Конструкция скважин.
Конструкция скважины – это схема ее устройства, на которой обозначены интервалы и диаметры бурения, крепления и цементации.
По назначению скважины можно разделить на 4 основные группы:
Геологоразведочные – получение геологических информации и проб;
Эксплуатационные – добыча жидких и газообразных полезных ископаемых;
Геотехнические – для добычи твердых полезных ископаемых и энергетических ресурсов;
Технические и специальные – бурятся не для получения геологической информации или добычи полезных ископаемых.
По расположению в пространстве скважины делятся на:
Вертикальные (расположенные под углом 90˚ к горизонту);
Горизонтальные (расположенные под углом 0˚ к горизонту);
Наклонные (расположенные под углом от 0˚ до 90˚ к горизонту).
Скважины бывают неглубокие (до 100 м.), глубокие (до 2000 м.) и сверхглубокие (свыше 2000 м.). Устье скважины – место начала бурения скважины. Боковую поверхность скважины называют стенкой, породное дно скважины, которое постоянно разрушается в процессе ее бурения, – забоем скважины.
Конструкция скважины влияет на все виды работ, составляющих процесс бурения, определяет их стоимость и качественное выполнение геологического задания.
Как говорилось выше, из-за обсадных труб скважина принимает ступенчатый вид. Количество ступеней определяется глубиной скважины и характеристикой пород. Под конструкцией скважины также понимают систему обсадных труб различного диаметра, спускаемых в скважину на различную глубину. Для разных районов конструкции нефтяных и газовых скважин различны и определяются следующими требованиями:
противодействие силам горного давления, стремящимся разрушить скважину;
сохранение заданного диаметра ствола на всей его протяженности;
изоляция встречающихся в разрезе скважины горизонтов, содержащих разнородные по химическому составу агенты и исключение их смешивания;
возможность спуска и эксплуатации различного оборудования;
возможность длительного контакта с химически агрессивными средами и противодействие высоким давлениям и температурам.
Часть скважины, примыкающая непосредственно к нефтяному пласту, оборудуется фильтром, через него происходит переток нефти из пласта в скважину. Фильтр - это перфорированная по толщине пласта труба, являющаяся продолжением эксплуатационной колонны, или опускаемая в скважину отдельно. Если пласт сложен прочными породами, фильтр может не устанавливаться.
В зависимости от числа обсадных колонн конструкция скважины может быть одноколонной, двухколонной и т.д. Забой скважины, ее фильтр, является основным элементом колонны, так как непосредственно обеспечивает связь с нефтяным пластом, дренирование пластовой жидкости в заданных пределах, воздействие на пласт с целью интенсификации и регулирования его работы.
Породоразрушающий инструмент.
Толща земной поверхности сложена породами разной твердости. Это следует учитывать при выборе конструкции породоразрушающего инструмента – долота, являющегося первичным звеном в большой технологической цепи процесса бурения.
От долота-зубила, которые применялись при ударном бурении, нефтяники ушли, хотя и эти долота, и метод ударного бурения продолжают применяться для вскрытия неглубоких, преимущественно водяных скважин.
РХ ("рыбий хвост"), или двухлопастные долота, применяют для проходки мягких пород - вязких глин, рыхлых песчаников, мягких известняков, мергелей; трехлопастные долота - для мягких, но не вязких пород (рис. 1); шарошечные долота - для пород с различными механическими свойствами.
Рисунок 1. Виды лопастных долот.
Поскольку шарошечные, долота получили преимущественное применение, рассмотрим конструкцию шарошечного долота (рис. 2).
Рисунок 2. Шарошечное долото.
Оно состоит из корпуса, к которому привариваются три лапы, являющиеся опорными конструкциями для шарошек. Последние по форме напоминают конические шестерни с несколькими рядами зубьев. Шарошки-шестерни укреплены на оси лапы и вращаются в роликовых и шариковых подшипниках. В корпусе выполнены отверстия для подачи промывочной жидкости. При вращении долота шарошки перекрываются по породе, откалывая от нее кусочек за кусочком. Интенсивность разрушения будет зависеть от скорости вращения долота, от усилия, с которым долото будет давить на породу, и от скорости очистки от выбуренной породы. Долговечность работы долота влияет напрямую на время сооружения скважины.