Бурение инженерно-геологической скважины

Бурение инженерно-геологической скважины

Курсовая работа

 

 

Выполнил:

студент гр. ГГ-12

Т.Ф. Фетьковский

 

Проверил:

доцент, Н.Г. Волченко

 

 

Новокузнецк 2014

Введение

В процессе бурения любой скважины, глубина которой превышает 10 м, задействуются специальные буровые установки, представляющие собой не что иное, как совокупность механизмов, машин, конструкций и автоматики, основное назначение которой заключается в проведении сложных работ по разрушению горных пород. Обычно буровая установка комплектуется вышкой, на которой размещаются бурильные трубы и подвешивается талевая система, различные виды оборудования для вращения рабочего инструмента, его спуска и подъема, силовой привод, различные насосы и др. Вкупе с контрольно-измерительными приборами данный комплекс представляет собой мощное функциональное решение для бурения скважин различного технологичного назначения.

Учитывая то, что цели и условия, при которых осуществляют бурение, равно как и конструктивные особенности и параметры глубины скважин, могут быть различными, отечественные и зарубежные производители выпускают целый спектр буровых установок. Буровые установки глубокого бурениявыбираются для изготовления конкретной группы скважин. Одним из главных параметров при этом служит максимальная масса обсадной колонны, которая не должна превышать допустимых значений нагрузки на крюке буровой установки. Большое значение имеет правильный подбор, узкоспециализированных буровых установок. Использование устройств более высокого класса приводит к существенному увеличению стоимости работ, нерациональному использованию средств. В свою очередь, применение оборудования более низкого класса по ряду объективных причин делает невозможным проведение необходимых бурильных работ.

Буровые установки (БУ) по модели и типоразмеру выбирают исходя из определенных условий, в которых они будут эксплуатироваться. Выбор зависит от климатических, геологических, дорожно-транспортных, топливно-энергетических и других условий работы. Уже отталкиваясь от них, подбирается тип двигателя, схемы транспортировки и монтажа БУ.

Как правило, буровые установки глубокого бурения используются для разработок скважин на газ или нефть.

На сегодняшний день отечественная промышленность выпускает огромный модельный ряд буровых установок, основное назначение которых заключается в бурении глубоких скважин. Высокое качество и прекрасные эксплуатационные характеристики позволяют говорить о долговечности российских решений. Единственное, что такая спецтехника порой используется нецелесообразно своим возможностям, что существенно увеличивает стоимость проведения бурильных работ.

Буровые установки глубокого бурения

Скважину бурят при помощи буровой установки, представляющей собой сложный комплекс машин, механизмов, аппаратуры, металлоконструкций, средств контроля и управления, расположенных на поверхности.

В комплект буровой установки входят: вышка для подвешивания талевой системы и размещения бурильных труб, оборудование для спуска и подъема инструмента, оборудование для подачи и вращения инструмента, насосы для прокачивания промывочной жидкости, силовой привод, механизмы для приготовления и очитки промывочной жидкости, механизмы для автоматизации и механизации спускоподъемных операций (СПО), контрольно-измерительные приборы и вспомогательные устройства. В комплект установки входят также металлические основания, на которых монтируется и перевозится оборудование.

Различные условия и цели бурения при наличии большого разнообразия глубин и конструкций скважин не могут быть удовлетворены одним типоразмером буровой установки, поэтому отечественная промышленность (ОАО «Уралмаш» и ОАО «Волгоградский вой техники») выпускает ряд буровых установок (БУ).

ОАО «Уралмаш» выпускает комплектные буровые установки и наборы бурового оборудования (НБО) для бурения нефтяных и газовых скважин глубиной 2500... 8000 м с дизельными(Д) и дизель-гидравлическим (ДГ) приводами, электрическим приводом переменного тока (Э) и регулируемым (тиристорным) электроприводом постоянного тока (ЭР) с питанием от промышленных сетей, а также от автономных дизель-электрических станций (ДЕ).

Волгоградский завод буровой техники (ВЗБТ) производит комплектные буровые установки для бурения нефтяных и газовых скважин глубиной 1000...3500 м с дизельным (Д) и дизель-гидравлическим (ДГ) приводами, электрическим приводом переменного тока (Э) и регулируемым (тиристорным) электроприводом постоянного тока (ЭП) с питанием от промышленных сетей, а также от автономных дизель-электричес-ких станций (ДЭП).

Буровую установку для бурения конкретной скважины или группы скважин выбирают по допускаемой нагрузке на крюке, которую не должна превышать масса (в воздухе) наиболее тяжелой обсадной колонны.

Использование установок более высокого класса, чем это требуется по конструкции скважины, нерационально, так как, не давая существенного повышения скорости бурения, это приводит к увеличению стоимости работ. При выборе типоразмера и модели установки данного класса следует учитывать конкретные геологические, климатические, энергетические, дорожно-транспортные и другие условия бурения. В соответствии с этим выбирается тип привода (дизельный, электрический и т.д.), а также схема монтажа и транспортировки буровой установки. Каждая буровая установка характеризуется схемами транспортирования, монтажа и монтажно-транспортной базой. Установки для бурения скважин на нефть и газ подразделяются на самоходные и несамоходные. В странах СНГ бурение на нефть и газ осуществляется в основном несамоходными буровыми установками.

 

 

Морские буровые установки

В отличие от бурения на суше функциональная схема бурения морской скважины осложняется наличием толщи воды между устьем скважины и буровой установкой.

Выделяют следующие способы бурения скважин на акваториях:

· с морских стационарных платформ;

· гравитационных морских стационарных платформ;

· самоподъемных буровых установок;

· полупогружных буровых установок;

· буровых судов.

1. .Морская стационарная платформа(МСП) -- это буровое основание, опирающееся на дно акватории и возвышающееся над уровнем моря. Так как по окончании эксплуатации скважины МСП остается на месте сооружения, то схемой бурения морской скважины в отличие от схемы строительства наземной скважины предусмотрено наличие водоотделяющей колонны, изолирующей скважину от толщи воды и соединяющей подводное устье с буровой площадкой морской стационарной платформы. Устьевое оборудование (превенторы, головки обсадных колонн, устройство для отвода промывочной жидкости из скважины в системы очистки) монтируется также на МСП.

Для буксировки платформы к месту строительства скважины требуется четыре или пять буксиров. Обычно в буксировке МСП участвуют и другие вспомогательные суда (портовые тягачи, суда сопровождения и т.п.).В хорошую погоду средняя скорость буксировки составляет

1,5 - 2,0 уз/ч.

2. Гравитационная морская стационарная платформа(ГМСП) -- буровое основание, изготовленное из железобетона и стали. Она строится в глубоководных заливах и затем с помощью буксиров доставляется на точку бурения эксплуатационных и разведочных скважин. ГМСП предназначена не только для бурения скважин, но и для добычи и хранения нефти до отправки ее танкерами к месту переработки. Платформа обладает большим весом, поэтому для удержания ее на точке бурения не требуется дополнительных устройств.

После разработки месторождения производится консервация всех скважин, отсоединение установки от устьев скважин, отрыв ее от морского дна и транспортировка на новую точку в пределах данной площади или в другой регион бурения и добычи нефти и газа. В этом заключается преимущество ГМСП перед МСП, которая после разработки месторождения остается в море навсегда.

3. Самоподъемная плавучая буровая установка(СПБУ) обладает достаточным запасом плавучести, что имеет большое значение для ее транспортировки на точку бурения вместе с буровым оборудованием, инструментом и необходимым запасом расходных материалов. На месте бурения с помощью специальных подъемных механизмов и опор устанавливают СПБУ на морское дно. Корпус установки поднимают над уровнем моря на недосягаемую для морских волн высоту. По способу монтажа превенторных устройств и способу соединения буровой площадки с подводным устьем скважины СПБУ аналогична МСП. Для обеспечения надежности эксплуатации скважины обсадные колонны подвешивают под столом ротора. По завершении бурения и после освоения разведочной скважины устанавливают ликвидационные мосты и все обсадные колонны обрезают ниже уровня дна моря.

4. Полупогружная плавучая буровая установка состоит из корпуса, который включает в себя собственно буровую площадку с оборудованием и понтоны, соединенные с площадкой стабилизирующими колоннами. В рабочем положении на точке бурения понтоны заполняются расчетным количеством морской воды и погружаются на расчетную глубину под воду; при этом действие волн на платформу уменьшается. Так как ППБУ подвержена качке, то жесткое соединение ее с подводным устьем скважины с помощью водоотделяющей колонны (райзера) невозможно. Поэтому для предотвращения разрушения связки устье -- ППБУ в составе водоотделяющей колонны предусмотрены телескопическое соединение с герметизирующим узлом и герметичные шарнирные соединения ВОК. с плавсредством и подводным устьевым противовыбросовым оборудованием Герметичность подвижных элементов водоотделяющей колонны должна обеспечивать изоляцию скважины от морской воды и безопасность работ при допустимых условиях эксплуатации.

На точку бурения ППБУ доставляют с помощью буксирных судов и удерживают на ней якорной системой в течение всего периода бурения и испытания скважины. По окончании ее строительства ППБУ снимают с точки бурения и перегоняют на новое место

При строительстве глубоких морских нефтяных и газовых скважин используется буровое судно, на котором смонтировано все буровое и вспомогательное оборудование и находится необходимый запас расходного материала Па точку бурения БС идет своим хо-дом; его скорость достигает 13 уз/ч (24 км/ч). Над точкой бурения судно удерживается с помощью динамической системы позицирования, которая включает в себя пять подруливающих винтов и два ходовых винта, постоянно находящихся в работе

Противовыбросовое подводное оборудование устанавливается на морское дно после постановки БС на точку бурения, оно связано с устьем скважины с помощью водоотделяющей колонны с дивертором, двух шарнирных соединений и телескопического соединения для компенсации вертикальных и горизонтальных перемещений бурового судна в процессе строительства скважины.

Основным фактором, влияющим на выбор типа плавучих буровых средств, является глубина моря на месте бурения. До 1970 г самоподъемные буровые установки использовались для бурения скважин при глубинах 15--75 м, в настоящее время -- до 120 м и более Плавучие установки полупогружного типа с якорной сис-темой удержания над устьем бурящейся скважины применяются для производства геологоразведочных работ при глубинах аквато-рий до 200--300 м и более.

5. Буровые суда, благодаря более высокой маневренности и скорости перемещения, большей автономности по сравнению с ППБУ, используются при бурении поисковых и разведочных скважин в отдаленных районах при глубинах акваторий до 1500 м и более. Имеющиеся на судах большие запасы расходных материалов, рас-считанные на 100 дней работы установки, обеспечивают успешное бурение скважин, а большая скорость передвижения судна - быструю их перебазировку с пробуренной скважины на новую точку В отличие от ППБУ для БС имеются большие ограничения в работе в зависимости от волнения моря Так, при бурении вертикальная качка буровых судов допускается до 3,6 м, а для ППБУ -- до 5 м. Так как ППБУ обладает большей остойчивостью (за счет погружения нижних понтонов на расчетную глубину) по сравнению с буровыми судами, то вертикальная качка ППБУ составляет 20--30 % от высоты волны. Таким образом, бурение скважин с ППБУ осуществляют при значительно большем волнении моря, чем при бурении с БС. К недостаткам полупогружной плавучей буровой установки можно отнести малую скорость передвижения с пробуренной скважины на новую точку.

В мировой практике бурения большое значение уделяется вопросам классификации ПБС. По способу установки над скважиной в процессе бурения их подразделяют:

на опирающиеся при бурении на морское дно (плавучие
буровые установки самоподъемного и погружного типов);

производящие бурение в плавучем состоянии (полупогружные буровые установки и буровые суда)

Самоподъемные плавучие буровые установки имеют большой корпус, запас плавучести которого обеспечивает буксировку установки к месту работы вместе с технологическим оборудованием, инструментом и необходимым запасом расходных материалов. При буксировке СПБУ опоры подняты, а на точке бурения они опускаются на дно и залавливаются в грунт. По этим опорам корпус установки поднимается на расчетную высоту над уровнем моря.

Ликвидация морских скважин.

Общие положения

На каждую скважину, пробуренную на шельфе арктических морей с плавучих буровых установок, составляется типовой проект по ее ликвидации. Этот проект служит основанием для разработки индивидуальных планов проведения изоляционно-ликвидационных

работ с учетом требований охраны недр и окружающей среда и составления сметной документации, связанной с проведением дополниттельных работ.

Индивидуальный план проведения изоляционно-ликвидационных работ по каждой скважине, подлежащей ликвидации, составляется и утверждается производственным объединением, согласовывается с гидрографической службой флота, рыбнадзором и бассейновой инспекцией Минводхоза.

При ликвидации скважин, расположенных на месторождениях, содержащих токсичные и агрессивные компоненты (сероводород и др.) или вскрывших напорные пласты, план проведения изоляционно-ликвидационных работ согласовывается также с военизированным отрядом по предупреждению возникновения и ликвидации открытых газовых и нефтяных фонтанов. Установка цементных мостов в ликвидируемых скважинах и их испытание должны производиться в присутствии представителя АВО.

При ликвидации скважин, вскрывших сероводородсодержащие объекты, работы выполняются по специальным планам, согласованным с органами Госгортехнадзора. В таких планах предусматриваются меры по предотвращению агрессивного воздействия серо-водорода на колонны и цементные мосты.

Осложнения и аварии, возникающие в процессе выполнения изоляционно-ликвидационных работ в скважинах, ликвидируются по специальным планам.

В случаях появления выходов нефти, газа или пластовых вод в районе устья ликвидированных скважин, обнаруженных в про-цессе периодического обследования, производственное объединение принимает срочные меры по выявлению источника загрязнения и его ликвидации.

Ответственность за качественное выполнение изоляционно-ликвидационных работ возлагается на руководство ПБУ, за сохран-ность и периодичность обследования устьев и стволов ликвидиро-ванных скважин -- на руководство производственного объединения.

Оборудования

Эксплуатация цементировочного оборудования должна осуществляться в соответствии с требованиями эксплуатации. Нарушение правил эксплуатации часто приводит к авариям (возможны человеческие жертвы). Поэтому до начала эксплуатации оборудования необходимо тщательно проверить все узлы оборудования, замеченные неисправности необходимо устранить, спрессовать манифольдные линии на 1,5 кратное рабочее давление. При сборке манифольдных линий необходимо прочистить все резьбовые соединения. Это обеспечит герметичность соединения и надежность работы. Необходимо проверить надежность предохранительного клапана. Выхлоп от клапана должен идти в приемный бак. Выхлопная труба от ДВС должна иметь искрогаситель. Для работы на агрегатах необходимо применять спецформу и рабочие рукавицы.

СПБУ "Мурманская"

Основные характеристики СПБУ "Мурманская":

· установка создана на базе установки типа "Шельф";

· общее водоизмещение 14800 тонн;

· высота опор 126 метров;

· глубина моря до 100 метров;

· вертолетная площадка;

· четыре якоря: два носовых по 10 тонн и два кормовых по 7 тонн;

· четыре шлюпки вместимостью по 42 человека по двум бортам;

· высота над уровнем моря 15 метров.

На установке имеются два комбинированных превентора на 700 атм., один из которых универсальный. За последний год произошла модернизация: был установлен верхний привод (TOP DRIVE) с наддувом воздухом, который намного эффективнее ротора. Может выполнять роль АКБ. Имеется манифольдная линия на 105 атм. рабочего давления. Также есть емкости для бурового раствора по 56 м³ и столько же запасных. Запас пресной воды по 100 и 300 тонн. Имеется опреснительная установка с производительностью 20 тонн в сутки. Модернизирован цементный отсек с емкостями для хранения сухого цемента, имеется три буровых насоса и два цементных агрегата. В процессе просмотра видеофильма мы наблюдали процесс отбора керна. Шла сборка керноприемного снаряда. После сборки спускали инструмент в скважину, произвели отбор керна, подняли керноприемный снаряд, разобрали его, подняли керноприемную трубу, спустили на керноприемный мост, отвернули кернорватель и приподняли трубу. Вынули керн из трубы.

Бурение инженерно-геологической скважины

Курсовая работа

 

 

Выполнил:

студент гр. ГГ-12

Т.Ф. Фетьковский

 

Проверил:

доцент, Н.Г. Волченко

 

 

Новокузнецк 2014

Введение

В процессе бурения любой скважины, глубина которой превышает 10 м, задействуются специальные буровые установки, представляющие собой не что иное, как совокупность механизмов, машин, конструкций и автоматики, основное назначение которой заключается в проведении сложных работ по разрушению горных пород. Обычно буровая установка комплектуется вышкой, на которой размещаются бурильные трубы и подвешивается талевая система, различные виды оборудования для вращения рабочего инструмента, его спуска и подъема, силовой привод, различные насосы и др. Вкупе с контрольно-измерительными приборами данный комплекс представляет собой мощное функциональное решение для бурения скважин различного технологичного назначения.

Учитывая то, что цели и условия, при которых осуществляют бурение, равно как и конструктивные особенности и параметры глубины скважин, могут быть различными, отечественные и зарубежные производители выпускают целый спектр буровых установок. Буровые установки глубокого бурениявыбираются для изготовления конкретной группы скважин. Одним из главных параметров при этом служит максимальная масса обсадной колонны, которая не должна превышать допустимых значений нагрузки на крюке буровой установки. Большое значение имеет правильный подбор, узкоспециализированных буровых установок. Использование устройств более высокого класса приводит к существенному увеличению стоимости работ, нерациональному использованию средств. В свою очередь, применение оборудования более низкого класса по ряду объективных причин делает невозможным проведение необходимых бурильных работ.

Буровые установки (БУ) по модели и типоразмеру выбирают исходя из определенных условий, в которых они будут эксплуатироваться. Выбор зависит от климатических, геологических, дорожно-транспортных, топливно-энергетических и других условий работы. Уже отталкиваясь от них, подбирается тип двигателя, схемы транспортировки и монтажа БУ.

Как правило, буровые установки глубокого бурения используются для разработок скважин на газ или нефть.

На сегодняшний день отечественная промышленность выпускает огромный модельный ряд буровых установок, основное назначение которых заключается в бурении глубоких скважин. Высокое качество и прекрасные эксплуатационные характеристики позволяют говорить о долговечности российских решений. Единственное, что такая спецтехника порой используется нецелесообразно своим возможностям, что существенно увеличивает стоимость проведения бурильных работ.