывочная жидкость подастся к породоразрушающему инструменту по бурильным трубам и по кольцевому зазору между бурильными трубами и стенками скважины поднимается на поверхность вынося с собой кусочки разрушенной породы (шлама).

При обратной промывке промывочная жидкость поступает в скважину через герметически закрытое устье по стволу скважины и поднимается по бурильным трубам на поверхность.

Схема промывки скважины

а – прямая; б – обратная; 1 – стенки скважины; 2 – направляющая труба; 3 – бурильная труба; 4 – сальник; 5 – отвод промывочной жидкости; 6 – крышка; 7 – подача промывочной жидкости; 8 – переходник.

Бурение сплошным забоем производится шарошечными долотами, тип которых подбирается исходя из категории буримой породы.

Бурение кольцевым забоем с прямой промывкой осуществляется с помощью колонковых наборов с твердосплавными или алмазными коронками.

Основные преимущества.Скорость бурения этим способом в породах мягких и средней твердости на любых глубинах примерно в 3 раза выше по сравнению с ударно-канатным. Конструкция скважины вращательного бурения значительно проще, а издержка обсадных труб на 40-60% меньше, чем при ударно-канатном бурении. Значительно меньшая по сравнению с другими способами энергоемкость и энергозатратность.

Основной недостаток – обеспечение буровых станков водой и глиной.

Бурение с продувкой.

При бурении с прямой продувкой процессы в общих чертах такие же как и при бурении с прямой промывкой. Только вместо раствора через сальнкик-вертлюг подается сжатый воздух. И разрушенная порода (шлам) выдувается на поверхность. Бурение осуществляется пневмоударниками, а так же шарошечными долотами или колонковыми снарядами с алмазными либо твердосплавными коронками.

Расположение скважины

Так как скважина выполняет другие функции, чем колодцы, то при работе нет смысла искать верховую воду, определять оптимальное место. Заказчики, или если Вы бурите для себя, могу выбрать участок под скважину самостоятельно, в том месте, где это удобно и окажет лучший эффект.

Это тем более эффективно по той причине, что вода есть практически в любой почве, вопрос только в том – насколько глубоко она находиться. Бурильные установки бурят скважины до 50 метров, что дает практически гарантированный результат.

Как бурить разные типы почвы?

Вопрос отнюдь не праздный, так как в технологии пробивания глины или каменистых почв существуют значительные отличия. Не стоит забывать. что на разной глубине тип почвы может измениться, это стоит учитывать и менять оборудование и насадки.

Самый трудоемкий, медленный и дорогостоящий процесс бурения – это разработка известковых, твердых и каменистых прослоек и типов грунта.

Типичная ошибка новичков – в стремлении скорей пройти неприятный участок увеличиваются обороты, из-за чего бур «закусывается» и работа останавливается вовсе. Наоборот, обороты бурильного оборудования должны составлять 30-40, тогда вы стабильно пройдете сложный участок.

Вы сможете пробиться сквозь прочный и жесткий грунт намного легче. Если используете шарошечный долот, шарошку с прямоугольной ленточной резьбой.

К сожалению, бывают просто непроходимые участки – огромные камни, спрятанные в толще земли. В этом случае рекомендуется переставить установку.

Глинистые почвы – рай для бурильщика, бур пробивает такую почву легко и быстро. все идет как по маслу, более того – скважине ничего не грозит, глиняные участки не подвержены расслоению и осыпанию.

Рекомендуется поставить установку на мощный режим – 60 оборотов в минуту (это также помогает промыть скважину) и наблюдать, Как проходится метр за метров вглубь.

Песчаные почвы, плывуны.

Собственно, именно в песке и располагается подземная вода, источники, водоносные слои.

Однако верхний слой, плывун, не годится для эксплуатации, поэтому такие песчаные прослойки также проходятся. Самая большая сложность – это то, что песок осыпается, может завалить и испортить всю работу. Чтобы этого избежать, в оборотную воду добавляют специальные присадки – глины (природная, сухая и бентонитовая), стувамакс.

Самое главное – не спешить и внимательно следить за поведением буровой установки.

В частности, из ствола скважины всегда должна вытекать вода. Если нет, то нужно поднять колонну штанг и использовать мотопомпу. При наращивании штанг приподнимайте колонны. Прогоняйте воздушные столбы по штангам, чтобы прочищать инструменты.

Нефтяные и газовые скважины

По способу воздействия на горные породы различают механическое и немеханическое бурение. При механическом бурении буровой инструмент непосредственно воздействует на горную породу, разрушая ее, а при немеханическом разрушение происходит без непосредственного контакта с породой источника воздействия на нее. Немеханические способы (гидравлический, термический, электрофизический) находятся в стадии разработки и для бурения нефтяных и газовых скважин в настоящее время не применяются.

Механические способы бурения подразделяются на ударное и вращательное.

При ударном бурении разрушение горных пород производится долотом 1, подвешенным на канате (рис. 3). Буровой инструмент включает также ударную штангу 2 и канатный замок 3. Он подвешивается на канате 4, который перекинут через блок 5, установленный на какой-либо мачте (условно не показана). Возвратно-поступательное движение бурового инструмента обеспечивает буровой станок 6.

По мере углубления скважины канат удлиняют. Цилиндричность скважины обеспечивается поворотом долота во время работы.

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

По завершении очистки забоя в скважину вновь опускается буровой инструмент и бурение продолжается.

Во избежание обрушения стенок скважины в нее спускают обсадную трубу, длину которой наращивают по мере углубления забоя.

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

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

Все буровые долота классифицируются на три типа:

долота режуще-скалывающего действия, разрушающие породу лопастями (лопастные долота);

долота дробяще-скалывающего действия, разрушающие породу зубьями, расположенными на шарошках (шарошечные долота);

долота режуще-истирающего действия, разрушающие породу алмазными зернами или твердосплавными штырями, которые расположены в торцевой части долота (алмазные и твердосплавные долота).

Буровая установка: 1 – долото; 2 – наддолотная утяжеленная бурильная труба; 3 – переводник; 4 – центратор; 5 – муфтовый переводник; 6, 7 – утяжеленные бурильные трубы; 8 – переводник; 9 – предохранительное кольцо; 10 – бурильные трубы; 11 – предохранительный переводник; 12, 14 – переводники штанговые нижний и верхний; 13 – ведущая труба; 15 – переводник вертлюга; 16 – вертлюг; 17 – стояк; 18 – шланг; 19 – крюк; 20 – талевый блок; 21 – вышка; 22 – кронблок; 23 – редуктор; 24 – лебедка; 25 – ротор; 26 – шламоотделитель; 27 – буровой насос

Систематизация скважин на нефть и газа по назначению

Скважины на нефть и газ, можно систематизировать следующим образом:

структурно-поисковые, назначение которых — установление (уточнение тектоники, стратиграфии, литологии, оценка продуктивности горизонтов) без дополнительного строительства скважин;

разведочные, служащие для выявления продуктивных объектов, а также для оконтуривания уже разрабатываемых нефтяных и газоносных пластов;

добывающие (эксплуатационные), предназначенные для добычи нефти и газа из земных недр. К этой категории относят также нагнетательные, оценочные, наблюдательные и параметрические скважины;

нагнетательные, предназначенные для закачки в пласты воды, газа или пара с целью поддержания пластового давления или обработки чфч призабойной зоны. Эти меры направлены на удлинение периода фонтанного способа добычи нефти или повышение эффективности добычи;

опережающие добывающие, служащие для добычи нефти и газа с одновременным уточнением строения продуктивного пласта;

оценочные, назначение которых — определение начальной нефтеводонасыщенности и остаточной нефтенасыщенности пласта (и проведение иных исследований);

контрольные и наблюдательные, предназначенные для наблюдения за объектом разработки исследования характера продвижения пластовых флюидов и изменения газонефтенасыщенности пласта;

опорные скважины бурят для изучения геологического строения крупных регионов, чтобы установить общие закономерности залегания горных пород и выявить возможности образования в этих породах месторождений черного золота и газа.

Цикл строительства скважины

В цикл строительства скважины входят:

монтаж вышки и оборудования;

подготовка к бурению;

крепление скважины обсадными трубами и ее тампонаж;

вскрытие пласта и испытание на приток черного золота и газа.

В ходе подготовительных работ выбирают место для буровой, прокладывают подъездную дорогу, подводят системы электроснабжения, водоснабжения и связи. Если рельеф местности неровный, то планируют площадку.

Бурение скважин на море

В 1949 г. в Каспийском море в 40 км от берега была пробурена первая в СССР вышка нефтедобычи в открытом море. Так началось создание города на стальных сваях, названного «Нефтяные Камни». Однако сооружение эстакад, уходящих на многие километры от берега стоит очень дорого. Кроме того, их строительство возможно только на мелководье.

При бурении нефтяных и газовых скважин в глубоководных районах морей и океанов использовать стационарные платформы технически сложно и экономически невыгодно. Для этого случая созданы плавучие буровые установки, способные самостоятельно или с помощью буксиров менять районы бурения.

Различают самоподъемные буровые платформы, полупогружные буровые платформы и буровые платформы гравитационного типа.

Источник