Раздел 3. Бурение скважин (well drilling)

 

Определение скважин

Бурение взрывных скважин (explosive [shot] hole drilling) – бурение мелких скважин для геофизических целей. Для получения чётких импульсов и ослабления волн-помех при взрывах в сейсморазведке необходимо помещать взрывчатые вещества в скважинах, располагая ВВ на уровне подходящих для этих цели грунтов. Бурение взрывных скважин является важной частью работ по сейсморазведке. Скважины бурят специальными агрегатами на глубины до 100 м (чаще всего от 20 до 30 м).

Бурение скважин (well drilling) – технологический процесс разрушения горных пород различными способами, приводящий к образованию цилиндрической выработки - скважины. Процессы, сопровождающие бурение скважин, в зависимости от закономерностей, характеризующих их протекание, могут быть обобщены следующим образом. 1. Механические (разрушение проходимых пород, спускоподъёмные операции и др.). 2. Гидравлические (движение жидкости в колонне бурильных и обсадных труб и затрубном пространстве, транспортировка выбуренных частиц и др.). 3. Тепловые (нагревание и охлаждение бурового и цементного растворов, бурового инструмента и др.). 4. Массообменные и диффузные (вытеснение одной жидкости другой в процессе цементирования, насыщение бурового раствора воздухом или пластовой жидкостью и др.). 5. Физико-химические.

Бурение скважин алмазное (diamond drilling) – механическое вращательное бурение породоразрушающим инструментом твердых пород, армированным мелкими алмазами с удалением бурового шлама буровым раствором (водой).

Бурение скважин без промывки (dry hole drilling) - метод бурения без использования циркуляции бурового раствора.

Бурение скважин взрывное (blast hole drilling) – способ проводки скважин, при котором разрушение горных пород производится с помощью следующих один за другим взрывов взрывчатых веществ.

Бурение скважин вращательное (rotary drilling) бурение, при котором разрушение породы на забое происходит путем резания, скалывания и дробления ее вращающимся долотом. Раздробленные частицы выносятся на поверхность непрерывно циркулирующим потоком бурового раствора. Вращательное бурение может быть классифицировано как: 1) роторное, когда двигатель находится на поверхности земли и долото, находящееся на забое, приводится во вращение при помощи системы бурильных труб; 2) турбинное, когда двигатель перенесен к забою скважины, и поток циркулирующего бурового раствора используется в турбоаппарате как источник энергии; электрическое, когда электромотор находится над долотом; 3) комбинированное бурение, при котором на буровой устанавливаются две установки: для вращательного и для ударного бурения. Вне зависимости от метода процесс бурения скважин состоит из следующих последовательных операций: 1) опускания разрушающего инструмента (долота) в скважину до забоя; 2) разрушения долотом породы; 3)подъема долота из скважины; 4) разобщения пластов, состоящего из: а) крепления скважины обсадными трубами и б) цементирования скважины. К типу вращательного бурения относится также и крелиусное бурение. Или: бурение, при котором инструмент – долото – вращается вокруг оси, совпадающей с осью скважины и одновременно подается на забой с одновременной промывкой скважины.

Бурение скважин гидромониторное (wash boring) – бурение мелких скважин и в породах невысокой крепости, осуществляемое бурами, работающими при помощи гидравлической струи.

Бурение скважин гидроударное (hydro-percussion drilling) – ударно-вращательное бурение скважин с использованием погружного гидроударника, приводимого в действие энергией потока промывочной жидкостью (буровым раствором), нагнетаемой с поверхности насосом по колонне бурильных труб. Или: способ проводки скважин, при котором разрушение породы на забое осуществляется с применением погружных гидравлических забойных машин ударного действия – гидроударников.

Бурение скважин горизонтальное (horizontal drilling) – бурение скважины, которая имеет протяжённую фильтровую зону, соразмерную по длине с вертикальной частью ствола, пробуренную преимущественно вдоль напластования между кровлей и подошвой нефтяной или газовой залежи в определённом азимутальном направлении. Или: вид наклонно-направленного бурения с горизонтальным окончанием ствола скважины.

Бурение скважин дробовое (shot drilling) – колонковое вращательное бурение, в котором в качестве истирающего, режущего и скалывающего материала применяется чугунная дробь вместо алмазов или их суррогатов.Или: разновидность вращательного бурения (при разведке на твёрдые полезные ископаемые): порода (очень прочные изверженные и метаморфические породы) разрушается путём стирания её дробью под специальным буром.

Бурение скважин колонковое (core drilling) – вращательное бурение, при котором разрушение породы производится не по всей площади забоя, а по кольцу с сохранением внутренней части породы в виде керна. Или: бурение скважин, при котором буровое долото выбуривает керн, который извлекается на поверхность. В компоновке нижней части бурильной колонны находится керноприёмная (колонковая) труба, в которую поднимается керн.

Бурение скважин кустовое (cluster [multiple] drilling) – последовательное бурение нескольких наклонных и вертикальной скважин с одной площадки, осуществляемое в условиях заболоченности местности, акватории и т.д., с морских буровых оснований, эстакад, намывных участков и др. Или: сооружение скважин (в основном наклонно направленных и горизонтальных), устья которых группируются на близком расстоянии друг от друга на общей ограниченной площади (основании), а забои вскрывают продуктивные горизонты в заданных точках в соответствии с сеткой разработки.

Бурение скважин многозабойное (multi-hole [branched hole] drilling) – вид наклонно направленного бурения, включающий проходку основного ствола с последующим забуриванием и проходкой в его нижней части дополнительных стволов.

Бурение скважин наклонно направленное (directional drilling) – бурение скважины, которое выполнено под углом к вертикали таким образом, что зона дренирования коллектора находится на некотором расстоянии по горизонтали от устья скважины. Или: способ сооружения скважин с отклонением от вертикали по заранее заданному направлению.

Бурение скважин на равновесии (balance drilling) - бурение с нулевым перепадом давления.

Бурение скважин опорное (stratigraphic well drilling) – бурение глубоких скважин по территории РФ в целях изучения закономерностей пространственного распределения нефтегазоносных фаций, определяющих условия распространения нефтяных и газовых залежей в новых районах, не изученных с помощью бурения. Инициатором и автором метода опорного бурения был акад. И. М. Губкин. Опорное бурение позволяет перейти к плановому систематическому научно обоснованному проведению поисково-разведочных работ на горючие полезные ископаемые. В платформенных областях опорное бурение, как правило, ведут до вскрытия кристаллических пород фундамента, в областях глубокого залегания фундамента – до технически возможной глубины.

Бурение скважинпаронагнетательных (steam injection well drilling) – процесс проводки скважин для нагнетания пара в пласт. При проектировании и строительстве таких скважин должны учитываться их особенности, связанные с работой при высоких температурах.

Бурение скважин при динамическом регулировании давления в кольцевом пространстве (dynamic annulus pressure controlled - DAPC) – бурение скважин в сложных геологических условиях.

Бурение скважин разведочное (test boring, exploratory drilling) – бурение, перед которым стоят задачи оценки промышленного значения месторождений нефти и газа, подготовки запасов углеводородного сырья и накопления необходимых данных для составления проекта разработки отдельных залежей. Или: бурение скважин в целях разведки твердых, жидких и газообразных полезных ископаемых (уголь, железо, медь, нефть, минеральные и пресные воды, газы и т. д.), а также для выяснения прочности грунта для оснований искусственных сооружений: крупных зданий, плотин и т. п. В результате разведочного бурения выясняются форма и размеры залежи во всех направлениях, распределение и качество полезного ископаемого в залежи, его запасы и происхождение, а также изучаются вмещающие породы, спутники полезного ископаемого и признаки, указывающие на нахождение залежи в недрах, которые можно наблюдать на поверхности. В нефтяной промышленности разведочное бурение служит следующим целям: 1) детальное изучение геологического разреза как нефтеносных свит, так и покрывающих их отложений; 2) выяснение структуры данного месторождения.

Бурение скважин реактивно-турбинное (reactive turbo drilling) – способ проходки вертикальных скважин большого диаметра (до 5 м), а также шахтных стволов с применением двух и более турбобуров, соединенных в один агрегат с шарошечными долотами и установленной со смещением относительно оси вращения бурильной колонны.

Бурение скважин роторное (rotary drilling) - бурение с использованием ротора, вращающего колонну бурильных труб и долото.

Бурение скважин роторно-турбинное (rotary turbodrilling) – использование в процессе бурения попеременно роторного и турбинного метода.

Бурение скважин с использованием гибкой колонны НКТ (coiled tubing drilling - CDT) см. Колтюбинг.

Бурение скважин с использованием эрлифта (air lift drilling) - метод бурения, являющийся разновидностью бурения с использованием аэрированных жидкостей, отличается от последнего тем, что воздух в скважину подаётся через отдельный циркуляционный канал на определённой глубине (вводится непосредственно в восходящий поток).

Бурение скважин с местной циркуляцией (local circulation drilling) - метод бурения, применяемый при вскрытии продуктивных пластов с давлением ниже гидростатического, заключающийся в создании местной циркуляции с помощью эрлифта.

Бурение скважин с очисткой забоя воздухом (mist drilling) – метод роторного бурения, при котором в качестве промывочного агента используется воздух (газ).

Бурение скважин с положительным перепадом давления (overbalanced drilling) - бурение при давлении бурового раствора, превышающим пластовое давление, в отличие от balanced drilling и underbalanced drilling.

Бурение скважин с потерей циркуляции (blind drilling, blind hole) - бурение без выхода бурового раствора на поверхность или при нарушении циркуляции бурового раствора.

Бурение скважин с продувкой воздухом (air drilling) - бурение скважин с использованием воздуха вместо бурового раствора в связи с низким пластовым давлением.

Бурение скважин структурное (structure drilling) – является одним из основных методов проверки и уточнения структур, выявленных структурно-геологической, геологической и геофизической съёмками. Структурное бурение осуществляется станками типов АВБ – 100, КАМ – 500, ЗИФ – 1200 и др. Глубины скважин – от 50 до 1000 м; средние глубины структурных скважин составляет 400-500 м. Структурное бурение применяется в районах, закрытых мощной толщей четвертичных отложений, или в районах, в пределах которых на поверхности развиты отложения с плохо выдержанными маркирующими горизонтами, где структур, достаточно надежных для построения структурных карт по данным геологической и геофизической съёмки, не выявлено. Структурное бурение делится по своему назначению на поисковое, картировочное, профильное, параметрическое и собственно структурное

Бурение скважин структурно-поисковое (test drilling) – вид бурения, имеющий целью составление геологических карт (картировочные скважины), изучение структуры залегания пород в недрах (структурные скважины), сейсмические исследования (сейсмические скважины) и поиск нефтяных и газовых пластов, залегающих до глубин 3000 м (поисковые скважины).

Бурение скважин ударное (percussion drilling) - при этом способе скважину выдалбливают в массиве горных пород специальным долотом. Или: метод бурения скважины с помощью ударов специального долота о забой.

Бурениетурбинное (turbo drilling) - бурение с помощью турбобура.

Бурение скважин уплотняющее (infill drilling) - бурение для загущения проектной сетки размещения скважин.

Бурение скважин через колонну труб НКТ (through tubing rotary drilling - TTRD) – бурение с использованиемнепрерывной насосно-компрессорной трубы(coiled tubing).

Бурение скважин эксплуатационное (production drilling) - бурение добывающих, нагнетательных, контрольных и других скважин в соответствии с технологическими схемами (проектами) разработки, с планами опытной и опытно-промышленной эксплуатации.

Категория скважин: опорные, параметрические, структурные, поисковые, разведочные эксплуатационные (оценочные, добывающие, нагнетательные, наблюдательные). А также: специальные (для сбора промысловых вод, ликвидации открытых фонтанов нефти и газа, для водоснабжения и др.). В геологоразведочной и промысловой практике выделяются также скважины: по последовательности ввода их в бурение – независимые, зависимые, опережающие; по достигнутым результатам – выполнившие и не выполнившие своё назначение, продуктивные, непродуктивные и др.

Классификация скважин (well classification) – разделение скважин по их назначению в зависимости от стадии геологоразведочных работ и освоения месторождений: региональных исследований, выявления и подготовки структур, поиска, разведки и разработки месторождений и контроля разработки. Скважины подразделяются на нижеследующие группы (категории).

Скважинаартезианская (artesian well) – буровая скважина, дающая артезианскую (напорную) воду. При большом напоре воды благодаря высокому гидростатическому уровню возникает фонтанирование.

Скважинабуровая (well, hole, borehole) - нефтяная или газовая, - это приблизительно цилиндрическое сооружение в глубь Земли, включающее вертикальную и/или наклонную горную выработку любой направленности в непродуктивной зоне и соединённую с ней выработку любой направленности в продуктивном пласте, крепь в виде обсадных труб и цементных оболочек и фильтр, обеспечивающий гидродинамическую связь скважины с продуктивным горизонтом. Основными элементами скважины являются: устье, забой, ствол, крепь (обсадная колонная и заколонный цементный камень – проф. кольцо), фильтр. По своему назначению скважины бывают: картировочные, структурные, опорные, разведочные и эксплуатационные. Различают также разведочно-эксплуатационные скважины. Устье (mouth, wellhead) – это начало скважины, образованное короткой вертикальной зацементированной трубой - направлением, затем кондуктором и эксплуатационной колонной. 3абой (borehole bottom) – это дно ствола скважины. Ствол (borehole, well bore)- это горная выработка, внутри которой располагаются обсадные колонны, и производится углубление скважины. Цементное проф. кольцо (cement column) – это цементная колонна, сформированная в заколонном пространстве.

Скважинавертикальная (vertical well) – скважина, пробуренная без отклонения от вертикали.

Скважинадвуствольная (dual-bore [coupled] cluster) – две наклонно направленные расходящиеся скважины, пробуренные одной буровой установкой.

Скважинаконтрольная (control well) – скважина, которая предназначена для наблюдения за положением подземных вод, а также изменением пластового давления, температуры, нефтегазоводонасыщенности пластов, перемещением водонефтяного контакта и газонефтяного контакта и др.

Скважинанаблюдательная (observation well) – в нефтяной промышленности – специальная скважина, пробуренная в пределах залежи, обычно с неперфорированной колонной (реже не обсаженная или обсаженная неметаллическими трубами) в интервале исследования, предназначенная для периодического контроля нейтронными методами за изменением положения водонефтяного контакта, перемещением нагнетаемой воды или другого рабочего агента, изменением нефтегазонасыщенности пластов. В газовой промышленности - специальная скважина, которая вскрывает горизонт в пределах газонасыщенной части, но в течение продолжительного времени не эксплуатируется и служит для точных замеров давлениям и определения продвижения контакта газ-вода (или газ – нефть и нефть – вода при наличии нефтяной оторочки).

Скважинанагнетательная (injection [input] wells) – специальные скважины, предназначенные для нагнетания воды (газа) либо в законтурные зоны (газовую шапку) нефтяных залежей при осуществлении методов поддержания давления, либо по всей нефтеносной площади залежи при вторичных методах добычи нефти.

Скважинаопорная (stratigraphic wells) — глубокие скважины, проводимые в районах, не изученных с помощью бурения, и имеющие своей задачей изучение геологического строения недр в целях определения направления поисково-разведочных работ для подготовки резервных запасов нефти и газа. Закладываются как в платформенных, так и в геосинклинальных областях с целью изучения закономерностей пространственного распределения нефтегазоносных фаций, определяющих условия распространения нефтяных и газовых залежей в пределах структур I и II порядка.

Скважинаоценочная (reservoir evaluating well) - специальная скважина, пробуренная обычно по особой технологии с отбором керна из продуктивных пластов и проведением необходимого комплекса электрометрических промыслово-геофизическнх исследований. Она предназначена для определения начальной, текущей или остаточной нефтегазонасыщенности пласта и затем используется для других целей.

Скважинапоисковая (wildcat well) – скважина, бурение которой ведётся на значительном расстоянии от какой-либо продуктивной скважины и преследует цель установить наличие ещё не открытой залежи углеводородов.

Скважинапьезометрическая (pressure observation [piestic] well) - специальная реагирующая скважина, предназначенная для постоянного наблюдения в какой-либо части структуры за изменением давления в пласте.

Скважинасверхглубокая (ultradeep well) - скважины глубиной более 6000 м, однако это понятие зависит от развития науки и производства, и с их прогрессом понятие изменяется – глубина возрастает; самая глубокая в мире скважина – наша, отечественная Кольская №3, глубиной почти 13000 км.

Скважинаструктурная (structure well) — буровая скважина, пробуренная в целях изучения геологического строения до намеченной глубины в исследуемом месте. С. с. обычно бурят до глубины 300—400 м, иногда и более, при небольшом диаметре. При структурном бурении необходимо получать максимальное количество керна для всестороннего изучения отложений, слагающих данную площадь.

Скважинаэксплуатационная (producing [development] well) – скважина, предназначенная для добычи нефти и газа.