Загальні відомості про будівництво нафтових і газових свердловин

1.1. Основні терміни та визначення

Буріння свердловин — це, по суті, єдиний спосіб результативної розвідки запасів нафти і газу.

Під час споруджування свердловини проходить руйнування (буріння) гірських порід (породоруйнівним інструментом), в результаті чого утворюється шлам, який виноситься буровим розчином (промивною рідиною) під час циркуляції.

Свердловиною називають гірську виробку переважно круглого перерізу (діаметр 59-1000 мм), яка утворюється в результаті буріння гірських порід без доступу в неї людини (рис. 1.1).

Свердловини бурять з поверхні суші або з моря, а також з підземних гірничих виробок.

• Свердловина має такі елементи:

• устя свердловини (1) – пересічення траси свердловини з денною поверхнею (початок свердловини). Устя свердловини часто називають гирлом;

• вибій свердловини (2) – дно свердловини, яке переміщається в результаті дії породоруйнівного інструмента на породу;НЕФТЕГАЗОВЫЙ

1 – устя свердловини;

2 – вибій свердловини;

3 – стінки свердловини;

4 – вісь свердловини;

5 – стовбур свердловини;

6 – обсадна колона;

7 – затрубний простір

Рисунок 1.1 – Елементи конструкції свердловини

• вісь свердловини (4) – уявлена лінія, яка з’єднує центри поперечних січень свердловини;

• стовбур свердловини (5) – простір в надрах, який займає свердловина;

• обсадна колона (6) – колона з’єднаних між собою обсадних труб;

• затрубний простір (7) – простір між стінками свердловини та обсадною (бурильною) колоною.

Крім вищеперелічених елементів свердловини є ще і інші терміни, а саме:

• міжтрубний простір – простір між обсадними колонами (після кріплення свердловини);

• довжина свердловини – відстань від устя до вибою по осі свердловини. Початком довжини свердловини рахується поверхня стола ротора (див. нижче);

• глибина свердловини H – відстань по вертикалі від земної поверхні (устя) до даної точки (вибою свердловини). Глибини свердловин коливаються в широких межах: від декількох сотень до декількох тисяч метрів.

• За глибиною бурові свердловини поділяють на:

• мілкі — глибиною до 2000 м (з них переважна більшість — до декількох сотень м);

• середньої глибини — до 4500 м;

• глибокі — до 6000 м;

• надглибокі — понад 6000 м. Довжина (глибина) найбільших бурових свердловин понад 12 км (Кольська надглибока).

• Поглиблення свердловини здійснюється шляхом руйнування породи на всій площі вибою - без відбору керна (рис. 1.2) або на його перифе­рійній частині - з відбором керна (рис. 1.3).

В останньому випадку в центрі свердловини залишається керн (рис. 1.4), тобто порода, яку періодично піднімають на поверхню для вивчення пройденого розрізу порід.

Свердловини бурять ступенево, зменшуючи діаметр від інтервала до інтервала. Початковий діаметр нафтових і газових свердло­вин, як правило, не перевищує 900 мм, а кінцевий рідко буває мен­шим 139,5 мм.

Рисунок 1.2 – Схема свердловини пробуреної без відбору керна

Рисунок 1.3 – Схема свердловини

пробуреної з відбором керна

Рисунок 1.4 – Керн

• Вісь свердловини може мати різні форми, отже, свердловини бурять як вертикальні так і похило-скеровані, горизонтальні та ін. (рис.1.6; 1.7).

• В ертикальні – це такі свердловини, в яких проектом буріння не передбачається цілеспрямоване відхилення стовбура від вертикалі. В процесі будівництва таких свердловин можуть мати місце випадкові відхилення від вертикалі за рахунок природного викривлення, тобто, при бурінні майже всі свердловини з різних причин в тій чи іншій мірі відхиляються від спочатку заданого напряму. Цей процес називається викривленням, а самі свердловини називають викривленими.

Отже, під час буріння вертикальних свердловин проходить їх природне викривлення, тобто змінюється зенітний кут.

Зенітний кут (α) - кут між вертикаллю і дотичною до осі свердловини в даній точці (рис. 1.5).

Свердловини, в яких зенітний кут не перевищує 2-3°, умовно називають вертикальними, а більше 3°- викривленими, похило-скерованими, горизонтальними та ін.

Рисунок 1.5 – Зенітний кут

Ненавмисне викривлення називається природним, а викривлення свердловин за допомогою різних технологічних і технічних прийомів - штучним. В такому випадку спеціально бурять сверд­ловину з похилим або похило-викривленим положенням її осі у від­повідності з проектним.

В останньому випад­ку свердловину примусово викривляють згідно раніше запроектова­ного профілю.

Таке викривлення свердловин дозволяє значно понизити витрати матеріальних ресурсів та часу при розробці родовищ нафти і газу. Тому, воно стає необхідним, і його розвивають.

Такий процес називається направленим бурінням свердловин.