И так что же такое бурение? Сегодня поговорим о бурении нефтяных скважин.
Бурением скважин называют воздействие специальной техники и оборудования 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 проведения таких работ образуется цилиндрическая пустота в виде прямого ствола которая называется - скважиной.
Скважины могут иметь различные диаметры и быть различными по своему устройству. Скважины различаются как по назначению, так и по своему функционалу. Но следует иметь ввиду, что ствол всегда меньше параметра длины. Скважина берёт своё начало на поверхности почвы. Строение скважины состоит состоит из: стен, которые, называемых стволом, а так же дна скважины, называемым - забоем.
Ключевые этапы проведения работ по бурению скважин.
Хочу обратить ваше внимание на то, что если для бурения достаточно лёгких скважин, ну например скважина на воду, может быть использовано среднее и легкое оборудование. Например буровая установка на базе автомобиля или вообще ручной бур.
То техника, применяемая для бурения нефтяной скважины, в основе своей используется тяжелая и специальная.
И так, сам процесс бурения скважины делится на следующие этапы, это:
- Транспортировка и доставка техники и оборудования на участок непосредственного проведения буровых работ.
- Собственно, само бурение шахты. Уже этот один процесс, так же включает в себя ещё несколько работ, основной из которых является – углубление ствола, для чего используется регулярное разрушение и промывание породы.
- Укреплению ствола, этому этапу уделяется особое внимание. Эти работы выполняются для того, чтобы не произошло разрушения ствола скважины. В случае разрушения ствола, может образоваться засор. Именно по этому пласты породы обязательно укрепляют, прокладывая специальную колонну из соединенных между собой обсадных труб. Место между трубой и породой при этом закрепляется цементным раствором. Данная операция называется - тампонированием.
- Освоение - это завершающая работа. При проведении освоения, вскрывается последний пласт породы. При этом этапе, происходит формирование призабойной зоны. Кроме этого, проводится так же и перфорация шахты и отвод жидкости.
Подготовительные работы, при организации площадки.
Для непосредственной организации процесса бурения нефтяной скважины, конечно же требуется провести подготовительный этап. Особенно важен этот этап, если разработка планируется в области лесного массива.
При этом стоит обратить внимание на то, что помимо оформления основной технической и разрешительной документации, буровой организации, в обязательном порядке, придётся заручиться согласием на проведение работ, на данном указанном участке в лесхозе.
Подготовка участка включает следующие действия:
- Организация просек и вырубка деревьев на участке проведения работ.
- Разбитие зоны участка на отдельные части земли.
- Составление общего плана работ.
- Создание вахтового поселения, для размещения сотрудников.
- Подготовка основания для буровой станции.
- Проведение разметки на месте проведения работы.
- Подготовка и изготовление фундамента для установки топливных цистерн и склада с горючими материалами.
- Обустройство складских помещений, а так же сам завоз, настройка и отладка оборудования.
После проведения указанных работ происходит подготовка и наладка оборудования, непосредственно применяемого для бурения нефтяных скважин.
В этот этап входят следующие процессы:
- Монтаж - установка и отладка и проверка техники.
- Прокладка линий снабжения электроэнергией.
- Монтаж оснований и вспомогательных элементов буровой вышки.
- Сама монтаж и установка вышки, а так же подъем на нужную высоту.
- Отладка и проверка всего сопутствующего оборудования.
После того, как оборудование применяемое для бурения нефтяных скважин будет подготовлено к эксплуатации, специальная комиссия должна выдать заключение о том, что техника на участке проведения работ, находится в исправном состоянии и полностью готова к работе, а эксплуатирующий указанную технику персонал обладает достаточными знаниями в области правил техники безопасности при проведении указанных работ и эксплуатации имеющегося оборудования.
При этом обязательно, при проведении проверки указывается, правильную ли конструкцию имеют применяемые на участке проведения работ осветительные приборы (которые должны иметь взрывозащищённый корпус), а так же установлено ли по глубине шахты освещение, с применением напряжения 12В. При этом, по имеющимся нарушениям выносятся замечания, которые требуется устранить.
Так же, ещё до начала непосредственно работ по проведению бурению скважины устанавливается шурф, завозятся трубы применяемые для укрепления бурового ствола, бурильные трубы, различного сортамента, включающие в себя как СБТ, так и ТБТ, УБТ и Ведущие Бурильные Трубы (квадраты), долота, малая специальная техника, применяемая для вспомогательных работ, обсадные трубы, а так же оборудование и приборы для измерений параметров в ходе бурения. Обязательно проводятся работы по обеспечению бесперебойного водоснабжения.
Сама буровая площадка обычно содержит: места для проживания персонала и рабочих (обычно это вахтовые вагончики), специальные и технические помещения, лабораторию проводящую анализ проб почвы, а так же получаемых результатов, склады для инвентаря и малого рабочего инструмента, места ждя хранения средства для медицинской помощи и средства безопасности.
Особенности при проведении работ по бурению нефтяной скважины.
После проведения работ по установке и монтажу площадки, начинаются работы по переоснащению талевой системы, в ходе которых монтируется оборудование, а также производится испытание механических средств.
Сам процесс забуривания, открывает установка мачты. При этом следует внимательно следить за тем, чтобы направление не расходилось с осевым центром вышки.
После проведения работ по центровке, происходит создание скважины под направление. Для чего применяется установка трубы для усиления ствола и заливка начальной части цементом. После выполнения указанных работ, происходит дальнейшая центровка между вышкой и роторными осями.
Бурение под шурф осуществляется в центре ствола, и в процессе этой работы, при помощи труб производится обсадка. При проведении бурения шурфа применяется турбобур, скорость вращения которого регулируется посредством удержания с помощью каната, который фиксируется на самой вышке. Другая часть каната удерживается физически.
После проведения подготовительного этапа, обычно за пару-тройку суток до непосредственного запуска буровой установки, происходит финальный, предпусковой сбор администрации: технологов, геологов, инженеров, бурильщиков.
К вопросам осуждаемым администрацией относятся:
- Схема залегания пластов на нефтяном месторождении: слой глины, слой песчаника с водоносами, слой нефтяных залежей.
- Конструктивно-технические особенности скважины.
- Состав горной породы в точке исследований и разработок.
- Максимальный учет возможных возникающих трудностей и прочих, осложняющих работу факторов, влияющих на сроки проведения работ при бурении нефтяной скважины в конкретном случае.
- Рассмотрение-обсуждение и анализ карты представленных нормативов.
- Обязательное рассмотрение вопросов, связанных с безаварийной эксплуатацией и проводкой.
Основные требования (Документы и оборудование)
Непосредственный процесс бурения нефтяной скважины может начаться только после оформления ряда документов, к которым относятся:
- Разрешение начала эксплуатации буровой площадки.
- Карта нормативов.
- Журнал по согласованным растворам, применяемым для бурения конкретной скважины.
- Журнал по обеспечению производственной охраны труда при проведении работ.
- Учет функционирования дизелей.
- Вахтовый журнал.
Механическое оборудование и расходные материалы, используемые в процессе проведения буровых работ в себя включают:
- Оборудование для цементирования, а так же сам цементный раствор.
- Оборудование для обеспечения безопасности.
- Каротажные механизмы.
- Техническая вода.
- Реагенты для различных целей.
- Питьевая вода
- Бурильные и обсадные трубы
- Площадка для посадки вертолёта..
Существующие типы скважин
В процессе проведения работ по бурению нефтяной скважины, в горной породе формируется шахта, которую проверяют на наличие нефти либо газа посредством перфорации ствола. При которой производят стимуляцию притока искомого вещества из продуктивной области. После проведения указанных работ, происходит демонтаж бурового оборудования и техники, скважина пломбируется с указанием даты начала и окончания бурения. После чего производятся работы по вывозу мусора.
При начале процесса бурения обычно диаметр ствола составляет до 90 см, а к концу может доходить до 16,5 см.
Работы по строительству скважины производятся в несколько этапов:
- Непосредственное углубление дна скважины, для чего применяется буровое оборудование, которое размягчает и разрушает породу.
- Удаление удалении породы из скважины
- Укрепление и цементирование ствола скважины при помощи обсадных труб и цементного раствора.
- Исследование полученных результатов бурения, в ходе которых выявляются продуктивные слои расположения нефти.
- Спуск и цементирование глубины.
Сами скважины обычно отличаться по заглубленности, а так же делятся на следующие разновидности:
- Небольшие скважины (имеющие заглубление до 1500 метров).
- Средние скважины (имеющие заглубление до 4500 метров).
- Углубленные скважины (имеющие заглубление до 6000 метров).
- Сверхуглубленные скважины (имеющие заглубление более 6000 метров).
Само бурение скважины представляет собой - измельчение цельного пласта породы долотом. Измельчённые части породы удаляют посредством вымывания специальным раствором, так же глубина шахты делается больше, в случае разрушении всей забойной площади.
Поговорим о проблемах которые могу возникнуть в ходе бурения нефтяных скважин
В ходе проведения работ по бурению скважин иногда приходится сталкиваться с рядом технических проблем. Эти возникающие трудности замедляют или делают практически невозможным дальнейшее проведение работ.
К таким проблемам относятся:
- Обвалы или разрушение ствола шахты.
- "Поглощение", то есть уход в почву жидкости для промывки (применяемой для удаления частей породы из скважины).
- Аварии бурового оборудования
- Промывы или слом или обрыв бурового инструмента/буровой колонны
- Ошибки при проведении работ по бурению.
Обвалы стенок, чаще всего, происходят тогда, когда горная порода обладает нестабильной структурой. Главным признаком обвала является увеличение давления. Это вызвано тем, что жидкость применяемая для промывки начитает иметь большую вязкость, в следствии повышенного числа кусков породы выводимых на поверхность.
"Поглощение" - чаще всего случается, когда залегающий ниже пласт фактически целиком забирает весь раствор в себя. Чему способствует пористая система или высокая степень впитываемости.
В процессе проведения буровых работ- снаряд, который движется по часовой стрелке, доходит до места забоя и поднимается обратно. Проведение скважины доводят до коренных пластов, в которые происходит врезка до 1,5 метра. Для того, чтобы предотвратить размывание скважины, в её начало погружают трубу, которая служит средством проведения промывочного раствора напрямую в желоб.
Буровой снаряд и шпиндель могут вращаться с разной скоростью и частотой; данные показатели зависят от того, какие виды горных пород требуется пробить, а так же от того, какой диаметр коронки будет сформирован. Скорость вращения контролируется с помощью регулятора оборотов, который и регулирует уровень нагрузки на коронку, применяемую при для бурения. В процессе проведения работ и создается требуемое давление, оказываемое как на стены забоя, так и на резцы самого снаряда.
Работы по проектированию бурения скважины
Перед началом работ создания нефтяной скважины, в обязательном порядке составляется проект в виде чертежа, в котором излагаются следующие аспекты:
- Свойства обнаруженных горных пород (устойчивость к разрушению, твердость, степень содержания воды и т.д.).
- Предполагаемая глубина скважины, а так же угол ее наклона.
- Диаметр шахты в конце. Это очень важный параметр для определения степени влияния твердости горных пород.
- Метод бурения который будет применяться при создании скважины.
Ещё раз обратим внимание на то, что непосредственное проектирование нефтяной скважины, прежде всего, необходимо начинать с определения глубины, а так же конечного диаметра самой шахты. Кроме этого, следует учитывать уровень бурения и конструктивные особенности применяемые про строительстве скважины. Для разрешения указанных вопросов необходим - геологический анализ.
Используемые методы бурения
Создание скважины для добычи нефти обычно осуществляться следующими 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.
Ударно-канатный метод - относится к наиболее известным и проверенным методам. Используя эту технологию шахту пробивают ударами долота, производимых с определенной периодичностью. Удары производятся посредством влияния веса долота и утяжеленной штанги. Поднятие оборудования производится балансиром оборудования для бурения.
Работа с применением роторных механизмов - основывается на вращении механизма при помощи ротора, установленного на устье скважины через бурильные трубы, которые осуществляют функцию вала. В основном применяется для бурения скважин малого диаметра. При этом, роторный привод соединен с карданом и лебедкой, что позволяет контролировать скорость, с которой вращаются валы.
Бурение скважины с использованием забойного мотора - 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.
Бурение турбинного типа - подразумевает собой использование "Турборура" - особого механизма, который преобразует энергию гидравлики в давлении раствора в механическую энергию, обеспечивающую вращение.
Сам процесс бурения нефтяной скважины цикличен, он состоит из опускания и подъема колонны в шахту, а также удерживание колонны на весу.
Колонна представляет из себя сборную конструкция из бурильных труб, которые соединяются друг с другом посредством специальных замков. Главной задачей колонны является передача различных типов энергии к долоту, которое расположено в самом низу колонны. Тем самым осуществляется движение, приводящее к углублению и разработке скважины.
