Раздел 2. Теоретические вопросы процесса технологии бурения нефтегазовых скважин
Бурение – сложный и трудоемкий процесс сооружения горной выработки цилиндрической формы (скважины) путём разрушения горных пород на забое и извлечения продуктов разрушения на поверхность.
Процесс бурения скважины состоит из следующих основных операций:
- углубление скважины посредством разрушения горных пород буровым инструментом;
- удаление выбуренной породы из скважины;
- крепление ствола скважины в процессе ее углубления обсадными колоннами;
- проведение комплекса геолого-геофизических работ по исследованию горных пород и выявлению продуктивных горизонтов;
- спуск на проектную глубину и цементирование последней (эксплуатационной) колонны.
Помимо проведения основных операций, при бурении необходимо решать вопросы, связанные с выбором технологии бурения, определением типов и размеров долот, типов и характеристик буровых растворов и т.д.
В этом разделе освещены вопросы технологии бурения нефтяных и газовых скважин вращательным способом, включая турбинное и роторное бурение. Приведена схема буровой установки и рассмотрена конструкция скважины. Описаны все элементы бурового инструмента: долота, бурильные трубы, забойные двигатели, устройства для изменения направления скважины. Особое внимание уделено назначению и типизации породоразрушающего инструмента. Подробно рассмотрены и классифицированы буровые растворы, используемые при проводке скважин. Проанализированы режимы бурения в комплексе с физическими свойствами горных пород и гидравлической программой промывки ствола и забоя скважины. Описаны осложнения, возникающие в процессе бурения скважин. Приведены действия по подготовке скважины и бурового оборудования к обсаживанию скважины и основные правила спуска обсадной колонны.
Глава 1. Технологическая схема бурения скважины вращательным способом
(Слайд 2G1_1)
Способы бурения
(Слайд 2G1_2)
Способы бурения по характеру воздействия на горные породы подразделяются на механические, термические, физико-химические, электроискровые и др.
Широко применяются только способы, связанные с механическим воздействием на горные породы; остальные не вышли из стадии экспериментальной разработки.
Механическое бурение
(Слайд 2G1_3)
Механическое бурение осуществляется ударным, вращательным и ударно-вращательным способами (последний способ имеет пока очень ограниченное применение). Ударное бурение нефтяных и газовых скважин, еще распространенное во многих странах, уже несколько десятков лет не применяется на нефтяных и газовых промыслах Российской Федерации.
При бурении нефтяных и газовых скважин в России применяют исключительно вращательный способ бурения. При этом способе бурения скважина как бы высверливается непрерывно вращающимся долотом. Разбуренные частицы породы в процессе бурения выносятся на поверхность непрерывно циркулирующей струей бурового раствора или нагнетаемым в скважину воздухом или газом. В зависимости от местонахождения двигателя вращательное бурение подразделяют:
- на роторное бурение, когда двигатель находится на поверхности и приводит во вращение долото на забое при помощи колонны бурильных труб,
- бурение с забойным двигателем (гидравлическим или при помощи электробура), когда двигатель перенесен к забою скважины и установлен над долотом.