Понятие о буровой скважине. Классификация скважин по назначению.

Методы монтажа буровых установок. Подготовительные работы к бурению скважины.

Буровые установки сооружают тремя методами.

Расчлененный (индивидуальный) метод заключается в индивидуальном монтаже каждого агрегата буровой установки, строительстве отдельных объектов и сооружений буровой установки на фундаментах однократного использования. После монтажа на фундаментах всех агрегатов производится их кинематическая увязка в соответствии с монтажной схемой. При переходе на новую точку бурения все агрегаты буровой установки демонтируют, нарушая кинематические связи между ними, разбирают сооружения и перевозят все россыпью на новое место. На новом месте снова строят фундаменты, сооружения и монтируют буровую установку.

Мелкоблочный метод заключается в том, что буровую установку монтируют из блоков. Блок представляет собой два или более отдельных агрегата буровой установки, кинематически связанных между собой и предварительно собранных на металлических санях-основаниях. Сани-основания служат транспортным средством при перебазировании буровой, а в рабочем положении буровой установки являются частью фундамента.

Крупноблочный (индустриальный) метод заключается в том, что монтаж буровой установки сводится к соединению двух-трех крупных блоков, включающих в себя основное технологическое оборудование, расположенное и кинематически увязанное на мощных металлических основаниях. Все три метода монтажа буровых установок являются результатом развития отечественной нефтегазодобывающей промышленности. Каждый метод монтажа имеет свои особенности, преимущества и недостатки, которые обуславливают целесообразность применения одного из этих методов в соответствующих условиях бурения.

Осложнения в процессе бурения скважин. Классификация осложнений.

Способы бурения, получившие распространение в нашей стране. Критерии оценки эффективности способа бурения.

 

Получили распространение три способа бурения нефтяных и газовых скважин: роторный, гидравличе­скими забойными двигателями и бурение электробурами. Пер­вые два из этих способов — основные. Выбор наиболее эффективного способа бурения обусловлен задачами, которые должны быть решены при разработке или совершенствовании технологии бурения в конкретных геолого-технических условиях. На основании данных, полученных при опытном бурении, сравнивают способы бурения и выявляют из их числа наиболее эффективный для конкретных геолого-технических условий. В качестве критерия оценки эффективности способа буре­ния целесообразно принять стоимость затрат на 1 м проходки. Это, конечно, не исключает возможность использования при сравнении способов бурения таких критериев, как проходка за рейс, а также рейсовая и коммерческая скорости бурения.

Способ бурения можно выбирать в зависимости от уста­новленной оптимальной частоты вращения долота (в об/мин):

Ротор, турбобур с редуктором-вставкой,

электробур с двумя редук­торами-вставками                                  35—100

Ротор, винтовой забойный двигатель, турбобур с редуктором-встав­кой, турбобур с решетками гидроторможения, электробур с редук­тором-вставкой      100—250

Шпиндельные турбобуры с турбинами точного литья и турбобуры с падающей к тормозу линией давления, турбобур с редуктором-вставкой,

электробур с редуктором-вставкой                                       250—500

Турбобуры и электробуры для алмазного бурения                          500—800

 

Типы обсадных труб. Правила транспортировки, погрузочно-разгрузочных работ. Подготовка и спуск обсадных колонн.

 

В конструкции скважины используются следующие типы обсадных колонн:

1) направление — для крепления верхнего интервала, сло­женного неустойчивыми отложениями. Предназначено для предотвращения размыва устья скважины;

2) кондуктор — для крепления верхних неустойчивых ин­тервалов разреза, изоляции водоносных горизонтов от загряз­нения, установки на устье противовыбросового оборудования, а также для подвески последующих обсадных колонн;

3) промежуточная обсадная колонна — для крепления и изоляции вышележащих зон геологического разреза, несовме­стимых по условиям бурения с нижележащими. Служит для предотвращения осложнений и аварий в скважине при буре­нии последующего интервала. В благоприятных условиях про­межуточная колонна может быть использована в качестве экс­плуатационной;

4) эксплуатационная колонна — для крепления и разобще­ния продуктивных горизонтов и изоляции их от других гори­зонтов геологического разреза скважины. Предназначена для извлечения нефти или газа на поверхность любыми изве­стными способами. Промежуточные обсадные колонны могут быть: сплошные, т. е. перекрывающие весь ствол скважины от забоя до устья, независимо от крепления предыдущего интер­вала; хвостовики — для крепления только необсаженного интер­вала скважины с перекрытием предыдущей обсадной колонны не менее чем на 100 м; летучки — специальные промежуточные обсадные колонны, служащие только для ликвидации осложнений и не имеющие связи, с предыдущими или последующими обсадными колон­нами. Летучки до устья скважины не наращиваются. Промежуточная колонна-хвостовик может наращиваться до устья скважины или при благоприятных условиях служить в качестве эксплуатационной колонны. При благоприятных условиях, когда износ последней про­межуточной колонны незначительный, эксплуатационная ко­лонна может быть спущена в виде хвостовика. При подсчете количества колонн, входящих в конструкцию скважин, направление и кондуктор не учитывают. Конструк­цию скважины, состоящую из эксплуатационной и одной про­межуточной колонн, называют двухколонной, а из эксплуата­ционной и двух промежуточных — трехколонной и т. д. Выбор количества обсадных колонн и глубины их спуска. Основными исходными данными для выбора количества об­садных колонн и глубины их спуска являются: цель бурения и назначение скважины; проектный горизонт, глубина скважины, диаметр эксплуа­тационной колонны; пластовые давления и давления гидроразрыва пород стра­тиграфических горизонтов; способы заканчивания скважины и ее эксплуатации; профиль скважины (вертикальная, наклонно-направленная) и его характеристика (отклонение от вертикали, темп измене­ния угла и азимута искривления); характеристика пород по крепости.

Для выбора количества обсадных колонн используется сов­мещенный график изменения пластового давления, давления гидроразрыва пород и гидростатического давления столба бу­рового раствора, построенный на основании исходных данных в координатах глубина — эквивалент градиента давления. Под эквивалентом градиента давления понимается плот­ность жидкости, столб которой в скважине на глубине опре­деления создает давление, равное пластовому (поровому) или давлению гидроразрыва. Кривые, характеризующие изменение пластового (порового) давления и давления гидроразрыва пластов, строятся на основании данных промысловых исследований. В исключи­тельных случаях (при полном отсутствии промысловых дан­ных) для определения давления гидроразрыва (в МПа) мо­жно использовать формулу р_гр = 0,83Н + 0,66р_пл,                                               

где Н—глубина определения давления гидроразрыва, м; р_Пл— пластовое давление на глубине определения давления гидро­разрыва, МПа.

На совмещенный график на­носят точки эквивалентов и строят кривые эквивалентов гра­диентов давлений (точки 1, 2,..., 19— пластовых давлений, точки 20, 21,..., 39 — давлений гидроразрыва). Па­раллельно оси ординат проводят линии АВ, EF, KL и ОР ка­сательно к крайним точкам кривой эквивалентов градиентов пластового (порового) давления и линии CD, GH, MN, QS касательно к крайним точкам кривой эквивалентов давления гидроразрыва. Зоны АВСД, EFGH, KLMN, OPQS являются зонами совместимых условий бурения. Линии АВ, EF, KL, OP определяют граничные условия по пластовым давлениям для соответствующих интервалов разреза, а линии CD, GH. MN, QS— под давлениям гидроразрыва. Зоны совместимых условий бурения являются зонами креп­ления скважины обсадными колоннами. Количество зон креп­ления соответствует количеству обсадных колонн. Глубина спуска обсадной колонны принимается на 10— 20 м выше окончания зоны совместимых условий, но не выше глубины начала следующей зоны совместимых условий. При бурении первых трех разведочных скважин, если достовер­ность геологического разреза недостаточна, допускается включение в конструкцию скважины резервной промежуточной об­идной колонны. Если в процессе бурения будет установлено, что необходимость в спуске резервной обсадной колонны от­пала, то продолжают углубление ствола под очередную обсад­ную колонну до запроектированной глубины. При определении количества обсадных колонн в конструкции скважины следует всякий раз изучать возможность проведения технологических мероприятий, направленных на снижение металлоемкости скважины металлоемкость скважины — это количество обсад­ных труб (в кг), затраченных на 1 м скважины. Размеры и марки сталей обсадных труб. Обсадные трубы и муфты к ним изготовляются по ГОСТ 632—80 следующих размеров (условный диаметр трубы, мм): 114, 127, 140, 146, 168, 178, 194, 219, 245, 273, 299, 324, 340, 351, 377, 406, 426, 473, 508. Трубы размерами 351, 377, 426 мм применять не ре­комендуется. Поставляют трубы длиной от 9,5 до 13 м, однако в по­ставляемой партии труб допускается до 20 % труб длиной 8—9,5 м и до 10%—длиной 5—8 м. На один конец трубы навинчена и закреплена муфта, резьба другого конца защи­щена предохранительным кольцом. На каждой трубе на расстоянии 0,4—0,6 м от конца, сво­бодного от муфты, выбивают клейма: условный диаметр (в мм); номер трубы; группу прочности стали; длину резьбы («удл»); толщину стенки (в мм); товарный знак завода-изго­товителя; месяц и год выпуска. Клеймо «удл» выбивается только на трубах с удлиненной резьбой. Рядом с клеймами вдоль трубы светлой устойчивой краской наносят следующие данные: условный диаметр (в мм); группу прочности стали; толщину стенки (в мм); товарный знак завода-изготовителя труб. Каждая партия труб, отгружаемая потребителю, снаб­жается сертификатом, удостоверяющим качество труб и соот­ветствие их ГОСТ. Кроме указанных в ГОСТ 632—80 труб, заводы выпускают толстостенные обсадные трубы по специ­альным техническим условиям (ТУ). Обсадные трубы соединяют на резьбе (резьба может быть короткой и удлиненной). В обсадных трубах используются треугольная и трапецеидальная резьбы. Обсадные трубы с трапецеидальной резьбой труб и муфт к ним получили шифр ОТТМ. Трапецеидальный профиль резьбы обеспечивает проч­ное и высокогерметичное соединение. В трубах ОТТГ прочность достигается трапецеидальной резьбой, а герметичность — специальными коническими уплотнительными поверхностями, расположенными со стороны торца труб. Трубы ТБО идентичны и взаимозаменяемы с тру­бами ОТТГ. Отличаются они только способом выполнения. Трубы ОТТГ соединяются с помощью муфт, а трубы ТБО — безмуфтовые, резьбы у них выполнены по наружной высадке.

Обсадные трубы можно соединять и на сварке; такие трубы не имеют нарезки. При качественной сварке обсадных труб их соединение получается более прочным, чем резьбовое, и более герметичным. В США обсадные трубы выпускаются следующих 14 на­ружных диаметров: 114,3; 127,0; 139,7; 152,4; 168,3; 177,8; 193,7; 219,1; 244,5; 272,5; 298,5; 339,7; 406,7 и 508 мм с тол­щинами стенок от 5,2 до 14,15 мм.

 

Понятие о буровой скважине. Классификация скважин по назначению.

Цилиндрическая горная выработка, проводимая с поверхности земли вглубь при помощи механизмов и имеющая очень небольшое поперечное сечение по сравнению с глубиной, называется буровой скважиной. Скважины могут быть вертикальными или наклонными, диаметры их колеблются в широких пределах (25-—900 мм), глубина — от нескольких метров до нескольких тысяч метров. Начало скважины у поверхности земли называется устьем, дно — забоем, стенки скважины образуют ее ствол. Все скважины, бурящиеся с целью региональных исследований, поисков, разведки и разработки нефтяных и газовых месторождений или залежей, делятся на следующие категории: опорные, параметрические, структурные, поисковые, разведочные, эксплуатационные.

1. Опорные скважины бурят для изучения геологического строения и гидрогеологических условий регионов, определения общих закономерностей распространения комплексов отложений, благоприятных для нефтегазонакопления, с целью выбора наиболее перспективных направлений геологоразведочных работ на нефть и газ.

Опорные скважины подразделяются на две группы: первую и вторую.

К первой группе относят скважины, закладываемые в районах, не исследованных бурением, с целью всестороннего изучения разреза осадочных пород и установления возраста и вещественного состава фундамента.

Ко второй группе относят скважины, закладываемые в относительно изученных районах для всестороннего изучения нижней части разреза, ранее не вскрытой бурением, или для освещения отдельных принципиальных вопросов с целью уточнения геологического строения и перспектив нефтегазоносности района и повышения эффективности геологоразведочных работ на нефть и газ.

2. Параметрические скважины бурят для изучения глубинного геологического строения и сравнительной оценки перспектив нефтегазоносности возможных зон нефтегазонакопления; выявления наиболее перспективных районов для детальных геологопоисковых работ, а также для получения необходимых сведений о геолого-геофизической характеристике разреза отложений с целью уточнения результатов сейсмических и других геофизических исследований.

3. Структурные скважины бурят для выявления перспективных площадей и их подготовки к поисково-разведочному бурению.

4. Поисковые скважины бурят с целью открытия новых месторождений нефти и газа. К этой категории относят скважины, заложенные на новой площади, а также первые скважины, заложенные на те же горизонты в обособленных тектонических блоках, или скважины, заложенные на новые горизонты в пределах месторождения. Поисковыми их считают до получения первых промышленных притоков нефти или газа.

5. Разведочные скважины бурят на площадях с установленной промышленной     нефтегазоносностыо с целью подготовки   запасов нефти и газа промышленных категорий в необходимом соотношении и сбора исходных данных для составления проекта разработки залежи.

6. Эксплуатационные скважины бурят для разработки и эксплуатации залежей нефти и газа. В эту категорию входят оценочные, эксплуатационные, нагнетательные и наблюдательные (контрольные, пьезометрические) скважины.

Оценочные скважины бурят на разрабатываемую или подготавливаемую к опытной эксплуатации залежь нефти с целью уточнения параметров и режима работы пласта, выявления и уточнения границ обособленных продуктивных полей, а также оценки выработки отдельных участков залежи.

Нагнетательные скважины используют при воздействии на эксплуатируемый пласт различных агентов (закачка воды, газа или воздуха и др.).

Наблюдательные скважины бурят для наблюдения за изменением давления, положения водогазонефтяного контактов в процессе эксплуатации пласта.

7. Специальные скважины бурят для сброса промышленных вод, ликвидации открытых фонтанов нефти и газа, подготовки структур для подземных хранилищ газа и закачки в них газа, разведки и добычи технических вод.