Технологічна схема буріння
Поняття про свердловині, класифікація і призначення
ТЕМА 1 Загальні відомості про буріння свердловин
мети буріння свердловин, різних за призначенням; технологічну схему буріння свердловин; процес руйнування гірських порід і винос на поверхню; основні цикли будівництва свердловини; способи буріння свердловини і їх сутність; основні заходи з охорони праці та навколишнього середовища при будівництві свердловин.
Свердловина - це гірська вироблення в земній корі вертикального або похило-спрямованого профілю з відносно малим діаметром в порівнянні з глибиною.
Свердловина створюється послідовним руйнуванням гірської породи і витяганням її на поверхню. Початок свердловини називається гирлом. дно свердловини - забоєм. бічні поверхні свердловини - стінки.
При звичайному бурінні руйнується вся порода, а при бурінні з відбором керна тільки кільцевий простір у стінок свердловини. Внутрішній стовпчик породи (керн) витягується в незруйнованому стані для вивчення геологічної будови родовища.
1. Опорні свердловини бурят для вивчення геологічної будови і гідрогеологічних умов великих регіонів, визначення загальних закономірностей поширення комплексів відкладень, благоприят-них для нефтегазонакопления, вибору найбільш перспективних направ-лений геологорозвідувальних робіт на нафту і газ.
2. Параметричні свердловини бурят для вивчення глибинної геологічної будови і порівняльної оцінки перспектив нафтогазоносності можливих зон нефтегазонакопления, виявлення найбільш перспективних районів для детальних геологічних робіт, а також для отримання необхідних відомостей про геолого-геофізичної характеристиці розрізу відкладень з метою уточнення результатів сейсмічних та інших геофізичних досліджень .
3. Структурні свердловини бурят для виявлення і підготовки до пошуково-розвідувального буріння перспективних площ (антиклінальні складки, зони екранування, виклинювання і т. Д.). За напів-ченним в результаті буріння структурних свердловин даними визначають елементи залягання пластів (тектоніку, стратиграфию і літологію) і складають профілі даної площі.
4. Пошукові свердловини бурят на площах, підготовлених геоло-го-пошуковими роботами (геологічна зйомка, структурний буріння, геофізичне та геохімічне дослідження або комплекс цих мето-дів) з метою встановлення нафтогазоносності.
5. Розвідувальні свердловини бурят на площах зі встановленою промислової нефтегазоносностью для оконтурювання родовища, підрахунку запасів і підготовці його до розробки.
7. Спеціальні бурять свердловини для скидання промислових вод; ліквідації відкритих фонтанів нафти і газу; підготовки структур для підземних газосховищ і закачування в них газу; розвідки і видобутку технічних вод.
Свердловини бурять не тільки в нафтовій і газовій промисловості, а також з метою розвідки і видобутку інших корисних копалин, водопостачання населених пунктів, гасіння підземних пожеж, гази-фікації вугілля, вентиляції шахт, заморожування грунту при проходці шахт, дослідження грунтів на місці передбачуваного будівництва раз -Особисті промислових і цивільних споруд і т. п.
За характером воздейст-вия на гірські породи способи буріння поділяються:
Найбільш широко застосовуються способи, пов'язані з механічним впливом на гірські породи. Механічне буріння здійснюється ударним і обертальним способами.
Ударне буріння свердловин широко поширене при геолого-розвідувальних роботах на воду, інженерно-геологи-чеських дослідженнях, відкритій розробці родовищ твердих корисних копалин, вентиляції гірничих виробок.
Ударне буріння. Бурової снаряд під власною вагою зверху падає на забій, руйнуючи долотом породу. Для рівномірної обра-лення вибою і додання свердловині циліндричної форми необхідно після кожного удару снаряд повертати на деякий кут. У міру руйнування породи канат поступово змотують з барабана лебідки, подаючи долото слідом за продвигающимся забоєм.
Принципова схема ударно-канатного механи-чеського буріння зображена на малюнку 1.
Малюнок 1. Схема ударно-канатного буріння
2 - ударна штанга
3 - розсувні штанга
4 - канатний замок
13 - барабан лебідки
Долото (малюнок 2) служить для руйнування породи на вибої і обра-лення стінок свердловини. Основні елементи долота - робоча головка з лезами 1, корпус 2, шийка з плоскими виїмками 3 для захоплення інструментальним ключем і різьбовій конус 4 для з'єднання з ниж-ним кінцем ударної штанги.
Залежно від разбуріваемих порід застосовують долота з головками різної форми:
Малюнок 2. Долота для долота ударно-канатного буріння:
а-плоске; б-крестовое; в - шірокоборт-ве
В процесі буріння на забої свердловини повинна бути вода, в якій частинки зруйнованої породи знаходяться в підвішеному стані. При досягненні певної величини щільності шламу довбання по-пологи припиняють, лебідкою витягають снаряд на поверхню і проводять чистку свердловини.
Для запобігання осипання стінок в свердловину спускають обсадні труби.
Обертальний буріння. При бурінні нафтових і газових свердловин застосовують обертальний метод, при якому свердловина як би висвер-ється безперервно обертається долотом. Разбуренной частки породи в процесі буріння виносяться на поверхню безперервно циркулює струменем бурового розчину або нагнітається в свердловину повітрям або газом. Залежно від місцезнаходження двигуна обертальний буріння поділяють на роторное двигун знаходиться на поверхні і приводить в обертання долото на забої колоною Бурилов-них труб і буріння з забійними двигуном (гідравлічним або за допомогою електробура) - двигун переноситься до забою свердловини і уста-новлюється над долотом .
Процес буріння складається з наступних операцій: спуско-підйомних робіт (опускання бурильних труб з долотом в свердловину до забою і підйом бурильних труб з відпрацьованим долотом зі свердловини) і роботи долота на вибої (руйнування породи долотом). Ці операції періодично перериваються для спуску обсадних труб в свердловину, щоб охороняти стінки свердловини від обвалів і роз'єднати нафтові (газові) і водяні горизонти.
Одночасно в процесі буріння свердловин виконують такі допоміжні роботи: відбір керна, приготування промивальної рідини (бурового розчину), каротаж, завмер кривизни, освоєння свердловини з метою виклику припливу нафти (газу) в свердловину і т. П. У випадку аварії або ускладнення (поломка бурильних труб, прихват інструменту і т.д.) виникає необхідність у додаткових (ава-рійних) роботах. Схема бурової для здійснення обертального способу буріння показана на малюнку 3.
Малюнок 3. Схема бурової установки для глибокого
1 - долото; 2 - гідравлічний забійний двигун (при роторному бурінні не встановлюється); 3 - бурильна труба; 4-бурильний замок; 5-лебідка; 6-двигуни лебідки і ротора; 7-верглюг; 5-талевого канат; 9-талевого блок; 10 гак; 11-бурової шланг; 12-ведушая труба; 13-ротор; 14-вишка; 15-жолоби; 16-обв'язка насоса; 17-бурової насос; 18-двигун насоса; 19-приймальний резервуар (ємність)
Сама верхня труба в колоні бурильних труб не кругла, а квад-ратна (вона може бути також шестигранною або жолобчастою). Вона називається провідною бурильної трубою. Провідна труба проходить через отвір круглого столу (ротора) і при бурінні свердловини в міру поглиблення забою опускається вниз. Ротор поміщається в центрі бурової вишки. Бурильні труби і ведуча труба всередині порожнисті. Провідна труба верхнім кінцем з'єднується з вертлюгом. Нижня частина вертлюга, поєднана з провідною трубою, може обертатися разом з колоною бурильних труб, а його верхня частина завжди нерухома.
До отвору (горловині) нерухомої частини вертлюга приєднання-вується гнучкий шланг, через який в процесі буріння закачується в свердловину промивна рідина за допомогою бурових насосів. Рідина через провідну трубу і всю колону бурильних труб потрапляє в долото і через отвори в ньому спрямовується на забій свердловини (при бурінні гідравлічним двигуном промивна рідина спочатку надходить в нього, приводячи вал двигуна в обертання, а потім в долото.) Виходячи з отворів в долоті , рідина промиває забій, підхоплення-кість частки разбуренной породи і разом з ними через кільцевий простір між стінками свердловини і бурильними трубами подни-мається наверх, де направляється в прийом насосів, попередньо очищаючись на сво ем шляху від частинок разбуренной породи.
До верхньої частини (нерухомою) вертлюга шарнірно прикріплений Штроп, за допомогою якого вертлюг підвішується на підйомному гаку, пов'язаному з рухомим талевого блоком. На самому верху бурової вишки встановлено кронблок, що складається з декількох роликів. Під час буріння колона труб висить на гаку і опускається в міру поглиблення. Як тільки долото спрацьовується, всю колону труб піднімають на поверхню для його заміни.
Пробуривши з поверхні землі свердловину на глибину 30-600 м, в неї спускають кондуктор, службовець для перекриття слабких (нестійких) порід або верхніх приток води і для створення вертикального напрямку стовбура свердловини при подальшому бурінні. Після спуску кондуктора проводять цементування (тампонаж), тобто закачують це-ментний розчин через обсадні труби в кільцевий простір між ними і стінками свердловини. Цементний розчин, піднімаючись вгору, заповнює затрубний простір. Після затвердіння цементного раст-злодія буріння поновлюється.
У свердловину спускають долото, діаметр якого менше діаметра попередньої обсадної колони. Потім в пробурену до проектної глибини свердловину опускають колону обсадних труб (експлуатаційну колону) і цементують її. Цементування проводять для того, щоб ізолювати один від одного водоносні і нафтоносні пласти. Якщо при бурінні під експлуатаційну колону виникають великі ускладнений-ня, що перешкоджають успішному буріння, то після кондуктора супу-скают одну або дві проміжні (технічні) колони.
Повний цикл будівництва свердловини включає в себе наступні технологічні операції:
1. Будівельні роботи - будівництво кущовий майданчики, під'їзної дороги, ЛЕП
2. Монтаж бурової установки
3. Підготовчі роботи - завезення матеріалів, приготування розчину, забурка шурфу
4. Буріння свердловини
5. Роз'єднання пластів - спуск і цементування обсадних колон
6. закінчення свердловини - Прострілочно роботи і виклик припливу нафти
7. Пересування бурової установки (демонтаж).
Процес буріння складається з наступних операцій:
- спуско-підйомні операції (опускання бурильних труб з долотом в свердловину до забою і підйом бурильних труб з відпрацьованим долотом зі свердловини);
- робота долота на вибої (руйнування породи);
- нарощування бурильних труб (подовження бурильної колони);
При бурінні свердловин виконуються також допоміжні роботи: відбір керна, хімічна обробка бурового розчину, геофізичні дослідження та ін.
Для запобігання стінок свердловини від обвалів і з метою роз'єднання нафтових і водяних горизонтів в свердловину спускають обсадні труби.
Пробуривши з поверхні землі свердловину на глибину 30-600 м, в неї спускають кондуктор, службовець для перекриття слабких (нестійких) порід або верхніх приток води і для створення вертикального напрямку стовбура свердловини при подальшому бурінні. Після спуску кондуктора проводять цементування (тампонаж), тобто закачують це-ментний розчин через обсадні труби в кільцевий простір між ними і стінками свердловини. Цементний розчин, піднімаючись вгору, заповнює затрубний простір. Після затвердіння цементного раст-злодія буріння поновлюється.
Потім в свердловину спускають долото меншого діаметра попередньої обсадної колони і в пробурену до проектної глибини свердловину опускають колону обсадних труб (експлуатаційну колону) і цементують її.
Цементування необхідно для ізолювання один від одного водоносних і нафтоносних пластів. Якщо при бурінні під експлуатаційну колону виникають великі ускладнений-ня, що перешкоджають буріння, то після кондуктора супу-скают одну або дві проміжні (технічні) колони.
У разі аварії (поломка бурильних труб, прихват інструменту і т.д.) виникає необхідність у додаткових (ава-рійних) роботах.