Поскольку приходится постоянно работать с керном крайне желательно понимать как вообще происходит процесс бурения и какие его разновидности применяются, а также вообще когда бурение необходимо, а когда нет. Впервые я познакомился с бурением на примере учебной нефтяной скважины полигона Тюменского нефтегазового университета, где меня даже посвятили в нефтяники, обмазав "чёрным золотом".
Сперва стоит разобраться, в каких случаях и зачем бурятся скважины. По назначению выделяют несколько категорий скважин: разведочные, эксплуатационные, нагнетательные (по сути это подвид эксплуатационных) и наблюдательные.
1. Разведочные
Назначение: поиск и разведка полезных ископаемых (вопреки распространённому мнению - не только нефти и газа, а любых). Некоторые группы разведочных скважин по назначению:
- Опорные - для установления направления поисков в районах, где ещё не проводились геологические изыскания;
- Структурные - для уточнения геологического строения ключевых или наиболее перспективных участков;
- Поисковые - для открытия новых перспективных месторождений или при поиске новых нефтеносных пластов на месторождениях, которые уже разрабатываются;
- Оконтуривающие - для доразведки и оконтуривания залежей конкретных рудных тел на уже открытых месторождениях.
2. Эксплуатационные
Назначение: добыча полезных ископаемых: флюидов (воды, рассолов, нефти, горючего газа и др.) или строительных материалов, например песка, гравия. Такие эксплуатационные скважины называют добычными;
Также выделяют опережающие эксплуатационные - их бурят на разрабатываемую или подготовленную к опытной эксплуатации залежь нефти, чтобы уточнить параметры и режим работы пласта, выявить и уточнить границы обособленных продуктивных участков и оценить их выработку.
3. Нагнетательные
Назначение: поддержание пластового давления в эксплуатируемом пласте с помощью закачки в него воды, газа или других агентов (речь идёт о нефтяных и газовых скважинах). Некоторые задачи нагнетательных скважин:
- при разработке нефтяных, газоконденсатных и других месторождений - поддержание пластового давления и регулирование темпов отбора полезных ископаемых;
- для подачи в нефтяные пласты рабочих агентов, способствующих более полному вытеснению нефти, обеспечивающих внутрипластовое горение.
4. Наблюдательные
Назначение: систематическое наблюдение за изменением давления и других параметров в процессе эксплуатации пласта. К наблюдательным относятся пьезометрические и контрольные скважины - они предназначены для определения пьезометрического уровня флюида в пласте и контроля за изменением этого уровня в процессе эксплуатации.
В зависимости от назначения скважины и целого ряда сопутствующих факторов каждый раз выбирают оптимальную схему и методы бурения. В целом способы бурения можно разделить на: (1) механические, (2) немеханические и (3) комбинированные (включающие в себя два предыдущих).
1. Механические методы
Основаны на разрушении горной породы силовым воздействием на неё специального породоразрушающего инструмента - долота.
Некоторые механические методы бурения:
- Вращательное бурение. Разрушающее усилие создаётся непрерывным вращением долота с приложением осевой нагрузки. Примеры: роторное, турбинное, объёмное бурение.
- Ударное бурение. Разрушающее усилие создаётся воздействием ударов породоразрушающего инструмента. Примеры: ударно-канатное, ударно-штанговое бурение.
- Ударно-вращательное бурение. Разрушающее усилие создаётся в результате совместного воздействия ударов и вращения инструмента.
2. Немеханические методы
Разрушение породы происходит без непосредственного контакта инструмента с ней под влиянием тепловых, электрических, высокочастотных электромагнитных и других полей.
Некоторые немеханические методы бурения:
- Гидравлическое бурение. Порода разрушается мощным струйным потоком жидкости под высоким давлением;
- Термическое бурение. Термическое воздействие на породу приводит к её оплавлению или выгоранию;
- Электрофизическое бурение. Использует высокочастотное электрическое воздействие для разрушения породы;
- Взрывоударное — горная порода разрушается под воздействием сил взрыва в забое;
- Химическое — порода разрушается под действием реагентов, вступающих с ней в химическую реакцию.
Как происходит выбор метода бурения?
Выбор метода бурения зависит от конкретных задач, характеристик месторождения и технических возможностей. Также учитывают:
- Тип грунта. Например, для песчаных и глинистых грунтов подходит шнековое бурение, для скальных пород — роторное.
- Глубину скважины. Для мелких скважин достаточно ручного или шнекового бурения, для глубоких — роторного.
- Экономическую целесообразность. Метод должен соответствовать не только техническим требованиям, но и экономической целесообразности.
Таким образом, в статье приведены фактурные данные о разновидностях скважин и применяемых методах бурения, среди которых выделяют всего два: механическое и немеханическое, конкретный метод бурения определяется целым набором взаимосвязанных факторов. Сами же скважины классифицируются сугубо по целевому назначению.