Виды бурения нефтяных скважин. Процесс бурения нефтяных скважин. Вращательный с продувкой воздухом
Бурением называется воздействие спецтехники на почвенные слои, в результате чего в земле образуется скважина, через которую будут добывать ценные ресурсы. Процесс бурения нефтяных скважин осуществляется по разным направлениям работы, которые зависят от расположения почвенного или горного пласта: оно может быть горизонтальным, вертикальным либо наклонным.
В результате работы в земле образуется цилиндрическая пустота в виде прямого ствола, или скважина. Ее диаметр может быть различным в зависимости от назначения, но он всегда меньше параметра длины. Начало скважины расположено на поверхности почвы. Стены называются стволом, а дно скважины – забоем.
Ключевые этапы
Если для водных скважин может использоваться среднее и легкое оборудование, то спецтехника для бурения нефтяной скважины может использоваться только тяжелая. Процесс бурения может осуществляться только при помощи специального оборудования.
Сам процесс делится на следующие этапы:
- Подвоз техники на участок, где будет производиться работа.
- Собственно бурение шахты. Процесс включает в себя несколько работ, одна из которых – углубление ствола, которое происходит при помощи регулярного промывания и дальнейшего разрушения горной породы.
- Чтобы ствол скважины не был разрушен и не засорил ее, пласты породы укрепляют. С этой целью в пространство прокладывают специальную колонну из соединенных между собой труб. Место между трубой и породой закрепляют цементным раствором: эта работа носит название тампонирования.
- Последней работой является освоение. На нем вскрывается последний пласт породы, формируется призабойная зона, а также проводится перфорация шахты и отток жидкости.
Подготовка площадки
Для организации процесса бурения нефтяной скважины потребуется провести также подготовительный этап. В случае, если разработка ведется в области лесного массива, требуется, помимо оформления основной документации, заручиться согласием на работы в лесхозе. Подготовка самого участка включает следующие действия:
- Вырубка деревьев на участке.
- Разбитие зоны на отдельные части земли.
- Составление плана работ.
- Создание поселка для размещения рабочей силы.
- Подготовка основания для буровой станции.
- Проведение разметки на месте работы.
- Создание фундаментов для установки цистерн на складе с горючими материалами.
- Обустройство складов, завоз и отладка оборудования.
После этого необходимо заняться подготовкой оборудования непосредственно для бурения нефтяных скважин. В этот этап входят следующие процессы:
- Установка и проверка техники.
- Проводка линий для энергоснабжения.
- Монтаж оснований и вспомогательных элементов для вышки.
- Установка вышки и подъем на нужную высоту.
- Отладка всего оборудования.
Когда оборудование для бурения нефтяных скважин будет готово к эксплуатации, необходимо получить заключение от специальной комиссии, что техника находится в исправном состоянии и готова к работе, а персонал обладает достаточными знаниями в области правил безопасности на производстве подобного рода. При проверке уточняется, правильную ли конструкцию имеют осветительные приборы (они должны иметь устойчивый к взрывам кожух), установлено ли по глубине шахты освещение с напряжением 12В. Замечания, касающиеся качества работы и безопасности, необходимо принять во внимание заранее.
До начала работ по бурению скважины необходимо установить шурф, завезти трубы для укрепления бурового ствола, долото, малую спецтехнику для вспомогательных работ, обсадные трубы, приборы для измерений в ходе бурения, обеспечить водоснабжение и решить другие вопросы.
Буровая площадка содержит объекты для проживания рабочих, технические помещения, лабораторное строение для анализа проб почвы и получаемых результатов, склады для инвентаря и малого рабочего инструмента, а также средства для медицинской помощи и средства безопасности.
Особенности бурения нефтяной скважины
После установки начинаются процессы по переоснащению талевой системы: в ходе этих работ монтируется оборудование, а также апробируются малые механические средства. Установка мачты открывает процесс забуривания в почву; направление не должно разойтись с осевым центром вышки.
После того, как завершается центровка, проводится создание скважины под направление: под этим процессом понимается установка трубы для усиления ствола и заливка начальной части цементом. После установки направления центровка между самой вышкой и роторными осями регулируется повторно.
Бурение под шурф осуществляется в центре ствола, и в процессе работы делается обсадка при помощи труб. При бурении шурфа используется турбобур, для регулировки скорости вращения необходимо удерживать его посредством каната, который фиксируется на самой вышке, а другой частью удерживается физически.
За пару суток до запуска буровой установки, когда прошел подготовительный этап, собирается конференция с участием членов администрации: технологов, геологов, инженеров, бурильщиков. К вопросам, обсуждаемым на конференции, относятся следующие:
- Схема залегания пластов на нефтяном месторождении: слой глины, слой песчаника с водоносами, слой нефтяных залежей.
- Конструктивные особенности скважины.
- Состав горной породы в точке исследований и разработок.
- Учет возможных трудностей и осложняющих работу факторов, которые могут появиться при бурении нефтяной скважины в конкретном случае.
- Рассмотрение и анализ карты нормативов.
- Рассмотрение вопросов, связанных с безаварийной проводкой.
Документы и оборудование: основные требования
Процесс бурения скважины под нефть может начаться только после оформления ряда документов. К ним относятся следующие:
- Разрешение о начале эксплуатации буровой площадки.
- Карта нормативов.
- Журнал по растворам для бурения.
- Журнал по обеспечению охраны труда в работе.
- Учет функционирования дизелей.
- Вахтовый журнал.
К основному механическому оборудованию и расходным материалам, которые используются в процессе бурения скважины, относятся следующие виды:
- Оборудование для цементирования, сам цементный раствор.
- Оборудование для обеспечения безопасности.
- Каротажные механизмы.
- Техническая вода.
- Реагенты для различных целей.
- Вода для питья.
- Трубы для обсадки и собственно бурения.
- Площадка под вертолет.
Типы скважин
В процессе бурения нефтяной скважины в горной породе формируется шахта, которую проверяют на наличие нефти либо газа посредством перфорации ствола, при котором происходит стимуляция притока искомого вещества из продуктивной области. После этого бурильная техника демонтируется, скважина пломбируется с указанием даты начала и окончания бурения, а затем мусор вывозится, а металлические части подвергаются утилизации.
При начале процесса диаметр ствола составляет до 90 см, а к концу редко доходит до 16,5 см. В ходе работы строительство скважины делается в несколько этапов:
- Углубление дня скважины, для чего используется буровое оборудование: оно размельчает горную породу.
- Удаление обломков из шахты.
- Закрепление ствола при помощи труб и цемента.
- Работы, в ходе которых исследуется полученный разлом, выявляются продуктивные расположения нефти.
- Спуск глубины и ее цементирование.
Скважины могут отличаться по заглубленности и делятся на следующие разновидности:
- Небольшие (до 1500 метров).
- Средние (до 4500 метров).
- Углубленные (до 6000 метров).
- Сверхуглубленные (более 6000 метров).
Бурение скважины подразумевает измельчение цельного пласта породы долотом. Полученные части удаляют посредством вымывания специальным раствором; глубина шахты делается больше при разрушении всей забойной площади.
Проблемы в ходе бурения нефтяных скважин
В ходе бурения скважин можно столкнуться с рядом технических проблем, которые замедлят или сделают работу практически невозможной. К ним относятся следующие явления:
- Разрушения ствола, обвалы.
- Уход в почву жидкости для промывки (удаления частей породы).
- Аварийные состояния оборудования или шахты.
- Ошибки в сверлении ствола.
Чаще всего обвалы стенок происходят из-за того, что горная порода обладает нестабильной структурой. Признаком обвала является увеличенное давление, большая вязкость жидкости, которая используется для промывки, а также повышенное число кусков породы, которые выходят на поверхность.
Поглощение жидкости чаще всего случается в случае, если залегающий ниже пласт целиком забирает раствор в себя. Его пористая система или высокая степень впитываемости способствует такому явлению.
В процессе бурения скважины снаряд, который движется по часовой стрелке, доходит до места забоя и поднимается обратно. Проведение скважины доходит до коренных пластов, в которые происходит врезка до 1,5 метра. Чтобы скважина не была размыта, в начало погружается труба, она же служит средством проведения промывочного раствора напрямую в желоб.
Буровой снаряд, а также шпиндель может вращаться с разной скоростью и частотой; этот показатель зависит от того, какие виды горных пород требуется пробить, какой диаметр коронки будет сформирован. Скорость контролируется посредством регулятора, который регулирует уровень нагрузки на коронку, служащую для бурения. В процессе работы создается необходимое давление, которое оказывается на стены забоя и резцы самого снаряда.
Проектирование бурения скважины
Перед началом процесса по созданию нефтяной скважины составляется проект в виде чертежа, в котором обозначаются следующие аспекты:
- Свойства обнаруженных горных пород (устойчивость к разрушению, твердость, степень содержания воды).
- Глубина скважины, угол ее наклона.
- Диаметр шахты в конце: это важно для определения степени влияния на него твердости горных пород.
- Метод бурения скважины.
Проектирование нефтяной скважины необходимо начинать с определения глубины, конечного диаметра самой шахты, а также уровня бурения и конструктивных особенностей. Геологический анализ позволяет разрешить эти вопросы вне зависимости от типа скважины.
Методы бурения
Процесс создания скважины для добычи нефти может осуществляться несколькими способами:
- Ударно-канатный метод.
- Работа с применением роторных механизмов.
- Бурение скважины с использованием забойного мотора.
- Бурение турбинного типа.
- Бурение скважины с использованием винтового мотора.
- Бурение скважины посредством электрического бура.
Первый способ относится к наиболее известным и проверенным методам, и в этом случае шахту пробивают ударами долота, которые производятся с определенной периодичностью. Удары делаются посредством влияния веса долота и утяжеленной штанги. Поднятие оборудования происходит из-за балансира оборудования для бурения.
Работа с роторным оборудованием основана на вращении механизма при помощи ротора, который ставится на устье скважины через трубы для бурения, которые осуществляют функцию вала. Бурение скважин малого размера производится посредством участия в процессе шпиндельного мотора. Роторный привод соединен с карданом и лебедкой: такое устройство позволяет контролировать скорость, с которой вращаются валы.
Бурение при помощи турбины производится посредством передачи вращающегося момента колонне от мотора. Такой же способ позволяет передавать и энергию гидравлики. При этом методе функционирует только один канал подачи энергии на уровне до забоя.
Турбобур – это особый механизм, который преобразует энергию гидравлики в давлении раствора в механическую энергию, которая и обеспечивает вращение.
Процесс бурения нефтяной скважины состоит из опускания и подъема колонны в шахту, а также удерживание на весу. Колонной называется сборная конструкция из труб, которые соединяются друг с другом посредством специальных замков. Главной задачей является передача различных типов энергии к долоту. Таким образом осуществляется движение, приводящее к углублению и разработке скважины.
Бурение - это строительства скважины, а также разрушения слоев земли с последующим извлечением продуктов разрушения на поверхность
Бурение: на воду, виды бурения, типы бурения, газ
Бурение - это
Бурение - это строительства скважины, а также разрушения слоев земли с последующим извлечением продуктов разрушения на поверхность.
— процесс разрушения горных пород с помощью специальной техники — бурового оборудования.
Различают три вида бурения :
Вертикальное бурение
Наклонно-направленное бурение
Горизонтальное бурение
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.
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:
1. Рабочая колонна.
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
Ударный снаряд подвешен на канате, который подаётся с инструментального барабана. Снаряд при долблении поднимается и сбрасывается с помощью балансира - оттяжного механизма станка, либо с лебедки. При сбросе снаряд под действием собственного веса падает вниз, разрушая породу на забое. По мере углубления скважины бурильный канат стравливают с инструментального барабана, осуществляя подачу долота. Пробурив некоторый интервал скважины, прекращают долбление и приступают к очистке забоя. Эту операцию выполняют желонкой. После очистки скважины продолжают долбление или приступают к креплению скважины - неустойчивые интервалы закрепляют обсадными трубами.
Бурение (Drilling) - это
Буровой снаряд для УКБ состоит из долота, ударной штанги, ножниц (яссы) и канатного замка (ропсокет).
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.
Бурение (Drilling) - это
Для удаления с забоя разрушенной породы и при проходке пластов плывуна используется желоночный снаряд в следующем составе: желонка, ножницы и канатный замок. Иногда добавляют короткую ударную штангу (полуштангу).
Желонка с плоским клапаном и забивной стакан.
а) плоское; б) двутавровое; в) округляющее; г) крестовое
Основное преимущество ударно-канатного метода в том, что - не требуется снабжать буровые установки глиной и водой.
Основной недостаток - небольшая механическая скорость в легкопроходимых породах, относительно большой затрата обсадных труб, метод более энергозатратный. Так же при бурении в породах выше III-ей категории в непосредственной близости от зданий возможны повреждения фундаментов от возникающей вибрации при ударе долота о забой.
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.
Бурение (Drilling) - это
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:
Бурение (Drilling) - это
Исключается дополнительное увлажнение, а также размыв керна и забоя;
Исключается возможность загрязнения и увлажнения шлама, а также смешивание разностей шлама, вынесенных с разных горизонтов.
Ну и конечно исключается такой важный пункт, как доставка воды к скважинам.
Колонковая труба
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.
Бурение (Drilling) - это
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.
Бурение (Drilling) - это
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.
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.
1 - долото; 2 - ударная штанга; 3 - канатный замок; 4 - канат; 5 - блок; 6 - буровой станок.
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.
Бурение (Drilling) - это
Турбобур - это гидравлическая турбина, приводимая во вращение с помощью нагнетаемой в скважину промывочной жидкости. Электробур представляет собой электродвигатель, защищенный от проникновения жидкости, питание к которому подается по кабелю с поверхности. Винтовой двигатель - это разновидность забойной гидравлической машины, в которой для преобразования энергии потока промывочной жидкости в механическую энергию вращательного движения использован винтовой механизм.
По характеру разрушения горных пород на забое различают сплошное и колонковое бурение. При сплошном бурении разрушение пород производится по всей площади забоя. Колонковое бурение предусматривает разрушение пород только по кольцу с целью извлечения керна - цилиндрического образца горных пород на всей или на части длины скважины. С помощью отбора кернов изучают свойства, состав и строение горных пород, а также состав и свойства насыщающего породу флюида.
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.
Бурение (Drilling) - это
Цикл строительства скважины
В цикл строительства скважины входят:
подготовительные работы;
монтаж вышки и оборудования;
подготовка к бурению;
Процесс бурения;
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 настоящее время на долю черного золота, добытой из морских месторождений, приходится около 30 % всей мировой продукции, а газа - еще больше. Как люди добираются до этого богатства?
Самое простое решение - на мелководье забивают сваи, на них устанавливают платформу, а на ней уже размещают буровую вышку и необходимое оборудование.
Другой способ - «продлить» берег, засыпав мелководье грунтом. Так, в 1926 г. была засыпана Биби-Эйбатская бухта в районе Баку и на ее месте создан нефтяной промысел.
После того как в Северном море были обнаружены большие залежи черного золота и газа более полувека назад, родился смелый проект его осушения. Дело в том, что средняя глубина большей части Северного моря едва превышает 70 м, а отдельные участки дна покрыты всего лишь сорокаметровым слоем воды. Поэтому авторы проекта считали целесообразным с помощью двух дамб - через пролив Ла-Манш в районе Дувра, а также между Данией и Шотландией (длина более 700 км) - отсечь огромный участок Северного моря и откачать оттуда воду. К счастью, этот проект остался только на бумаге.
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.
Энциклопедия инвестора . 2013 .
Лекция 1
Сначала определим термины:
«Буровая скважина
устье скважины «забой скважины»
Ось скважины - «
Стенки скважины –
Ствол скважины - «
Длина скважины - оси ».
Глубина скважины – по вертикали».
Диаметр скважины
Сооружение скважины
Бурение скважины
Углубка скважины
Технология бурения - «
.
900 мм до 26 мм.
Глубина скважин до 12260 м
Длина скважин до 13000
.
- Геологам - ;
При разведке углеводородов.
- ,
-
- Гидрогеологам – ,
- ,
- ,
-
-
История МГРИ - РГГРУ
В сентябре 1918 года была создана Московская Горная Академия, в которой был геологоразведочный факультет, официально считающийся родоначальником МГРИ-РГГРУ .
В 1930 году из МГА выделился единственный в своем роде Московский Геологоразведочный Институт – МГРИ, Таким образом, МГРИ-РГГРУ имеет два года рождения – 1918 год и 1930 год.
Выпускники МГРИ всегда занимали достойное место в науке и практике геологоразведки, гидрогеологии, инженерной геологии и других отраслей народного хозяйства.
С 1975 по 1989 год министром геологии СССР был выпускник МГРИ специальности «Техника разведки» - РТ-48 (второй выпуск)Евгений Александрович Козловский.
Учебно-научный полигон МГРИ
В конце ноября 1935 года МГРИ был передан от Московского электромеханического техникума участок земли около д. Рязанцы Загорского (ныне Сергиево-Посадского) района Московской области. Приказ по МГРИ гласил:
« §1. Для улучшения учебно-практических работ студентов и проведения основных полевых учебных практик студентов: геофизических, геодезических разведочных и инженерно-гидрогеологических , а также для проведения научно-исследовательских опытных работ организовать в составе НИСа опытный полигон учебных и научно-исследовательских работ.
С этого времени на полигоне постоянно проводятся учебные практики студентов всех основных специальностей: геологов, гидрогеологов, геофизиков, техники разведки, в том числе учебные буровые практики.
С 2010 года на Сергиево-Посадском полигоне создается учебно-исторический музей буровой техники.
Рис. 4. Фрагмент бурового музея
Лекция 2
Способы, виды и разновидности бурения скважин Таблица 1
| Способы, виды и разновидности бурения | Параметры бурения | Главные области применения | |||||||
| Категория пород по буримости | Глубина скважин до, м | Диаметр скважин мм | |||||||
| Ударно-канатное | I - XII | 140 - 700 | Разведка россыпей. Бурение на воду | ||||||
| Бурение неглубоких скважин без циркуляции очистного агента | Мелкое ударное бурение | I –III | 93 – 168 | Инженерная геология , Геологоразведка (поисково-съемочная). Разведка россыпных месторождений. Малое водоснабжение. Взрывные сейсмоскважины. Взрывные при открытой разработке в угольных карьерах. Технические скважины (в строительстве, в горных работах и другие). | |||||
| Медленно-вращательное и комбинированное | I – V | 30 - 50 | 112 – 250 | ||||||
| Бурение задавливанием и винтобурение | I – III | 24 - 40 | 50 – 65 | ||||||
| Вибрационное, виброударное и виброударно-вращательное | I – IV I - V | 93 – 168 | |||||||
| Шнековое | I - IV (V) | 60 -250 | |||||||
| Механическое вращательное с циркуляцией очистного агента | Геологоразведочное | Бескерновое (со сплошным забоем) | I – XII | Не ограничена | 73 – 151 (250) | Геологоразведочные скважины на интервалах, где не нужен керн | |||
| Колонковое | Простые снаряды | Твердосплавное | I – VIII | » 1500 | 36 - 151 | Целесообразно до глубин скважин до 200 – 300 м, глубже лучше применять ССК. | |||
| С резцами из СТМ | V - VIII | 36 – 132 | |||||||
| Алмазное | VI - XII | 36 – 112 | |||||||
| Простые снаряды с забойным механизмом | Гидроударное Ударно-вращательное Вращательно-ударное | VI –XI IX - XII | ≈ 500 » 1500 | 59 – 151 59 - 76 | С твердосплавными коронками. С алмазными коронками против заполирования алмазов и самозаклинивания керна. | ||||
| Пневмоударное Ударно-вращательное | VI - XI | » 500 (до1000) | 76 - 300 | В сухих и слабообводненных скважинах. | |||||
| С компрессором высокого давления. | |||||||||
| С забойным двигателем | » 1500 | 59 - 76 | Для отклонения интервала скважины при направленном бурении. | ||||||
| Механическое вращательное с циркуляцией очистного агента | Специальные снаряды с подъемом керна без подъема труб | Снаряды со съемным керноприемником КССК, ССК, LJNGYEAR и подобные | V – XI (XII) | 1500 – 3500 | 46 – 95 (47 -145) | При глубине скважин более 200 – 300 м. Современный прогрессивный вариант! | ||
| Снаряды (Комплекты) с гидро (пневмо) транспортом керна или шлама КГК, КПК | I - V | 300 - 500 | 76- 250 | Прогрессивный метод, но только в слабых породах. Прогрессивный вариант с кольцевым пневмоударником для твердых пород до 1200 м. | ||||
| Эксплуатационное | Бурение эксплуатационных скважин на нефть и газ | Роторное | I - XII | (с горизонтальным окончанием до 13000м) | 120 - 490 | Доразведка и добыча и нефти, конденсата и газа (Применялось до 2008 года) | ||
| С подвижным вращателем | ||||||||
| Турбобуром | V - XII | |||||||
| Гидравлическим двигателем | ||||||||
| Электробуром | 146 - 390 | |||||||
| Бурение водозаборных и гидротермальных скважин | I - IX | 200 - 350 2000-2500 | 112- 350 | Добыча воды, рассолов и гидротепла | ||||
| Бурение геотехнологических скважин | I - IX | 50 -700 | 70 - 500 | Добыча ТПИ (уран, сера, железо и др.) | ||||
| Бурение технических, научных и вспомогательных скважин | I - XII | 10 - 12300 | 70 - 900 | |||||
| Физические способы разрушения горных пород | Гидромониторное бурение | I - IV | В сочетании с добычей ТПИ. | |||||
| Термодинамическое бурение | VI –XII | Для бурения взрывных скважин. | ||||||
| Взрывное бурение | V - XII | Эффективно, но опасно. | ||||||
| Термостатическое плавлением | VI - XII | Опытное. | ||||||
| Плазменное бурение | VI - XII | Опытное. | ||||||
| Электроимпульсное бурение | IV - VII | Опытное. | ||||||
| Лазерное бурение | Опытное. | |||||||
| Кавитационное бурение | Опытное. | |||||||
| Реактивное | Опытное. | |||||||
| Магнитострикционное | Опытное | |||||||
| Ультразвуковое | Опытное |
Лекция 3
Рис. 6
Выбор направления скважины обуславливается наиболее полным решением геологических задач. Самая точная информация о породах пласта (структура, мощность пласта) получается при пересечении скважиной пласта в крест простирания, т.е. под углом 90º.
При бурении скважины в сложных геологических разрезах на поведение её оси существенное влияние оказывают ряд факторов, прежде всего геологические (при переходе из пород одной твердости в породы с другой твердостью, слоистость, трещиноватость, анизотропные свойства пород и другие), а также технико-технологические. В результате, ствол скважины в процессе бурения искривляется, и провести в таких условиях прямолинейную скважину оказывается весьма трудно или даже невозможно. Такое искривление оси скважины называется естественным . В этих случаях целесообразно уже заранее, с учетом факторов, вызывающих искривление, проектировать, криволинейную трассу скважины. При этом криволинейные трассы часто являются не только легче осуществимыми, но и более рациональными, чем прямолинейные.
Поскольку для проведения скважины по заданной трассе необходимо применять специальные технические средства и технологические приемы, то в этом случае искривление скважины называется «искусственное искривление », а работа по исполнению такой трассы называется «направленное бурение »
Криволинейные трассы , как и прямолинейные, могут иметь любое направление и различаются "на искривленные с постоянной кривизной, с переменной кривизной, с искривлением в двух направлениях, и комбинированные сочетающие прямолинейные и криволинейные участки. (Рис.7)
Наряду с многозабойными скважинами в практике разведочного бурения применяется многоствольное бурение (неправильно многоствольная скважина), когда с одной площадки (за- счет поворота вращателя станка) одним буровым станком последовательно проходятся несколько скважин под разными углами (рис. 9 а, б)
 |  |
Такое решение дает существенный экономический эффект при бурении не очень глубоких скважин в труднодоступной местности (рис.9 б) и глубоких нефтегазовых скважин (рис.9 а), позволяя экономить на прокладке транспортных путей и оборудовании площадок, а также уменьшить экологический ущерб.
Проектирование трассы скважины осуществляется в следующей последовательности:
1. Выбор между одноствольной и многозабойной скважиной. При этом, прежде всего, играет роль экономическая целесообразность и необходимость решения геологических задач. Особо важную роль в настоящее время начинают играть вопросы охраны природы - при каждой перевозке и монтаже буровой наносится серьезный ущерб природе - это обязательно надо учитывать.
2. Если выбрана однозабойная скважина, определяется ее направление: вертикальная, наклонная, горизонтальная, восстающая. С точки зрения трудозатрат, они возрастают в том порядке, как (ранее) названы направления.
3. Следующий шаг - определение прямолинейности или криволинейности трассы скважины. В наиболее простых геологических разрезах (с монотонным залеганием пластов или в монолитных массивах) обычно выбирается прямолинейная трасса. В случае, когда в силу действия геологических и технологических причин, скважина будет искривляться, выгоднее использовать естественное искривление и спроектировать трассу скважины криволинейной. При этом надо учитывать, что с ростом интенсивности искривления скважины увеличиваются и трудности ее проведения (возрастают затраты мощности и возможность обрыва бурильных труб). Принято считать допустимой интенсивность искривления не более 0.05 град/м. Криволинейная трасса проектируется и с целью решения определенных задач и может быть более эффективной, чем прямолинейная. Например, при подсечении скважиной крутопадающих пластов прямолинейная наклонная скважина должна закладываться с большим зенитным утлом, что создает технические трудности, кроме того, протяженность такой скважины будет больше чем у криволинейной (L1>L2) (Рис.10).
В практике эксплуатационного бурения используются криволинейные скважины, конечная часть которых, входящая в продуктивный пласт, приближается горизонтальному положению и проходит вдоль пласта, что увеличивает возможности добычи полезного ископаемого (в нефтяном бурении такие скважины называют «горизонтальные», но правильнее когда их называют «скважина с горизонтальным окончанием - с.г.о.»). (рис.12).
Рис. 13.
Снаряды ССК отличаются от простых тем, что они состоят из колонны специальных бурильных труб, имеющих такое же внутреннее сечение, как и у колонковой трубы. В колонковой трубе размещается тонкостенная керноприемная труба, в которую при бурении заходит столбик керна (рис. 13 в) После заполнения керноприемника керном с поверхности на тонком тросе в колонну бурильных труб спускается специальный ловитель, который захватывает головку керноприемной трубы и быстроходной лебедкой керноприемник с керном внутри бурильных труб поднимается на поверхность. Таким образом, вместо нескольких часов для спуско-подъемных операций при бурении глубоких скважин на излечения из скважины керна, потребуется несколько десятков минут. С учетом того, что снаряды ССК значительно дороже, чем простые снаряды, для бурения неглубоких скважин (примерно до 200 – 300 метров) выгоднее использовать простые снаряды, а для более глубоких выгоднее применять снаряды ССК.
При бурении снарядами с гидро или пневмо транспортом керна используется двойная колонна бурильных труб. Поток очистного агента подается к забою по зазору между наружными и внутренними трубами. На забое поток поворачивается и по внутренней колонне поднимается вверх, вынося на поверхность кусочки керна или керновой материал при бурении по обломочным породам. На поверхность выносится все 100% керна (или кернового материала) одновременно с процессом углубки скважины. При этом способе бурения вообще не тратится дополнительного времени на подъем керна, что позволяет резко увеличить производительность. Однако, высокая производительность возможна лишь при бурении в мягких и слабых породах, где порода легко разрушается и механически удаляется с забоя во внутреннюю трубу. Второе ограничение применения КГК, КПК сравнительно небольшая глубина скважин. Обычно принимается глубина скважин до 500 метров. Большая глубина может быть достигнута при использовании продувки в сочетании с кольцевыми пневмоударниками и компрессоров высокого давления (до 2,5 МПа).
Третий вариант выбора разновидностей бурения в зависимости от геологических условий связан с применением буровых снарядов (простых или специальных) с дополнительным забойным механизмом или специальным колонковым набором.
В специальных случаях могут применяться:
Механизмы, создающие ударные импульсы на породоразрушающий инструмент (ПРИ): а)) при бурении с промывкой – гидроударники , б) при бурении с продувкой или бурении с пеной – пневмоударники ;
- забойный винтовой гидравлический двигатель ;
Специальные колонковые наборы для получения кондиционного керна в сложных геологических условиях.
Ударные импульсы на забой при вращательном бурении используются для решения ряда задач:
Возможность бурить вертикальные строго прямолинейные скважины за счет того, что при этом не нужна осевая нагрузка на ПРИ, буровой снаряд весит в скважине как отвес и не искривляется, как при вращательном бурении с осевой нагрузкой;
Увеличить скорость бурения за счет дополнительного ударного разрушения породы, особенно при пневмоударном бурении, где скорость может увеличиться в 2 – 3 раза, (при бурении с гидроударном бурении скорость повышается незначительно);
При высокочастотным гидроударном бурении значительно уменьшается трение резцов о породу и керна в колонковой трубе. Это позволяет бороться с заполированием алмазных коронок и самозаклиниванием керна в колонковой трубе.
Забойный винтовой гидравлический двигатель малого диаметра может применяться при бурении и геологоразведочных, и разведочных нефтегазовых скважин.
Особенность применения забойных двигателей в том, что колонна бурильных труб в процессе бурения не вращается, а вращается только породоразрушающий инструмент – долото или колонковая труба с коронкой. При бурении нефтегазовых скважин забойные двигатели применяются очень широко. При бурении геологоразведочных скважин малого диаметра мощность забойного двигателя недостаточна для эффективного бурения. Однако, возможность бурить без вращении колонны труб с забойным двигателем успешно используется для направленного бурения, когда трассу скважины нужно отклонить в нужную стороны на нужный угол. Забойный двигатель, включенный в снаряд на «кривом переходнике» позволяет качественно управлять направлением трассы скважины.
Специальные колонковые наборы для получения кондиционного керна в неблагоприятных геологических условиях (размываемые, рассыпающиеся, слоистые, трещиноватые, разрушенные, раздробленные, перемежающиеся и.т.п. породы). За счет специальных конструкций или за счет специальной технологии (обратная циркуляция промывочной жидкости) такие колонковые наборы защищают керн от разрушения за счет размывания, вращения колонковой трубы, разрушения резцами коронки. Поскольку для геологов получение полноценного керна имеет первостепенное значение, этот вопрос будет детально рассмотрен на практических занятиях.
Лекция 6
Рис. 14
6. Кроме графического изображения конструкция скважины определяется ее шифром и пояснительной запиской с обоснованием ее параметров. Из опубликованных методик составления шифра конструкции геологоразведочных скважин наиболее полной и точной является методика, предложенная Донецким ПТИ.
Пример описания конструкции скважины (на рис.15) шифром.
 |
Рис. 15
Ц(20) 112/108цб(220), 93/89цп(440.. .480), 76(1000)
Основные обозначения шифра:
132 -цифра, обозначающая диаметр бурения
/ -знак, обозначающий крепление трубами
127 -цифра, стоящая за знаком /, обозначает диаметр обсадных труб,
(20) -цифра в круглых скобках после размера обсадных труб обозначает, до какой глубины обсажена скважина
(440….480) -интервал установки потайной колонны
Дополнительные обозначения шифра:
Ц - знак цементирования всей колонны. Ставится за диаметром обсадных труб.
Цб - знак цементирования только башмака (нижней части) колонны
Цп - знак цементирования башмака и верхнего конца потайной обсадной колонны
; - знак расширения скважины. Ставится перед обозначением диаметра инструмента, который расширяет скважину
Обозначение, применимое для ступенчатых обсадных колонн
" - обозначение извлекаемой обсадной колонны. Ставится перед обозначением диаметра обсадной колонны, после которого в скобках может быть указана длина части колонны, если она извлекается не вся.
Приведенные обозначения охватывают весь комплекс параметров, входящих в обычное понятие конструкции скважины или изображаемых на схемах конструкций. Однако при необходимости можно вводить и любые другие дополнительные буквенные индексы.
В данном примере: - скважина забурена коронкой диаметром Ø 132 мм и закреплена направляющей трубой Ø 127 мм до глубины 20 м. Здесь трубы Ø 127 мм цементируются на всю длину. Далее диаметр бурения был 112 мм до 220 м, и скважина закреплена до этой глубины кондуктором Ø 108 мм. У колонны диаметром 108 мм цементируется только башмак (нижняя часть колонны). Дальнейшее бурение осуществляется коронкой Ø 93 мм до глубины 480 м. В интервале от 440 до 480 м зона осложнений и ствол скважины закреплен потайной колонной Ø 89 мм (у потайной колонны закрепляются цементом башмак и верхняя часть). До глубины 1000 м скважина имеет Ø 76мм без закрепления.
Рис. 16
Рис. 17
Другая особенность сооружения нефтегазовых скважин это важнейшее значение изоляции горизонтов, чтобы исключить перетоки флюидов из различных горизонтов. Осуществляется изоляция цементированием затрубного пространства практически всех обсадных колонн. Поскольку при бурении нефтегазовых скважин изолировать необходимо пласты с флюидами различных составов, в том числе и агрессивными, опасными при попадании в продуктивные пласты и с различными давлениями, цементация затрубного пространства колонн обсадных труб имеет первостепенное значение. Важное значение придается составу и качеству тампонажных цементных смесей их свойствам и параметрам. Особо важное значение придается контролю качества цементирования. Поэтому геофизическим методам контроля за качеством цементирования придается первостепенное значение. В практике для изучения технического состояния скважины применяется метод радиоактивных изотопов, акустический метод, метод термометрии скважины этими методами определяется высота подъема тампонажного раствора в заколонном пространстве, выявляются места затрубной циркуляции, состояние контакта цементного камня с обсадными трубами и породой в стенках скважины.
Рис.18
Лекция 1
Что такое буровая скважина и что такое бурение скважин.
Сначала определим термины:
«Буровая скважина – цилиндрическое отверстие (горная выработка) в земной коре, ледяных массивах и в искусственных сооружениях, имеющее значительно большие размеры в длину, чем ее диаметр».
Начало скважины называется – «устье скважины », дно скважины (поверхность дна скважины) и в процессе углубки (бурения) и по окончании углубки называется «забой скважины»
Ось скважины - «линия соединяющая центры поперечных сечений скважины от устья до забоя».
Стенки скважины – «боковая поверхность скважины».
Ствол скважины - «внутренняя часть скважины, ограниченная ее стенками».
Длина скважины - «расстояние между устьем и забоем скважины по ее оси ».
Глубина скважины – «расстояние между устьем и забоем скважины по вертикали».
Диаметр скважины – «номинальный диаметр скважины, равный диаметру породоразрушающего инструмента
Замечание - Фактический диаметр скважины на разных участках может быть больше за счет разбурки и разработки ствола скважины, или меньше за счет разбухания пород.
Сооружение скважины - (строительство скважины), Выполнение всего комплекса работ, начиная с подготовки площадки и монтажа буровой и кончая рекультивацией территории после бурения, в результате которых скважина пробурена, результаты получены, и скважина ликвидирована или закрыта.
Бурение скважины - выполнение комплекса работ, начиная от забуривания до окончания углубки по достижении конечной глубины и завершении всех работ в скважине.
Углубка скважины - процесс бурения, при котором происходит разрушение породы на забое скважины и поступательное перемещение забоя.
Технология бурения - « ряд последовательных выборов и решений, обеспечивающихэффективное выполнение процесса, включающих и выбор технических средств и способов выполнения процесса ». В более узком смысле к технологии относят выбор методов и параметров управления процессом бурения. Этому узкому смыслу близко соответствует понятие режим бурения.
Технические средства для бурения скважин - буровое оборудование, буровой инструмент, контрольно-измерительные приборы (КИП), средства автоматизации и средства управления (СА и СУ).
Что собой представляет буровая скважина .
Скважина может буриться не только вниз, но и наклонно и горизонтально и даже вверх.
Ось скважины может быть прямолинейной и криволинейной; (рис.3)
Диаметр ствола скважины может меняться ступенчато (рис.1)
Диаметр скважин может быть от 900 мм до 26 мм.
Глубина скважин до 12260 м . (научная Кольская сверхглубокая).
Длина скважин до 13000 м. (нефтяная скважина на о. Сахалине).
Какая связь бурения скважин с геологами и с гидрогеологами .
- Геологам - получение полной и достоверной геологической информации ;
При разведке твердых полезных ископаемых,
При разведке углеводородов.
- определение и подсчет запасов полезного ископаемого ,
- составление геологических карт и разрезов.
- Гидрогеологам – проведение инженерно-геологических исследований ,
- получение гидрогеологической информации ,
- проектирование водозаборных и наблюдательных скважин ,
- освоение водозаборных скважин.
- проектирование и освоение дренажных скважин.
Бурением называется процесс, с помощью которого происходит сооружение цилиндрической горной выработки (скважины, шпура) вследствие разрушения горных пород. Чаще всего бурение производят в земной коре. Реже встречается в бетоне и асфальте. Бурение применяют для поиска, изучения и добычи полезных ископаемых; производства взрывных работ; осушения заболоченных районов; прокладки подземных коммуникаций; сооружения свайных фундаментов. Существует специальная классификация способов бурения. Первая классификация- это по характеру разрушения пород. Делятся они на механические и немеханические. Первый тип заключается в разрушительном воздействии бурового инструмента на горную породу. Второй тип – разрушительное воздействие происходит без контакта источника воздействия с породой. Механическое бурение, в свою очередь, подразделяется на вращательные, ударные, вращательные ударные и ударные вращательные. Вращательное бурение разрушает породу с помощью вращения прижатого к забою инструмента. Для такого вида, чаще всего, используется инструмент режущего типа (породоразрушающий), алмазный инструмент, дробовое бурение и дробовые колонки. Выбор типа инструмента зависит от прочности породы. К ударным способам относятся ударное бурение и ударно – поворотное (бурение с помощью перфораторов). Также бурение можно подразделить по типу инструмента, с помощью которого производиться бурение. Из этой классификации можно выделить шнековое, алмазное, шарошечное и штанговое.
Существует подразделение по типам буровых машин (турбинное, пневмоударное, перфораторное) и по способу проведения скважин (кустовое и наклонное).
Бурение при развитии и специализации применяется в основном к трем фундаментальным областям техники. Первая область – бурение на нефть и газ. Для этого бурятся достаточно глубокие скважины, глубиной несколько километров.
Вторая область – это скважины, достигающие глубины сотни метров. Такие скважины бурят при поисках твердых полезных ископаемых. Последнюю область применяют в строительстве и горном деле для укладки взрывчатых веществ в горные породы. Глубина таких скважин колеблется от нескольких метров до десятков метров.
Бурение на воду является самым ответственным этапом, когда решается вопрос водоотведения и водоснабжения для дома или дачи. Водоснабжение дачи или дома принято начинать с выбора, касающегося источника воды. Обычно этим занимается сам владелец. Для того, что бы выполнить следующие шаги по бурению, необходима специальная техника и опытный персонал. Бурение скважин на воду является высокотехнологичным видом строительных услуг. Здесь необходим высокий профессионализм исполнителя. Самым надежным источником водоснабжения на сегодняшний день можно считать артезианскую скважину. Так как не возможно найти одинаковых разрезов, процесс бурения на воду связывают с многими случайными факторами. И влияние человеческого фактора в этой сфере очень высоко.
Все компании – профессионалы на рынке и профильные организации по бурению скважин под воду должны владеть подробной и полной информацией о методах бурения и о местных геологических условиях. Они должны представить проекты, в которых очень точно будут указаны проектируемые глубины и остальные характеристики скважин и качества воды.
В этой работе самое главное, что бы геологическая специфика района и конкретного места, где собираются работы по бурению скважин на воду строго соответствовали уровню используемой технической базе. Установки, связанные с необходимостью оснастки и оборудования для монтажных работ скважины выбирают, учитывая глубину залегания и другие параметры водоупорного и водоносного слоев.
При обустройстве скважин для воды важно не само бурение, но и подбор и установка скважинного насоса. Также используется управляющая автоматика и водопроводные системы, проходящие от скважин до дачи или дома. В нашей повседневной жизни система водоснабжения обеспечивает нас комфортом. Трудно представить, что бы мы делали без нее. Качество, безотказность и надежность оборудования водоснабжения на сегодняшний день находиться на высоте. И все это благодаря усовершенствованным насосам и автоматике управления ими. Для того, что бы пробурить скважину под воду необходимо вскрыть известняковые горизонты. Такой вид бурения называется бурение на известняк.
Существует песчаная скважина под воду. Преимущества такой скважины в невысокой стоимости, простоте обслуживания, быстром монтаже и отсутствии необходимости в регистрации и лицензировании скважин. Вся необходимая вода находиться на большой глубине и что бы ее поднять с этой глубины используются специальные насосы для скважин. Бестраншейные технологии используются для прокладывания трубопровода из полиэтилена или стали. К таким технологиям относиться наклонное бурение, прокол под дорогой и проколы ГНБ. Если вы еще не связывались с бурением скважин под воду, вас может волновать вопрос, зачем они вообще нужны. Нужны они для того, что бы организовать индивидуальную систему водоснабжения для дома или дачи. Вы получите независимость от всех систем водоснабжения централизованного типа, некорректно работающей автоматики и вечной проблемы коррозии трубопроводов. Для правильной работы отопления и канализации своего дома, а также для удобства проживания нужно в обязательном порядке организовать собственную водяную скважину.
Для того, что бы правильно выбрать скважину, нужно полностью изучить потребности жильцов и цели использования скважины. Немалую роль играет место, для которого буриться скважина. Это может быть большой дом с водопотреблением или маленький дом с садовым участком.
В зависимости от качества водоснабжения, бюджета, и объема потребления воды можно выделить онекоторые виды бурения скважин на воду. Бурение на горизонт маленьких фильтрованных песчинок (бурение скважин на песок) производиться на глубину до 30 метров. Точнее, пока не будет достигнут песчаный горизонт. После этого обычно устанавливается скважина, диаметр которой от 126 миллиметров до 134 миллиметров. Внутренний диаметр трубы этой скважины достигает от 126 миллиметров до 134 миллиметров. Эта труба состоит из трубы, которая называется обсадной и пропускная способность которой значиться до 20 литров в минуту.
Чаще всего бурение скважины на песок занимает около двух рабочих дней. Если вы решились на бурение скважины и соотношение цены и качества для системы водоснабжения участка с низким водопотреблением, то для вас лучше всего подойдет мелкая песчаная скважина. Также, она подходит для дачи или дома, в котором вы проживаете только в летний период или весеннее - осенний. Как и все другие скважины, скважина на песок имеет свои минусы. Самый главный минус такой скважины – очень большая вероятность быть затопленной. Срок эксплуатации труб зависит от того, как часто используется скважина и от естественного потенциала горизонта. Помимо бурения скважин на песок, существует бурение скважин на известняк (артезианская скважина). Оно заключается в бурении скважин на глубину от 20 метров до 210 метров до водоносного слоя. Бурение производиться до слоев известняка. Скважины на известняк отличает от других скважин большая производительность, которая достигает до 100 кубических метров в час. Также такие скважины могут «похвастаться» высокой надежностью.
Что касается глубины скважин на известняк, она на много больше, чем глубина песчаных скважин. Но из-за этого увеличивается сложность работ. На бурение артезианской скважины, как правил, уходит около трех дней. Если вы собираетесь проживать в доме или даче круглый год, то этот вид скважины на воду подойдет вам больше всех. Она поможет вам всегда иметь в доме воду кристальной чистоты. Среди основных достоинств такой скважины можно выделить следующие: большой запас воды, значительный эксплуатационный срок из-за стабильности водоносных горизонтов плит известняка. Во время работы по бурению артезианской скважины ее стенки укрепляют. Это помогает скважине служить вам от 35 до 55 лет. Недостаток такого бурения – нужда в дополнительном оборудовании для воды, которая подается в скважину. После бурения важно правильно подобрать систему водоочистки. Если вы установили артезианскую скважину, то будьте уверены, что в вашем доме будет всегда чистая питьевая вода на протяжении долгих лет. Обычно, бурить скважины начинают до самого строительства дома. Это позволит вам сэкономить деньги и собственные силы. Также это существенно влияет на удобство при строительстве дома, ведь нужно будет много воды.
Перед тем как начать бурение, также нужно очень ответственно подойти к размещению всех объектов на участке. Если все - таки дача или дом построены до организации водоснабжения, то ничего страшного в этом нет. С помощью опытных специалистов бурение скважин можно производить в любой момент строительства дома. Для того, что бы проделать всю работу по бурению правильно, нужно профессиональное техническое оборудование, которое позволяет выполнять работы абсолютно разной сложности и при любых погодных условиях. В принципе, такие работы можно проводить в любое время года. Зимнее время благоприятно для заказчика тем, что достаточно тяжеловесные и мощные машины не испортят участок. Так же шлак, который выводиться на поверхность при бурении, не засоряет территорию строения.
Заранее, перед выбором места для бурения скважины на воду нужно точно отмерить 15 метров от септика. Если уклон местности на территории строения производиться в сторону скважины, то расстояние до септика нужно увеличить до 20 метров. Расстояние от фундамента или забора до скважины следует брать не ближе трех метров. Метод бурения выбирается в зависимости от строения грунта, а рабочая зона должна быть 24 кубических метра.
Так как скважину на воду можно назвать капитальной конструкцией, то область, в которой будет производиться бурение на воду нужно очень тщательно подбирать. Она должна располагаться над водоносным пластом, который благоприятен для последующей эксплуатации скважины. Так же территория строения должна быть приспособлена для ремонтных работ. Место, где будет расположена скважина должно отличаться соответствующими экологическими нормами и быть защищенным от загрязнений. Но надо помнить, что совсем не каждая скважина имеет возможность быть водоносной. Поэтому нужно с огромной ответственностью подходить к расчетам места будущей скважины перед началом бурения. Немаловажными пунктами в бурении являются: определение типа грунта, проверка территории на наличие растительности, произведение анализа поверхности участка. Этот анализ включает в себя рельефность, нахождение подходящего места для скважины, тщательнейшая проверка на вредные источники загрязнения и на присутствие вод на поверхности, изучение условий, которые находятся под поверхностью участка.
Для определения области бурения скважины на воду, на место, где предполагаемо будут вестись работы, выезжает высококвалифицированный специалист. Он обсуждает с заказчиком месторасположение будущей скважины, проверяет наличие на участке электроснабжения и занимается выбором места для специализированной техники, проживания рабочих, водовоза и буровой установки. Следующий шаг, после бурения скважины на воду – это обустройство самой скважины. Цель обустройства скважины – подача воды из самой скважины на поверхность участка с помощью специального насоса. Напор этого насоса должен поднять воду на поверхность. Бурение скважин на воду нуждается в установлении кессона. Именно благодаря ему, заказчик сможет употреблять чистую питьевую воду в любое время года. Кессон представляет собой металлический резервуар, с помощью которого предотвращается замерзание воды в зимнее время. Еще, он служит отличным защитником от грунтовых вод и других загрязнений. От кессона прокладывают трубопроводы, которые подходят к даче или дому. Прокладывают их на глубине 1,9 метров.
Бурение скважины включает в себя установку автоматической бесперебойной системы управления насосами и самые различные фильтры для чистки воды от ненужных примесей.
Ну и самым последним, заключающим, этапом в бурении скважин на воду значится химический анализ воды. Для этого, после всей проделанной работы по бурению, берут пробу воды из скважины и производят химический анализ. Этот анализ позволяет выявить, пригодна ли вода для ежедневного применения и для нормальной работы сантехники и бытовой техники. Ведь, если вода не пригодна и будет иметь загрязнения и примеси, она не только приведет к поломке сантехники, но и нанесет большой урон человеческому организму.
Ну и в конце работы по бурению остается только обустроить ее с помощью обсадной колонны. Обсадная колонна – это конструкция, которая состоит из труб. Между собой эти трубы соединяются с помощью резьбового метода. Точнее, эта резьба имеет название конусной трапецеидальной резьбы. В зависимости от типов работ также для обустройства обсадных колонн используется обыкновенная сварка. Если вы проделали все этапы, связанные с бурением скважин на воду, включая ее обустройство, то можно с уверенностью сказать, что работы подошли к концу и теперь можете наслаждаться своим личным водоснабжением. Если вы делали эти работы на своем дачном участке, на котором вы появляетесь только в определенное время, то естественно скважина будет долгое время не в рабочем состоянии. После долгого перерыва (год и более) скважину нужно обязательно проверить. Скорее всего, после проверки скважины, она будет нуждаться в восстановлении производительности водоносной скважины, произведении её очистки. Очистка заключается в промывки призабойной зоны при помощи водяно-воздушной смеси, очистке фильтра и также есть вероятность замены обсадных колонн.
Бурение скважин на воду в Перми включает этапы перечисленные сверху. Опытные специалисты помогут вам при выборе места работы и расчетах, которые нужны для правильной эксплуатации водоснабжения.
БУРЕНИЕ СКВАЖИН НА ВОДУ - ВСЕ, О ЧЕМ ВЫ ХОТЕЛИ СПРОСИТЬ...Земля - планета воды. Если Вы хотите независимости, Вам нужна своя вода. Если Вам нужна вода - Вам не обойтись без бурения скважины на своем участке.
Какие бывают скважины?
Бурение фильтровой (песчаной) скважины ведется на ближайший водоносный горизонт, залегающий в песчаных грунтах, и глубина ее составляет обычно 20-30 м, скважина состоит из обсадной колонны из труб диаметром 127-133 мм и галунного плетения сетчатого фильтра. Ее дебит составляет до 1 м 3 /час. Бурение скважины производится достаточно быстро - в течение одного-двух рабочих дней.
Однако эти скважины имеют тенденцию к заиливанию, и срок эксплуатации их напрямую зависит и от мощности водоносного горизонта, и от интенсивности ее эксплуатации: чем чаще скважиной пользуются, тем дольше она служит (на практике до 15 лет, чаще - 5-8 лет).
Глубоких ("артезианских") скважин (на известняк) производится до водоносного слоя, залегающего в пределах Москвы и области в известняке на глубинах 20-200 м, и отличаются не только своей глубиной и производительностью (до 100 м 3 /час), но и сложностью бурения. Такие скважины бурятся обычно большего диаметра и большей глубины, чем "скважины на песок". Этим обусловлено и большое количество обсадных колонн в скважине, и более высокая , т.к. цена погонного метра бурения скважины напрямую зависит от диаметра обсадных труб и, следовательно, их стоимости. увеличивается до 5 и более дней в зависимости от породы и глубины. Цена бурения скважины на известняк выше, однако срок службы значительно дольше - 50 и более лет, так как фильтром в таких скважинах является сама водоносная порода (известняк) и заиливания не происходит.
Какова глубина артезианской скважины?
Примерные залегания
водоносных горизонтов
Каков диаметр скважины?
Какие трубы в скважине?
Нужен ли пластик?
Впрочем, для взыскательных заказчиков устанавливаются внутри обсадной колонны пластиковые трубы (от коррозии они не спасут, но придадут комфортности работе насоса, отсекая частички ржавщины со стенок стальной колонны от дорогостоящего механизма), цена метра бурения такой скважины на 400-700 р. дороже. Иногда, в сложных геологических условиях, пластиковая колонна внутри стальной может оказаться полезной, т.е. пластик используется не вместо стальных труб, а вместе с ними.
Пластик вместо стали иногда используют на мелких скважинах, но надо подходить к нему с осторожностью: стальная колонна прочнее пластиковой и лучше противостоит подвижкам грунта.
Но ведь "черная труба" - железная, а в воде и так железа много...
Железо или фтор, присутствующие в химическом составе воды из артезианской скважины, определяются с помощью химанализа и удаляются с помощью специальных фильтров-обезжелезивателей (путем окисления и перевода его в осадок). Фильтры - необходимая атрибутика автономного водоснабжения.
Какая скважина лучше?
При этом не надо забывать о несравненной водообильности водоносных известняков и верховодки. А если учесть экологию и близость водоносных песков к поверхности земли с ее ливневкой, выгребными ямами и микроорганизмами, то уж и вовсе все станет понятным. Впрочем любая задача решается, исходя из цели: для полива - мелкая скважина, для круглогодичного жизнеобеспечения коттеджа - артезианская.
Что входит в стоимость бурения скважины?
Некоторые фирмы включают хим. анализ в стоимость бурения метра скважины...
На каком расстоянии от дома возможно устроить скважину?
Что такое "обустройство"?
Почему бурение артскважины дороже?
Почему некоторые фирмы бурят дешевле...
2. Применяют легкие оцинкованные трубы (их еще красиво называют "анодированными"). За счет антикоррозионного покрытия толщину трубы можно уменьшить, бурение за счет экономии металла будет значительно дешевле. При этом не принимается в расчет здоровье заказчика, который через некоторое время начнет потреблять с водой вредные соединения цинка. Кроме того, в кислых подпочвенных водах колонна будет разрушаться быстрее.
3. Некоторые фирмы ставят обязательным условием установку своего оборудования или обустройство. В этой части сметы они свое возьмут.
4. Малый гарантийный срок.
Нужна ли лицензия на на право пользования недрами?
А если воды не будет?
Какие насосы лучше?
Можно ли очистить заилившуюся мелкую скважину?
Можно ли устроить скважину прямо в доме?
Вместо заключения
Если уж не сложилось со скважиной сразу, не отчаивайтесь - можно и потом, в любом случае собственная скважина придаст завершенность Вашему владению, а Вам - чувство независимости.
Post Scriptum
Виктор Свирин
При цитировании статьи, пожалуйста, не забудьте дать ссылку на источник. Спасибо.