СПОСОБЫ БУРЕНИЯ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН

 

  Главная      Учебники - Разные    

 

поиск по сайту           правообладателям           

 

 

 

 

 

 

 



 

 

 

1.1.      

СПОСОБЫ БУРЕНИЯ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН

 

 

 

Бурить   скважины    можно   механическим,   термическим, электроимпульсным и другими способами (несколько десятков). Однако промышленное применение находят только способы механического бурения – ударное и вращательное. Остальные пока не вышли из стадии экспериментальной разработки.

 

1.1.1.    УДАРНОЕ БУРЕНИЕ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН

 

 

Ударное бурение. Из его всех разновидностей наиболее распостронение получило ударно – канатное бурение ( рис. 8 ).

 

     Буровой снаряд который состоит из долота 1, ударной штанги 2, раздвижной штанги – ножниц 3,  и канатного замка 4, спускают на канате 5, который огибает блок 6, оттяжной ролик 8 и направляющий ролик 10,  сматывается с барабана бурового станка. Скорость спуска бурового снаряда регулируют тормозом 12. Блок 6 установлен на вершине мачта 18. Для гашения вибраций, возникающих при бурении, применяются амортизаторы 7.

      Кривошип 14 при помощи шатуна 15 приводит в колебательное движение балансирную раму 9. При опускании рамы оттяжной ролик 8 натягивает канат  и поднимает буровой снаряд над забоем.

      При подъеме рамы  канат опускается , снаряд падает ,  и  при ударе долота о породу последняя разрушается.

     По мере углубления скважины канат удлиняют, сматывая его с барабана 11. Цилиндричность скважины обеспечивается поворотом долота  в результате раскручивания каната под нагрузкой ( во время при подъема бурового снаряда) и скручивания его при снятии нагрузки ( во время удара долота о породу ).

     Эффективность разрушения породы при ударно-канатном бурении прямо пропорционально массе бурового снаряда, высоте его падения, ускорению падения, числу ударов долота о забой в единицу времени и обратно пропорционально квадрату диаметра скважины.

 

     В процессе разбуривания  трещиноватых и вязких пород возможно заклинивание долота. Для освобождения долота  в буровом снаряде применяют  штангу-ножнецы,   изготовленные в виде двух  удлиненных колец, соединенных друг с другом подобно звеньям цепи.

     Процесс бурения будет тем эффективнее, чем меньшее сопротивление долоту бурового снаряда  сказывает накапливающаяся на забое скважины выбуренная порода, перемешанная с пластовой жидкостью. При отсутствии или недостаточном притоке пластовой жидкости  в скважину с устья периодически доливают воду. Равномерное распределение частиц выбуренной породы в воде достигаются периодическим рассаживанием ( приподьеме и опускании) бурового снаряда по мере накопления на забое разрушенной породы ( шлама ) возникает необходимость  в очистке скважины. Для этого с помощью барабана  поднимают буровой снаряд из скважины и многократно спускают в нее  желонку 13 на канате 17, сматываемом с барабана 16. В днище желонки меняется клапан. При погружении желонки в зашламленную жидкость клапан открывается и желонка заполняется этой смесью,   при   подъеме  желонки   клапан   закрывается.   Поднятую   па   поверх зашламленную жидкость выливают в сборную, емкость. Для полной очистки скважины приходится спускать желонку  несколько раз подряд.

После очистки забоя в скважину опускают буровой снаряд, и процесс бурения продолжается.

При ударном бурении скважина, как правило, не заполнена жидкостью. Поэтому, во избежание обрушения с ее стенок, спускают обсадную колонну, состаяшую из металлических обсадных труб, соединенных друг с другом с помощью резьбы или сварки. По мере углубления скважины обсадную колонну продвигают к забою и периодически удленяют( наращивают ) на одну трубу.         

Ударный способ более 50 лет не применяется на нефтегазовых промыслах России. Однако в разведочном бурении на россыпных месторождениях, при инженерно-геологических изысканиях, бурении скважин на воду и т.п. находит свое применение.

 

 

 

 

1.1.2.    

ВРАЩАТЕЛЬНОЕ БУРЕНИЕ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН

При вращательном бурении разрушение породы происходит в результате одновременного воздействия на долото нагрузки и крутящего момента. Под действием нагрузки долото внедряется в породу, а под влиянием крутящего момента скалывает ее.

Существует две разновидности вращательного бурения – роторный и с забойными  двигателями.

При роторном бурении (рис. 9) мощность от двигателей 9  передается через лебедку 8 к ротору  16   -  специальному  вращательному  механизму,  установленному  над устьем скважины в центре вышки. Ротор вращает бурильную колонну и привинченное к ней долото 1. Бурильная  колонна состоит из ведущей трубы   15  и  привинченных  к ней  с помощью специального   переводнека 6  бурильных труб 5.

Следовательно, при роторном бурении углубление долота в породу происходит при движении вдоль оси скважины вращающейся бурильной колонны, а при бурении забойным двигателем невращающейся бурильной колонны. Характерной особенностью вращательного бурения является промывка

При бурении с забойным двигателем долото 1  привинчено к валу, а бурильная колонна-корпусу двигателя 2, При  работе двигателя вращается его вал с долотом а бурильная колонна воспринимает реактивный момент вращения корпуса двигателя, который гасится невращающимся ротором ( в ротор устанавливают специальную заглушку ).

Буровой насос 20, приводящийся  в работу от  двигателя 21, нагнетает буровой раствор по манифольду (трубопроводу высоко давления ) 19 в стояк - трубу 17, вертикально установленную в правом углу вышки, далее в гибкий буровой шланг (рукав) 14, вертлюг 10 и в буровую колонну. Дойдя  до  долота,   промывочная   жидкость   проходит  через   имеющиеся   в   нем   отверстия и по кольцевому   пространству   между   стенкой   скважины   и   бурильной   колонной поднемается на поверхность. Здесь в системе емкостей 18 и очистительных механизмах ( на ресунке не показаны ) буровой раствор очищается от выбуренной породы, затем поступает в приемные емкости 22 буровых  насосов и вновь закачивается в скважину.

 

 

 


В настоящее время применяют три вида забойных двигателей –турбобур, винтовой двигатель и электробур (последний применяют крайне редко).

 

 

 


 

Рис. 9. Схема вращательного бурения скважин

 

 

 

При бурении с турбобуром или винтовым двигателем гидравлическая энергия потока бурового  раствора, двигающегося вниз по бурильной колонне, преобразуется в механическую на валу забойного двигателя, с которым соединено долото.
При бурении с электробуром электрическая энергия подается по кабелю, секции которого смонтированы внутри бурильной колонны и преобразуется электродвигателем в механическую энергию на валу , которая непосредственно передается долоту.
По мере углубления скважины бурильная колонна, подвешенная к полиспастной системе, состоящей из кронблока (на рисунке не показан), талевого блока 12, крюка 13 и талевого каната 11, подается в скважину. Когда ведущая труба 15 войдет в ротор 16 на всю длину, поднимают бурильную колонну на длину ведущей трубы и подвешивают бурильную колону с  помощью клиньев на столе ротора. Затем отвинчивают ведущую трубу 15 вместе с вертлюгом 10 и спускают ее в шурф (обсадную трубу, заранее установленную в специально пробуренную наклонную скважину) длиной, равной длине ведущей трубы. Скважина под шурф бурится заранее в правом углу вышки примерно на середине расстояния от центра до ее ноги. После этого бурильную колонну  удлиняют (наращивают), путем привинчивания к ней двухтрубной тли трехтрубной свечи ( двух или  трех свинченных между собой бурильных труб), снимают ее с клиньев, спускают в скважину на длину свечи, подвешивают с помощью клиньев на стол ротора, поднимают из шурфа ведущую трубу  с вертлюгом, привинчивают ее к бурильной колонне, освобождают бурильную колонну от клиньев, доводят долото до забоя и продолжают бурение.
Для замены изношенного долота поднимают из скважины всю бурильную колонну а затем вновь спускают ее. Спуско-подъемные работы ведут также с помощью полиспастной системы. При вращении барабана лебедки талевый канат наматывается на барабан или сматывается с него, что и обеспечивает спуск или подьем талевого блока и крюка. К последнему с помощью штропов и элеватора подвешивают поднимаемую или спускаемую бурильную колонну.
При подьеме БК развинчивают на свечи и устанавливают их внутри вышки нижними концами на подсвечники, а верхние заводят за специальные пальцы на балконе верхнего рабочего. Спускают БК в скважину в обратной последовательности.
Таким образом процесс работы долота на забое скважины прерывается наращиванием бурильной колонны и спуско-подьемными операциями (СПО)
для смены изношенного долота.




 

 

 


 

Рис. 8. Схема ударно-канатного бурения скважин


 

 

Как правило верхние участки разреза скважины представляют сабой легкоразмываемые отложения. Поэтому перед бурением скважины сооружают ствол (шурф ) до устойчивых пород ( 3-30 м ) и в него спускают трубу 7 или несколько свинченных труб ( с вырезанным окном в верхней части ) длиной на 1-2 м больше глубины шурфа.  Затрубное пространство цементируют или бетонируют. В результате устье скважины надежно укрепляется.
К окну в трубе приваривают короткий металлический желоб, по которому в процессе бурения буровой раствор направляется в систему емкостей 18 и далее, пройдя через очестительные механизмы (на рисунке не показаны), поступает в приемную емкость 22 буровых насосов.
Трубу (колонну труб) 7, установленную в шурфе, называют направлениям. Установка направления и ряд других работ, выполняемых до начала бурения, относятся кподготовительным. После их выполнения составляют акт о вводе в эксплуатацию буровой установки и приступают к бурению скважины.
Пробурив неустойчивые, мягкие, трещиноватые и кавернозные породы, осложняющие процесс бурения (обычно 400-800 м), перекрывают эти горизонты кондуктором 4 и цементируют затрубное пространство 3 до устья. При дальнейшем углублении могут встретиться горизонты, также подлежащие изоляции, такие горизонты перекрываются промежуточными( техническими ) обсадными колоннами .
Пробурив скважину до проектной глубины, спускают и цементируют эксплуатационную колонну (ЭК).
После этого все обсадные колонны на устье скважины обьвязывают друг с другом применяя специальное оборудование. Затем против прдуктивного пласта в ЭК и цементном камне пробевают несколько десятков (сотен) отверстий, по которым в процессе испытаний осваение и последующей эксплуатации нефть( газ ) будут поступать в скважину.
Сущность освоения скважины сводится к тому, чтобы давление столба бурового раствора находящегося в скважине стало меньше пластового. В результате создавшегося перепада давления нефть (газ) из пласта начнут поступать в скважину. После комплекса исследовательских работ скважину сдают в эксплуатацию.
На каждую скважину заводится паспорт, где точно отмечаются ее конструкция, местоположение устья, забоя и пространственное положение ствола по данным инклинометрических измерений ее отклонений от вертикали (зенитные углы) и азимута (азимутальные углы). Последние  данные особенно важны при кустовом бурении наклонно-направленных скважин во избежание попадание ствола бурящейся скважины в ствол ранее пробуренной или уже эксплуатирующей скважины. Фактическое отклонение забоя от проектного не должно превышать  заданных допусков.
Буровые работы должны выполняться с соблюдением законов об охране окружающей природной среды. Строительство площадки под буровую, трасс для передвижения буровой  установки, подъездных путей линий электропередач, связи, трубопроводов для водоснабжения, сбора нефти и газа, земляных амбаров, очистных устройств, отвал шлама должны осуществлятся лишь на специально отведенной соответствующими организациями территории. После завершения строительства скважин или куста скважины все амбары и траншеи должны быть засыпаны, вся площадка под буровую - максимально восстановлена (рекультивирована) для хозяйственного использования.



 

 

 

 

 

 

////////////////////////////