Приготовление и очистка глинистого раствора

 

Глинистый раствор может приготавливаться либо непосредственно на буровой, либо на глинзаводе.

Раньше применяли натуральную глину, а теперь глинопорошки (их много, с различными добавками).

На буровой используют глиномешалки – механические и гидравлические различной емкости.

На глинзаводах используют еще фрезерно-струйные мельницы. В настоящее время буровые оснащают блоком приготовления буровых растворов из порошкообразных материалов (БПР).

Для очистки глинистого раствора от шлама (выбуренной породы) от устья скважины к емкостям буровых насосов прокладывается зигзагообразная желобная система 50-70 м. С уклоном 0,01-0,015. Ширина желоба –0,8 м, высота – 0,4 м. Для лучшего улавливания частиц нефти через 6-8 м устанавливают перегородки высотой – 30см. По мере накопления - очищают.

Но желобной системы оказывается недостаточно. Поэтому дополнительно устанавливаются механизмы, принудительно отделяющие из раствора выбуренную породу. Это гидроциклоны, вибросита и ситоконвейеры.

Большое распространение получает циркуляционная система, составленная из звеньев (блоков). Это позволяет полностью отказаться от создания емкостей (амбаров) и желобных систем в грунте.

Все чаще стали применять центрифуги в системе очистки. Она лучше обезвоживает шлам, т.е. лучше решает экологическую задачу по захоронению отходов.

Ведутся исследования по применению реагентов-флокулянтов. Они позволяют осаждать тонкие частицы шлама.

В благоприятных геолого-технических условиях бурение можно производить с продувкой скважины газообразными агентами. При этом ТЭП – растут и качество вскрытия пластов с низким пластовым давлением – высокое.

Газообразные агенты – это дисперсные системы газ-жидкость (газ, туман, пена). Чаще используется воздух (проще).

 

Режим бурения

Эффективность разрушения породы при проводке скважины зависит от комплекса факторов:

-осевая нагрузка на долото G;

-частота вращения долота n;

-расход Q и параметры бурового раствора (ρ, Т, В и др);

-тип долота;

-геологические условия;

-физико-механические свойства горных пород.

G, n, Q – параметры режима бурения – их можно изменять с пульта бурильщика в процессе работы долота в забое. Их сочетание называется режимом бурения.

Оптимальный режим бурения обеспечивает получение наилучших ТЭП при данных условиях.

Специальный режим бурения – который позволяет решать специальные задачи (максимальный выход керна, минимальное искривление, качественное вскрытие пласта и др.).

Эффективность работы долота оценивается двумя показателями:

-механической скоростью проходки, м/ч;

-проходкой на долото, м.

При выборе режима бурения нужно помнить, что при изменении одного из параметров не всегда удается получить увеличение механической скорости проходки и проходки на долото. Для каждой породы существует оптимальное их сочетание.

Параметры режима бурения можно рассчитать по соответствующим формулам или взять по справочникам.

В ходе работы, в процессе бурения параметры режима бурения корректируются до оптимальных.

Не следует забывать, что параметры режима бурения существенным образом сказываются на интенсивности изнашивания и долговечности долот. Поэтому следует уделять больше внимания оптимизации процесса бурения.

Разобщение пластов и заканчивание скважин

Конструкции скважин

 

Как правило, верхние участки разреза скважины представлены рыхлыми, размывающимися при бурении породами.

Поэтому вначале бурят или копают вручную шурф до устойчивых пород (4-8м) и в него опускается обсадная труба – направление. Пространство между трубой и стенками шурфа – бетонируют. Таким образом, устье скважины закрепляется надежно. В верхней части трубы вырезается окно, из которого при промывке промывочная жидкость выходит в желобную систему.

Затем бурят меньшим диаметром до такой глубины, на которой заканчиваются трещиноватые и кавернозные породы (50-400м.).

Для перекрытия и изоляции этих горизонтов в созданный ствол опускают обсадную колонну, а ее затрубье заливают цементным раствором (чаще до устья).

Эта колонна называется кондуктором.

Иногда после спуска кондуктора пробурить скважину до проектной глубины не удается из-за прохождения новых осложняющих бурение горизонтов или из-за необходимости перекрытия продуктивных пластов, но не подлежащих эксплуатации данной скважиной. В таких случаях спускают и цементируют еще одну колонну – промежуточную (техническую).

Затем продолжают бурение. Но может повториться ситуация и снова придется перекрывать какие-то горизонты. Тогда опускают и цементируют еще одну промежуточную колонну – вторую.

Бывает, что и третью промежуточную колонну опускают.

Пробурив скважину до проектной глубины, спускают и цементируют эксплуатационную колонну, по которой будут подниматься на поверхность нефть или газ.

Таким образом, получается некая телескопическая конструкция из обсадных труб.

Конструкция скважины – это диаметры скважины (долот), диаметры обсадных колонн, глубины перехода с большего диаметра скважины на меньший, глубины спуска обсадных колонн, высоты подъема цементного раствора за обсадными колоннами.

Если в скважину, кроме направления и кондуктора, спускается только эксплуатационная колонна – конструкция называется одноколонной.

Если еще есть промежуточная колонна – двухколонная.

Если есть 2 промежуточные колонны – трехколонная конструкция.

Выбор конструкции скважины определяется геологическими особенностями строения месторождения (наличие и глубина зон осложнений – обвалы, поглощения, водопроявления), видом добываемого продукта (нефть или газ), способом эксплуатации (фонтанный, компрессорный, насосный), способом бурения, техникой и технологией бурения.

Теперь поговорим об обсадных трубах. Это стальные бесшовные трубы диаметром 114, 127, 140, 146, 168, 219, 245,273,299, 324, 351, 377, 426 мм. Трубы каждого диаметра выпускаются с несколькими значениями толщины стенок(d). Например, у труб 146 d= 6,5; 7; 8; 9;10 и 11 мм. На концах трубы имеются конусные резьбы и соединяются они муфтами. Длина трубы 6,5 – 13 м.

Могут быть обсадные трубы раструбные (соединение труба в трубу).

Проектирование конструкции скважины начинают (см. рис. 4) с выбора диаметра эксплуатационной колонны d₄ (бурят сверху вниз, а конструкцию скважины строят снизу вверх).

Затем определяют D₃ – диаметр долота для бурения под эксплуатационную колонну в интервале L₃ - L₄.

(d₄ должен учитывать будущий, проектный дебит скважины)

D₃ = d_4м + 2δ,

где d_4м - диаметр муфты эксплуатационной колонны;

δ - зазор между муфтой и стенкой скважины, δ = 15 – 40 мм.

Затем определяют внутренний диаметр промежуточной колонны.

d_3вн = D₃ + 7 мм (зазор между долотом и стенкой d₃)

Подбираются по d_3вн трубы промежуточной колонны и переходят к выбору диаметра D₂ для интервала L₂ – L₃.

D_{2 =} d_3м + 2δ.

Затем определяют внутренний диаметр кондуктора:

d_2вн = D₂ + 7 мм, потом D₁ для интервала L₁ – L₂.

Заключительный этап – выбор диаметра направления и диаметра долота под него в интервале 0 - L₁.

При выборе диаметра эксплуатационной колонны нужно учитывать проведение подземных ремонтов и ловильных работ в колонне.

Обычно диаметр эксплуатационной колонны для нефтяных скважин 114-146 мм, для газовых скважин 114-273мм.

Обсадная колонна составляется из обсадных труб одинаковых наружных диаметров, но различных внутренних, т.е. колонна по всей длине имеет несколько секций обсадных труб с различной толщиной стенки.

Это потому, что колонна имеет различные нагрузки по длине (глубине скважины). С глубиной вес растет и нагрузка на растяжение увеличивается. Нижняя часть колонны работает на сжатие.

Обсадную колонну проверяют на прочность в резьбовых соединениях от действия собственного веса.

Для нормального спуска обсадной колонны до намеченной глубины и последующего цементирования низ обсадной колонны специально оборудуют некоторыми деталями: направляющей пробкой – башмаком, башмачным патрубком, обратным клапаном и упорным кольцом.

После спуска обсадной колонны ее цементируют.