Бурение

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Общая схема буровой установки: 1 — буровое долото; 2 — УБТ; 3 — бурильные трубы; 4 — кондуктор; 5 — устьевая шахта; 6 — противовыбросовое устройства; 7 — пол буровой установки; 8 — буровой ротор; 9 — ведущая бурильная труба; 10 — буровой стояк; 11 — вертлюг; 12 — крюк; 13 — талевый блок; 14 — балкон верхового рабочего; 15 — кронблок; 16 — талевый канат; 17 — шланг ведущей бурильной трубы; 18 — индикатор нагрузки на долото; 19 — буровая лебёдка; 20 — буровой насос; 21 — вибрационное сито для бурового раствора; 22 — выкидная линия бурового раствора.

Бурение — процесс разрушения горных пород с помощью специальной техники — бурового оборудования. Различают три вида бурения:

Бурение скважин — это процесс сооружения направленной цилиндрической горной выработки в земле, диаметр "D" которой мал по сравнению с её длиной по стволу "H", без доступа человека на забой. Начало скважины на поверхности земли называют устьем, дно — забоем, а стенки скважины образуют ее ствол.

История бурения[править | править вики-текст]

  • Первое упоминание о бурении скважин восходит к Древнему Китаю: в 254-251 г. до н.э.- бурение скважин на воду и газ (инженер Ли Бин).
  • За пределами России первая нефтяная скважина была пробурена в 1859 году в США полковником Эдвином Дрейком в окрестностях г. Тайтусвиля, Пенсильвания, генеральным представителем Seneca Oil Company. Из-за попыток применить бурение для поиска и добычи нефти местные жители считали Дрейка сумасшедшим. Помимо этого Дрейк, по его собственному утверждению, изобрел обсадную трубу, «без которой никто не смог бы бурить в низинах, где земля подтоплена»[1].
  • В России до середины XIX века нефть добывалась на Апшеронском полуострове из колодцев, а уже 14 июля 1848 года в местечке Биби-Эйбат была пробурена первая в мире нефтяная скважина ударным способом с применением деревянных штанг. 
  • В 1930 году в Европе пробурили с земной поверхности скважину на глубину 3 км. В конце 1950-х глубина пробуренных скважин увеличилась до 7 км. 
  • в 1970-1990 годах пробурена Кольская сверхглубокая скважина (СГ-3) — самая глубокая параметрическая скважина в мире, глубиной 12 262 метра.[2].  

Цикл строительства скважин[править | править вики-текст]

Шарошечное буровое долото
  1. строительство наземных сооружений;
  2. углубление ствола скважины, осуществление которого возможно только при выполнении двух параллельно протекающих видах работ — собственно углубления и промывки скважины;
  3. разобщение пластов, состоящее из двух последовательных видов работ: укрепления (крепления) ствола скважины опускаемыми трубами, соединёнными в колонну, и тампонирования (цементирования) заколонного пространства;
  4. освоение скважин. Часто освоение скважин в совокупности с некоторыми другими видами работ (вскрытие пласта и крепление призабойной зоны, перфорация, вызов и интенсификация притока [оттока] флюида) называют заканчиванием скважин.

1. Подготовительные работы к строительству. Получают документы на отвод лесного участка для вырубки леса, согласовываются с лесхозом; отбивка участка по координатам на месте; вырубка леса; планировка площадки; строительство жилого посёлка; подготовка основания для буровой; подготовка и планировка площадки; строительство фундаментов под ёмкости на складе ГСМ; устройства обволовки склада ГСМ; завоз оборудования и перевозка.

2. Вышкомонтажные работы. Монтаж оборудования; монтаж линий; монтаж подвышечных оснований, оснований и блоков; монтаж и подъём вышки; пусконаладочные работы.

3. Подготовительные работы к бурению. По окончанию монтажа буровой установки и строительства сооружений при вышках, буровая принимается спецкомиссией. Буровой мастер вместе с комиссией проверяет качество работ, опробует оборудование; проверяется состояние охраны труда. Электрическое освещение должно быть во взрывобезопасных светильниках; по буровой должно быть аварийное освещение 12 v; все недостатки и замечания комиссии должны быть устранены до забуривания. До начала работ буровая установка укомплектовывается буровым инструментом, долотами, обсадными трубами под кондуктор и буровыми трубами, приспособлениями малой механизации, контрольно-измерительными приборами, шурфом под квадрат, запасом воды, химических реагентов и т. д. На буровой должны быть: жилые домики, культурная будка, столовая, баня-сушилка, помещение для анализов растворов, противопожарный инвентарь на своих местах, набор ручного и вспомогательного инструмента, набор плакатов по технике безопасности, аптечки, запас ГСМ в емкостях с чёткой надписью типа топлива, склад для бурильного инструмента, склад для химических реагентов, амбар для сбора отработанных жидкостей, источник воды. После принятия установки от монтажников делается переоснастка талевой системы, монтаж оборудования и опробирование объектов малой механизации (УМК, противозатаскиватель и т. д.). Забуривание производится с установки мачтового направления, установленного строго по центру с осью вышки. Вышка центрируется, затем бурят под направление — опускают трубу и цементируют, верх направления соединяя с жёлобом. После направления ещё раз проверяется центрация вышки и ротора. Центр скважины бурят под шурф для квадрата и обсаживают трубой. Бурение шурфа производится турбобуром, придерживая его от реактивного вращения пеньковым канатом в три-четыре обвивки. Один конец привязывается к ноге вышки, второй держится в руках через блочок или ногу вышки. По окончанию подготовительных работ не позднее за 2 дня до пуска буровой, проводится пусковая конференция с участием администрации экспедиции (главного инженера, главного технолога, председателя профкома, главного геолога и начальника ПТО), где подробно знакомятся с конструкцией скважины, геологическим разрезом, свойствами пород, ожидаемыми осложнениями, режимом бурения. Рассматривается нормативная карта, обсуждаются мероприятия по безаварийной и скоростной проводке. Бурение может быть начато при наличии следующих документов: геолого-технического наряда (ГТН), акта о вводе в эксплуатацию буровой установки, нормативной картой, должны быть вахтовый журнал, журнал по буровым растворам, журнал по охране труда, журнал учёта работы дизелей. На буровой должны быть: цементировочное оборудование, коротажное оборудование, плакаты по охране труда и противопожарной безопасности, вертолётная площадка, питьевая и техническая вода, химические реагенты и материалы для буровых и цементных растворов, аварийный инструмент, бурильные и обсадные трубы.

4. Бурение скважины (проходка и крепление). В процессе бурения скважины выбуривается порода, в результате чего образуется ствол скважины, который необходимо крепить при помощи обсадных труб и цементажа.

5. Испытание скважин на приток нефти и газа. Производится перфорация стенок колонны для доступа к продуктивному горизонту с целью получения притока нефти и газа.

6. Демонтаж бурового оборудования и привышечных сооружений.

7. Рекультивация отведённой площади. Производится на скважине установка пломбы с табличкой о сроках бурения скважины и название предприятия, производящего работу. Зарываются все амбары, сжигается мусор, собирается металлолом для утилизации. Буровая площадка приводится в соответствие с нормами экологических служб[3].

Классификация скважин по назначению[править | править вики-текст]

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 нефти и газа.

Способы бурения[править | править вики-текст]

Способ бурения Определение
Вращательный Механическое бурение, при котором разрушающее усилие создаётся непрерывным вращением породоразрушающего инструмента с приложением осевой нагрузки
Роторный Вращательное бурение, при котором буровой снаряд вращается станком с вращателем роторного типа
Турбинный Вращательное бурение, при котором породоразрушающий инструмент вращается турбобуром
Объёмный Вращательное бурение, при котором породоразрушающий инструмент вращается винтовым (объёмным) двигателем
Электробуром Вращательное бурение, при котором породоразрушающий инструмент вращается электробуром
Алмазный Вращательное бурение, при котором горная порода разрушается породоразрушающим инструментом, армированным алмазами
Твердосплавный Вращательное бурение, при котором горная порода разрушается породоразрушающим инструментом, армированным твёрдыми сплавами
Дробовой Вращательное бурение, при котором горная порода разрушается дробью
Ударный Механическое бурение, при котором разрушающее усилие создаётся воздействием ударов породоразрушающего инструмента
Ударно-канатный Ударное бурение, при котором возвратно-поступательное движение, создаваемое станком, передаётся породоразрушающему инструменту канатом
Ударно-штанговый Ударное бурение, при котором возвратно-поступательное движение, создаваемое станком, передаётся породоразрушающему инструменту бурильными трубами
Ударно-вращательный Механическое бурение, при котором разрушающее усилие создаётся в результате совместного воздействия ударов и вращения породоразрушающего инструмента
Гидроударный Ударно-вращательное бурение, при котором удары сообщаются породоразрушающему инструменту гидроударником
Вибрационный Механическое бурение, при котором внедрение бурового снаряда осуществляется виброударником
Гидродинамический Бурение, при котором горная порода разрушается высоконапорной струёй жидкости
Термический Бурение, при котором горная порода разрушается тепловым воздействием
Электрофизический Бурение, при котором разрушается горная порода под воздействием сил, возникающих в результате электрического разряда
Взрывоударный Бурение, при котором горная порода разрушается под воздействием сил, возникающих в результате взрыва
Химический Бурение, при котором горная порода разрушается под действием реагентов, вступающих с ней в химическую реакцию
С промывкой Бурение, при котором продукты разрушения горных пород удаляются потоком промывочной жидкости
С продувкой Бурение, при котором продукты разрушения горных пород удаляются потоком газа

Бурильная колонна[править | править вики-текст]

Бурильная колонна представляет собой спущенную в скважину сборку из бурильных труб скрепленных между собой бурильными замками, предназначенную для подачи гидравлической и механической энергии к долоту, для создания осевой нагрузки на долото, а также для управления траекторией бурящейся скважины.

Являясь совместно с долотом и забойным двигателем буровым инструментом, бурильная колонна выполняет следующие функции:

  • передаёт вращение от ротора к долоту;
  • воспринимает от забойных двигателей реактивные моменты;
  • подаёт к забою промывочный агент;
  • подводит гидравлическую мощность к долоту и погружному гидравлическому двигателю;
  • вдавливает долото в горные породы на забое, действуя своей силой тяжести (осевую нагрузку на долото создает часть утяжеленных бурильных труб (УБТ), включенных в состав компоновки низа бурильной колонны (КНБК), часть утяжеленных бурильных труб (УБТ) служит для натяжения бурильной колонны (а именно для натяжения бурильных труб, как отвес) для создания перпендикулярности всей бурильной колонны относительно к поверхности земли). (правило до 75 % от веса КНБК для создания осевой нагрузки на долото и 25 % для натяжения бурильной колонны действует только на территории некоторых стран СНГ, многие заказчики и буровые подрядчики пренебрегаются этим правилом ставя приоритет на проходку);
  • обеспечивает замену долота и погружного двигателя посредством транспортировки их к забою или на дневную поверхности;
  • позволяет вести аварийные и другие специальные работы в стволе скважины.

Примечания[править | править вики-текст]

  1. Ергин, 2011, с. 36
  2. В. С. Попов, А. А. Кременецкий, «Глубокое и сверхглубокое бурение на континентах», стр. 64
  3. Буровые установки " Цикл строительства скважин

Литература[править | править вики-текст]

  • Басарыгин Ю. М., Булатов А. И., Проселков Ю. М. Бурение нефтяных и газовых скважин. — Учеб. пособие для вузов. — М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2002. — 632 с. — ISBN 5-8365-0128-9.
  • Буровое оборудование. — Технический каталог. — М.: «Немецкая фабрика печати», 2008. — 265 с.
  • Дэниел Ергин Добыча: Всемирная история борьбы за нефть, деньги и власть = The Prize: The Epic Quest for Oil, Money, and Power. — М.: «Альпина Паблишер», 2011. — 944 с. — ISBN 978-5-9614-1252-9.
  • Мир-Бабаев М.Ф. Краткая история азербайджанской нефти. Книга вторая. - Баку, Изд-вo SOCAR, 2012, 288 с.
  • Загадки глубокого бурения
  • Petroleum Engineering-Drilling and Well Completions, C. Gatlin (ed.), Prentice-Hall Inc., Englewood Cliffs, NJ (1960.
  • Lessons in Rotary Drilling, U. of Texas, Unit II, Lesson 3.
  • A Primer of Oil Well Drilling, third and fourth editions, U. of Texas.
  • Rotary Drilling Handbook, sixth edition, J.e. Brantly (ed.) Palmer Pub., New York City.

См. также[править | править вики-текст]