В обычной жизни мы довольно часто сталкиваемся с термином скважина. И речь в основном идёт о скважинах для добычи воды в саду, на даче, в деревне. Для добычи нефти и газа, так же, как и для добычи воды используются скважины – так называемые нефтяные (газовые) или эксплуатационные скважины. Можно ли добывать нефть без скважины, чем отличаются водяные и нефтяные скважины, что из себя представляет нефтяная скважина, и как она строится, – разберёмся в этом вопросе подробнее.
Строительство скважин для добычи нефти и газа началось относительно недавно, чуть более 100 лет назад.
Если верить историкам, нефть «добывали» еще несколько веков назад до нашей эры, и процесс добычи заключался в том, чтобы выкопать яму глубиной несколько метров и вычёрпывать оттуда ведрами (бурдюками) нефть.
И этот способ добычи можно было встретить довольно часто еще каких-то 50 лет назад. Сегодня такой способ добычи уже практически нигде не используется.
И связано это с двумя факторами:
- потребление нефти за последние 100 лет выросло в 5000 раз. Связано это было в первую очередь с появлением и распространением двигателей внутреннего сгорания на рубеже 19 и 20 веков;
2. нефть в подавляющем большинстве находится в так называемых ловушках глубоко под землей на глубине 800 и более метров.
Нефти на малых глубинах, откуда ее можно было бы добывать с помощью колодцев, мало, и уже в начале 20 века её стало не хватать.
Необходимо было переходить к добыче более глубокой нефти. Эти два фактора однозначно определили, что добыча нефти в тех объемах, которые потребляет человечество, без строительства скважин невозможна.
С этого времени и начали появляться скважины, предназначенные для добычи нефти с глубины на поверхность. Первые скважины по конструкции были очень простыми, напоминали сегодняшние скважины для добычи воды, а сооружались они примитивными по сегодняшним меркам техническими приспособлениями.
Что же такое скважина?
В узком понимании этого слова в литературе существует такое определение скважины:
- это цилиндрическая горная выработка (отверстие) в земной коре, которая строится специальными приспособлениями, без спуска в нее человека, у которой диаметр в десятки раз меньше ее длины.
У любой скважины выделяют такие элементы как:
- устье – поверхность пересечения скважины и земной поверхности – начало скважины;
- ствол скважины – пространство без горной породы в земной коре, ограниченное цилиндрической поверхностью – стенкой скважины, устьем и забоем;
- забой – поверхность, разделяющая горные породы и ствол скважины снизу – дно скважины.
Приведенное выше определение и элементы скважины в общем понимании одинаково подходит как для нефтяной скважины, так и скважины для добычи воды.
В чем же тогда отличие этих скважин друг от друга?
Самое главное отличие связано с тем, что нефтяные скважины в десятки раз длиннее, чем водяные скважины. Как следствие, они имеют более сложную конструкцию: не всегда удаётся бурить дальше без закрепления уже пройденного участка, иначе стенки уже пробуренной скважины могут просто обвалиться.
Сегодняшняя нефтяная скважина представляет из себя ступенчатую конструкцию «труба в трубе», где самая большая по диаметру труба спускается на самую малую глубину и далее, по мере углубления скважины уменьшается диаметр спущенных труб.
Сегодняшняя нефтяная скважина – это не просто цилиндрическое отверстие, как это можно сказать о водяной скважине, это целое капитальное сооружение в земной коре, состоящее из следующих конструктивных элементов:
- собственно, сами отверстия в земной коре различного диаметра;
- спущенные в эти отверстия обсадные трубы;
- цементный камень, заполняющий пространство между обсадной трубой и стенками скважины;
- «фильтр» – участок спущенных труб в интервале продуктивных пластов с отверстиями, позволяющими нефти проходить из пласта внутрь обсадной трубы – в скважину.
Информация о том, что собой представляет нефтяная скважина, из каких конструктивных элементов она состоит, называют конструкцией скважины.
Каждая обсадная труба, спущенная в скважину, имеет свое функциональное назначение и название.
По порядку, начиная с устья скважины идут:
1) Направление – самая первая, самая большая по диаметру и самая короткая обсадная колонна – служит для предупреждения размыва и обрушения горных пород вокруг устья. Одновременно направление обеспечивает связь скважины с системой очистки бурового раствора.
2) Следующая колонна, называемая кондуктором, предназначена для укрепления неустойчивых и/или мёрзлых пород (100–700 м), и изоляции верхнего пресноводного комплекса для исключения его загрязнения.
3) Последняя обсадная колонна, спускаемая в скважину, называется эксплуатационной. Соответственно она имеет наименьший диаметр из всех колонн и наибольшую глубину спуска, ее внутренняя полость служит герметичным каналом для соединения продуктивного пласта с устьем скважины.
4) Между эксплуатационной колонной и кондуктором могут быть установлены другие обсадные колонны, называемые промежуточными, и предназначенные для предупреждения (или ликвидации) осложнений, возникающих при углублении скважины.
Как же строится современная нефтяная или газовая скважина?
Вначале в земле с помощью породоразрушающего инструмента (долота), опускаемого на бурильных трубах, пробуривается отверстие (более правильно – горная выработка) глубиной от 50 до 100 м большого диаметра (около полуметра).
Далее в это отверстие опускается колонна стальных труб чуть меньшего диаметра.
Пространство между стенкой скважины и трубой заполняется цементным раствором.
Первая колонна готова – называется она «направление».
Далее внутрь этой колонны на бурильных трубах опускается породоразрушающий инструмент меньшего диаметра и проделывается отверстие в земной коре под первой колонной уже на глубину до 1000 метров.
В проделанное отверстие с устья скважины спускают колонну обсадных труб. Пространство между стенками скважины и обсадной колонной, а также между наружной стенкой второй колонны и внутренними стенками первой колонны также заполняют цементом.
Вторая колонна называется кондуктором.
И этот процесс повторяется, пока не будет спущена последняя – эксплуатационная колонна, которая и будет являться тем каналом, по которому нефть будет подниматься из пласта на поверхность.
Как известно, строительство нефтяных и газовых скважин осуществляется не только на суше. Мы довольно часто слышим о так называемых «морских» скважинах.
Принцип строительства скважины при бурении на море остаётся таким же, поинтервально один за другим бурятся отверстия различного диаметра, в которые спускаются и цементируются обсадные трубы. Однако можно выделить два существенных отличия строительства скважины на море, связанных с тем, что между поверхностью земли и буровым оборудованием находится толща воды:
- наличие водоотделяющей колонны (райзера), находящейся между устьем скважины на дне и плавающей буровой установкой;
- наличие на дне устьевого оборудования для обвязки и управлением скважиной.
Таким образом, мы узнали, что представляет собой нефтяная или газовая скважина, и как она строится. А на этом у меня всё, спасибо, что дочитали статью до конца. До новых встреч!
