2.2. Конструкція свердловин

Під конструкцією свердловини розуміють схему її будови, що включає в себе сукупність даних про кількість та інтервали спуску обсадних колон, діаметри обсадних колон та стовбура свердловини під кожну з колон та інтервали цементування.

Перша труба або колона труб, яка служить для попередження розмиву порід, що залягають близько до денної поверхні, розмежування стовбура свердловини, що споруджується в акваторії водного басейну, від навколишніх вод і для з'єднання гирла з очисною системою бурової установки, називається направленням.

Колона труб, що спускається в свердловину після направлення і яка служить для закріплення її стінок в недостатньо стійких породах і перекриття зон ускладнень, а також для ізоляції горизонтів, що вміщують артезіанські та лікувальні води, називається кондуктором.

Колона труб, що служить не лише для закріплення стінок свердловини та ізоляції нафтогазоводоносних горизонтів, а також служить каналом для транспортування з продуктивного пласта рідини або газу чи закачування в пласт рідини (газу), називається експлуатаційною.

Колони труб, що встановлюються між кондуктором і експлуатаційною колоною, називають проміжними. Їх спускають для перекриття нестійких порід, що залягають на значній глибині, ізоляції продуктивних горизонтів, розміщених набагато вище проектної глибини, ізоляції зон можливих ускладнень та для інших цілей. Проміжна колона може бути відсутня, або їх бути одна і більше.

Верхній кінець колони обсадних труб встановлюють на гирлі свердловини, або – на значній глибині від гирла. Такі колони називають потайними (хвостовиками).

Частина колони, яка складається з труб з отворами по бічній поверхні, або в якій після спуску в свердловину роблять отвори шляхом перфорації, називається фільтром.

Конструкцію свердловини позначають схематично (рис. 2.3).

а – з проміжною колоною; б – з потайною проміжною колоною (хвостовиком); в – з комбінованою експлуатаційною колоною.

Рис. 2.3. Схема конструкції свердловини.

3. Основні складові та техніко-економічні показники будівництва свердловин

3.1. Основні складові процесу будівництва свердловин

Будівництво свердловин включає в себе такі етапи:

1. Підготовчі роботи, виконані до будівництва вишки і монтування обладнання (розчищення площі; планування, риття траншей, прокладання водопроводу і т. п.);

2. Вишкомонтажні роботи (будівництво або перетягування вишки, монтування бурового обладнання, встановлення його на фундамент);

3. Підготовчі роботи до буріння (обкатування змонтованого обладнання, оснастка талевої системи і т. д.);

4. Буріння та кріплення свердловини (проходження стовбура, вимірні роботи, спуск в свердловину обсадних колон та їх цементування);

5. Випробування свердловин на продуктивність;

6. Демонтування обладнання (розбирання вишки, роз'єднання блоків обладнання, підготовка його до перетягування на новий об'єкт).

Розподіл цих процесів у часі відображає виробничий цикл будівництва свердловини (Т_ц.)

, (3.1)

де Т_п. Т_вм., Т_п.б., Т_б.к., Т_в., Т_д. – тривалість, відповідно, підготовчих робіт до вишкобудування та монтування обладнання, вишкомонтажних робіт, підготовчих робіт до буріння, буріння та кріплення свердловини, її випробування, демонтування обладнання.

Тривалість етапу буріння та кріплення (Т_б.к.)

, (3.2)

де t_пр. – продуктивний час буріння,

, (3.3)

де t_м.б. – час на механічне буріння;

t_СПО – час на спуско-підіймальні операції та нарощування бурильної колони;

t_кр. – час на кріплення свердловини;

t_доп. – час на підготовчо-допоміжні роботи (заміна долота, перевірка і заміна вибійних двигунів, приготування та обважнення промивальних рідин, вимірні роботи тощо;

t_р. – час на ремонтні роботи в період буріння та кріплення (проведення профілактики обладнання, ліквідація несправностей, які виникли в період буріння та кріплення);

t_ус. – час на ліквідацію ускладнень, які виникли з геологічних причин;

t_нп. – непродуктивний час буріння,

, (3.4)

де t_а. – час на ліквідацію аварій;

t_орг.п. – витрати часу із-за простоїв з організаційно-технічних причин.

При проектуванні балансу календарного часу будівництва свердловини встановлюють нормативну тривалість циклу.

При аналізі балансу необхідно розглянути співвідношення затрат продуктивного і непродуктивного часу.

Баланс календарного часу та його окремі елементи служать основою для визначення швидкостей буріння, які відображають темпи будівництва свердловини.

1. Середня механічна швидкість проходження по свердловині (м/год.)

, (3.5)

де L_c. довжина стовбура свердловини, м.

2. Середня рейсова швидкість проходження по свердловині (м/год.)

, (3.6)

3. Технічна швидкість буріння визначається як відношення довжини стовбура свердловини до продуктивного часу (м/ст.-міс.)

, (3.7)

де 720 – тривалість одного станко-місяця буріння (30 дн.х24 год.), год.

Технічна швидкість залежить в основному від ступеня досконалості застосовуваних технології та техніки буріння, природних умов, кваліфікації бурової бригади. Цей показник використовують для порівняльної оцінки ефективності нової техніки або нової технології буріння, а також для співставлення ефективності технології буріння і ступеня досконалості виконання основних видів робіт у різних бурових бригадах, оснащених однаковою технологією.

Головні резерви збільшення технічної швидкості – вдосконалення технології і техніки буріння, освоєння прогресивних прийомів виконання основних операцій, підвищення кваліфікації персоналу.

Нормативну технічну швидкість буріння визначають із врахуванням продуктивних затрат часу з діючими нормами.

4. Комерційна швидкість буріння визначається як відношення довжини стовбура свердловини до календарного часу буріння (в м/ст.-міс).

, (3.8)

де Т_к.б. – календарний час буріння.

Комерційна швидкість характеризує загальний темп буріння та кріплення свердловини і залежить від таких основних факторів:

а) природних умов (глибина буріння, міцність порід, складність геологічного розрізу);

б) стану технічної озброєності і прогресивності технології буріння (поєднання способів буріння, застосовуваного обладнання, долота, вибійних двигунів, промивальних рідин, засобів механізації, режимів буріння);

в) ступеня організації виробництва (стан господарств, які обслуговують буріння, чіткість і злагодженість їх роботи, організація матеріально-технічного постачання, оперативного управління буровими роботами); стан організації робіт відображається на розмірі втрат робочого часу;

г) кваліфікації кадрів; наявність кваліфікованих кадрів дозволяє скоротити втрати часу, зменшити його затрати на ліквідацію аварій та ускладнень, підвищити технічну швидкість буріння.

Підвищення комерційної швидкості вимагає скорочення непро­дуктивного часу, зменшення абсолютних затрат продуктивного часу прискоренням проведення операцій.

Розрізняють планову, нормативну і фактичну комерційну швидкість. Планову швидкість затверджують буровому підприємству залежно від фактично досягнутої в базисному році і з врахуванням скорочення непродуктивних затрат за рахунок використання досконалішої техніки і технології, покращення організації виробничого процесу, дисципліни та кваліфікації персоналу.

При розрахунку нормативної швидкості враховують суму продуктивних затрат часу за діючими нормами і затратами часу на проведення ремонту обладнання в період буріння та кріплення.

Планова комерційна швидкість завжди менша від нормативної швидкості.

Фактичні швидкості буріння розраховують із врахуванням дійсної довжини стовбура і дійсного балансу часу буріння.

5. Циклова швидкість буріння – це відношення довжини стовбура свердловини до тривалості циклу будівництва свердловини (м/ст.-міс.)

, (3.9)

де Т_ц. – тривалості циклу будівництва свердловини.

Циклова швидкість характеризує загальний рівень техніки, технології та організації виробничого процесу в буровому підприємстві, його взаємодії з субпідрядними організаціями (геофізична служба, тампонажна контора, будівельні підрозділи, транспортні управління та ін.). Від цієї швидкості залежить кількість свердловин, які протягом року будуть передані замовнику.