1.Сутність технологічних процесів буріння свердловин

Для розкриття нафтового чи газового пласта та видалення копалин на поверхню землі в земній корі бурять СВЕРДЛОВИНИ, що представляють собою циліндричні гірські виробки в земній корі з відносно малим діаметром у порівнянні з глибиною. Початок її на поверхні землі називається УСТЯМ, дно свердловини – ВИБОЄМ. Свердловини в залежності від цільового призначення підрозділяються на наступні категорії: опорні, параметричні, структурні, пошукові, розвідницькі та експлуатаційні.

Процес буріння полягає в послідовному руйнуванні гірських порід спеціальним інструментом – долотом з наступним виносом розбурених часток на поверхню землі.

Які ж існують способи буріння свердловин?

Відомо кілька способів буріння свердловин :

- ударне;

- обертальне (роторне);

- турбінне;

- електробуріння;

- планетарне.

Розглянемо коротко сутність способів буріння свердловин і технологію буріння нафтових свердловин.

1)Ударне буріння - старий метод, яким користувалися до середини минулого століття, тому що буріння йшло повільно і полягало в довбанні породи. Так, наприклад, у Баку свердловину глибиною в 600 м. бурили 2,5 роки.

2) Обертальне буріння (обертально-роторне). Свердловину бурять за допомогою спеціального долота, що обертається разом з бурильними трубами і руйнує пластові породи. Недоліками обертально-роторного буріння є громіздкість системи : довжина нагвинчених труб- 3-6 км., важить кожна труба 250 тонн, отже, виникає вага обертання, труби при терті об стінки свердловини зношуються.

3)Турбінне буріння. У 1922 році академік Капелюшников сконструював турбобур, що представляє собою гідравлічну турбіну, що міститься на нижнім кільці колони бурильних труб (тобто двигун перенесений до вибою свердловини і встановлюється над долотом). Турбіна приводиться до руху глинистим розчином і свій обертальний рух передає долоту. Таким чином, бурильні труби не беруть участь в обертанні, а тільки необхідні для підведення глинистого розчину в турбоапаратуру. Число аварій із трубами зменшується і швидкість проходки свердловин набагато зростає . Наприклад, одним верстатом можна пробурити за 30 днів свердловину глибиною до 3500 м. і більш.

4) Електробуріння. Відрізняється від турбобуріння тим, що долото приводиться в рух не гідравлічною турбіною, а електромотором, що також міститься на кінці бурильних труб у вибою. Струм до електромотора підводиться по проводах, що проходять усередині бурильних труб.

5) Планетарне буріння. У 1958 році в Азербайджанському інституті нафтового машинобудування розроблена установка, де замість одного долота використовують два маленьких, котрі приводяться в рух турбобуром або електробуром.

Розглянемо технологічний процес буріння свердловин на прикладі обертально-роторного буріння, при якому гірські породи руйнуються при безупинному обертанні долота.

Для цього спочатку розглянемо основне технологічне обладнання, яке експлуатується як в усті так і у вибої свердловини.

Бурова установка містить наступні елементи:

- основний двигун - двигуни внутрішнього згоряння на дизельному паливі знаходяться над устям свердловини;

- бурова вишка - головне спорудження свердловини (висока і міцна конструкція для спускання та підйому устаткування в свердловину, висота вишок до 50 м і вище. Чим більше вишка, тим довшу “свіча” бурильних труб (“свіча”- це ланка з 2-3х чи 4х труб у 25-30 м.) можна опускати в свердловину і піднімати з неї (для заміни долота, проведення ремонтних робіт).

• устаткування для спуско-підйомних операцій, до якого входить:

лебідка, що піднімає й опускає важкі вантажі за допомогою дротового каната, намотаного на барабан; талева система, що включає два блоки: кронблок (нерухомий, що знаходиться на верхній частині вишки) і талевий блок, що переміщається уверх-вниз по вишці під час навинчування-розвинчування труб і талевий канат, що представляє собою міцний дротовий трос, що використовується при бурінні свердловини для підйому чи спускання бурового устаткування масою кілька десятків тонн).

-бурові насоси (двоциліндрові чи трициліндрові, що використовуються для забезпечення циркуляції великої кількості бурового розчину (19-44 л/с) по бурильних трубах через насадки на долоті і назад на поверхню).

-блок для приготування та очищення промивного (бурового)розчину,

який постійно циркулює по свердловині.

-устаткування проти викидів– герметизируючий пристрій, що установлюється на устя свердловини для запобігання викидів, перекриває та герметизує устя свердловини при наявності чи відсутності в ній бурильних труб. Устаткування проти викидів включає хрестовину та плашечні (2-3) і один універсальний превентори, що представляють собою корпус прямокутного перетину, усередині якого розміщені плашки з ущільнювачами, а до бокових кришок приєднані гідроциліндри для привода плашок).

- ротор, що служить для передачі обертального руху через підшипники ведучій і бурильним трубам, а також долоту;

- ведуча труба (верхня) бурильної колони, що служить для з'єднання бурильного інструмента з комплексом наземного устаткування, має квадратний чи багатогранний перетин. Ця труба проходить через квадратний отвір ротора бурильного верстата. Основною функцією ведучої труби є передача руху бурильній колоні, а також подача бурильного розчину по бурильних трубах до долота:

- вертлюг, установлений над ведучою трубою, що з'єднує з нерухомим бу-

рильним гаком, виключає передачу обертального руху від ведучої труби чи бурильної колони до талевого каната і забезпечує подачу промивного розчину під тиском усередину бурильної колони.

- бурильна колона, що служить засобом передачі обертального руху доло

ту, а також каналом для подачі бурового розчину.

• долото - обертається разом з колоною бурильних труб за допомогою бурильного верстата, установленого над устям свердловини, по своїй конструкції долота бувають різні, найбільше застосування знайшло долото трьохшарошечне.

Таким чином, сутність технологічного процесу буріння свердловин полягає в тому, що двигун, установлений на підлозі вишки, приводить в обертання ротор, який через штангу передає обертання всій колоні бурильних труб з долотом.

Необхідний тиск долота на розроблювальну породу забезпечується вагою бурильного інструмента, який крім долота включає колону бурильних труб з підвищеною товщиною стінок, що забезпечують задане навантаження на долото і попереджують скривлення свердловини при проходці.

Під час буріння у свердловині здійснюється безперервна циркуляція бурового розчину.

ФУНКЦІЇ БУРОВОГО РОЗЧИНУ

- охолодження долота і змащення його зубців;

-змащення й охолодження бурильної колони;

-контроль пластового тиску ;

-винос шламу із свердловини;

-збереження стійкості стінок свердловини.

Для промивання свердловин використовують воду і різні розчини (глинисті, глинясто-вапняні, емульсійні, аераційні і т.д.) Широко використовується продувка свердловин природнім газом або повітрям.

Промивний розчин характеризується наступними параметрами: густиною, в'язкістю, водовіддачею та ін, які істотно впливають на процес буріння. Недостатня густина розчину не забезпечує потрібного протитиску на продуктивний пласт, що може привести до викиду й аварійного фонтанування свердловини. З іншого боку, збільшення густини розчину веде до збільшення його в'язкості, що викликає ріст гідравлічних опорів у стовбурі свердловини, погіршення циркуляції і зниження продуктивності турбобура.

Для збільшення густини розчину використовують добавки (утяжелители) з тонкорозмелених важких мінералів: бариту, гематиту, крейди, магнетиту й ін.

Для запобігання від обвалів стінок свердловин і роз'єднання пройдених нафтових (газових) і водяних пластів стовбур свердловини закріплюється обсадними колонами, а кільцевий зазор між ними і стінкою цементується.

. ВИСНОВОК: Таким чином, буріння нафтогазових свердловин є складним технологічним процесом, що пов'язаний із застосуванням складного технологічного обладнання, яке експлуатується в умовах підвищеної пожежовибухонебезпеки, що обумовлюється обертанням горючих речовин і матеріалів та великою імовірністю виникнення аварійних ситуацій.