БУРЕНИЯ СКВАЖИН НА НЕФТЬ И ГАЗ

Весь цикл строительства скважин до сдачи их в эксплуатацию состоит из следующих основных последовательных звеньев:

1.Строительства наземных сооружений;

2.Собственно углубления ствола скважин, осуществление которого возможно только при выполнении двух параллельно протекающих процессасобственно углубления и промывки скважины;

3.Разобщения пластов, состоящее из двух видов работкрепления ствола скважины спускаемыми трубами, соединенными в колонну, и тампонирования (цементирования) заколонного пространства;

4.Освоения скважин.

Классификация скважин по назначениюСтруктурнопоисковые скважины

Разведочные скважиныДобывающие скважиныНагнетательные скважины

Опережающие добывающие скважиныОценочные скважиныКонтрольные и наблюдательные скважины

Опорные скважины

Способы и виды бурения.

Процесс бурения включает в себя ряд операций:

Спуск бурильных труб с разрушающим инструментом в скважинуРазрушение породы забояВынос разрушенной породы из скважины

1

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Подъем бурильных труб из скважины для смены сработавшегося разрушающего инструмента;

Укрепление (крепление ) стенок скважины при определении определенной глубины обсадными трубами с последующим цементированием пространства между стенкой скважины и спущенными трубами (разобщение пластов)

Основные способы бурения

Роторное бурениеБурение забойными двигателямиТурбинное бурение

Бурение винтовыми двигателямиБурение электробуром

Виды буренияВертикальное бурение

Наклоннонаправленное бурениеКустовое бурение скважиныМногозабойное бурение

Бурение скважин на акваториях

Буровые установки для эксплуатационного и глубокого разведочного бурения

Буровая установка представляет собой комплекс сооружений, механизмов и приспособлений, выполняющих отдельные операции при строительстве скважин.

Габариты и масса буровой установки зависят главным образом от проектной глубины бурения скважин, типа силового привода и географических условий района бурения. Буровые установки –это достаточно сложное оборудование. Современные буровые установки можно подразделить на 3 группы:

1)для структурно-поискового бурения

2)для глубокого разведочного и эксплуатационного бурения

3)для бурения на море

Буровые установки для структурно-поискового бурения с глубиной бурения от 25 м до 2000 м и грузоподъемностью от 0.4 тн до 20 тн монтируются на базе трактора или автомобиля.

Выпускаемые серийно отечественной промышленностью установки для глубокого разведочного и эксплуатационного бурения на нефть и газ позволяют бурить скважины глубиной от 2000 до 10 000 метров.

Классификация буровых установок определена ГОСТ 16293-82, который предусматривает два основных параметра: нагрузка на крюке, допустимая в процессе бурения и крепления скважин и условная глубина бурения скважины при массе 1 м бурильной колонны 30 кг. Стандартом предусмотрено применение в бурении свечей длиной 25 или 27 м.

Наибольшее распространение в последние годы получили установки универсальной монтажеспособности (буква "У" в шифре), которые более мобильны при монтажно-демонтажных работах. В большинстве буровых установок с дизельным приводом применяются гидротрансформаторы (буква "Г" в шифре), что имеет немаловажное значение для увеличения гибкости и приемистости групповых приводов. В условиях заболоченной местности Западной Сибири наиболее широко применяются установки для кустового бурения. При кустовом методе разбуривания месторождений установки монтируются на насыпных островах, с которых бурят 8-16 и более наклонных скважин. Отход по горизонтали от центра куста до забоя скважины на глубине 3000 м достигает 1500 м. Буровая установка для кустового бурения обычно состоит из двух блоков: передвигаемых периодически вышечно-лебедочного и насосного. Наибольшее распространение в кустовом бурении получила установка БУ-3000ЭУК (с электроприводом, универсальной монтажеспособности для кустового бурения.. Установка состоит из двух крупных (вышечно-

2

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Автоматический ключ;

Машинные ключи;

Вспомогательная лебедка;

Пневмораскрепитель труб;

Клиновые захваты и спайдеры

Элеваторы

Циркуляционная система состоит из:

Буровые насосы

Подпорные насосы

Емкостная система

Блок приготовления и обработки раствора

Манифольд и стояк (трубопровод высокого давления)

Буровой рукав (грязевый шланг)

Вертлюг

Ведущая труба (квадрат)

Колонна бурильных труб с долотом

Желобная система

Система очистки бурового раствора, которая состоит из

Вибросита

Пескоотделителя

Илоотделителя

Центрифуги

Для работ по углублению ствола скважины применяются буровые долота, которые подаются на забой при помощи бурильных труб.

Долота различаются по конструкции, назначению, по твердости горных пород.

По конструкции :

Шарошечные –дробящего и дробящескалывающего действия;

Лопастные –скалывающего действия

Алмазные, фрезерные, перьевыеразрушающие породу истиранием, резанием или скоблением.

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

трубы. Для облегчения колонны бурильных труб применяют трубы из легкосплавных металлов (ЛБТ). Для обеспечения необходимой нагрузки на долото и обеспечения жесткости компоновки применяют утяжеленные бурильные трубы (УБТ) они устанавливаются непосредственно над долотом. Кроме того в колонну бурильных труб входят центраторы, стабилизаторы и другой специальный инструмент (например кривой переводник, который позволяет отклонить направление ствола скважины от вертикальной оси). Набор инструмента и труб над долотом называется компоновкой низа бурильной колонны (КНБК).

Для передачи вращения долоту применяются ротор или забойные двигатели.

Ротор предназначен для передачи вращения бурильной колонне при бурении или расширении ствола скважины, поддержания на весу бурильных и обсадных труб при их свинчивании и развинчивании в процессе спускоподъемных операций и для выполнения ловильных работ в скважине. При бурении забойными двигателями ротор удерживает колонну бурильных труб от вращения в сторону противоположную вращения долота, т.е. воспринимает реактивный момент забойного двигателя, и используется для периодического проворачивания бурильной колонны с целью предупреждения ее прихвата.

Ротор по принципиальному устройству представляет собой угловой редуктор. Он может иметь собственный индивидуальный привод или получать движение от лебедки с помощью цепной или карданной передачи. Диаметр отверстия в столе ротора определяет максимальный размер долота, которое может быть пропущено через него.

Забойные двигатели предназначены

Винтовой забойный двигатель для вращения долота на забое.

Различают турбобуры - гидравлический забойный двигатель, работающий за счет вращения множества ступеней турбин промывочной жидкостью, при большом количестве ступеней применяют секционные турбобуры. Винтовой забойный двигатель- гидравлический объемный двигатель, в основе работы которого лежит «винт Архимеда». Этот двигатель обладает высоким моментом, невысокой скоростью вращения долота,

небольшими размерами.

Электробуры- работают за счет преобразования электрической энергии в механическую.

Для выноса на поверхность выбуренной породы (шлама), применяют промывочные жидкости (буровые растворы). Промывочная жидкость имеет кроме основной функции ряд других-

Охлаждение и смазка трущихся деталей долота

Предотвращение обвалов стенок скважины, за счет

гидростатического давления столба жидкости;

склеивания частиц обваливающихся пород;

ограничение попадания фильтрата раствора (водоотдача) в пласты

Уравновешивание пластовго давления нефтегазоносных пластов.

Смазка бурильных труб, стенок скважины, обсадных труб, частей бурового насоса и т.п.

Удержание осколков выбуренной породы во взвешенном состоянии и предотвращение выпадения их на забой;

Обеспечение осаждения песка и частиц выбуренной породы в отстойных емкостях. Таким образом, раствор должен иметь две противоположные особенности: удерживать выбуренную породу во взвешенном состоянии в стволе скважины и в то же время осаждать ее в отстойных емкостях;

Передача энергии гидравлическим забойным двигателям;

Передача сигналов от забойных приборов на принимающие приборы на поверхности.

В зависимости от величины частиц растворенного вещества буровые растворы подразделяют на:

Истинные – частицы которых состоят из отдельных молекул, например раствор соли, сахара;

Коллоидные – частицы которых состоят из многих молекул (молекулярных цепочек), например раствор крахмала желатина и т.п.

Суспензии - частицы которых имеют еще более крупные размеры, например раствор мела, графита

ит.п.

5

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Процесс укрупнения глинистых частиц, приводящий к нарушению устойчивости системы вплоть до выпадения коллоидных частиц в осадок называется коагуляцией, а выпадение в осадок укрупненных частиц - седиментацией.

Процесс перехода коллоидного осадка снова во взвешенное состояние называется пептизацией

(стабилизацией), а вещества, вызывающие этот процесс называются пептизаторы или стабилизаторы.

Частицы коллоидных растворов обладают способностью образовывать сетчатую структуру, которая придает растворам некоторую прочность.

Структурообразование происходит в состоянии покоя. Это проявляется в превращении жидкого подвижного раствора в студень. При перемешивании структура нарушается и опять превращается в подвижный раствор. Этот процесс называется тиксотропией.

Свойства промывочной жидкости определяются параметрами бурового раствора:

Плотностьвес раствора в единице объема (г/см3)

Вязкость (сопротивление течению жидкости), различают вязкость

Условную (секунд за которые вытечет раствор объемом 500 мл из воронки прибора СПВ-5, для воды усл. вязкость 15 сек.)

Пластическую (структурная) –сила трения между частицами твердой и жидкой фазы измеряется в сантипуазах (пз, дина, сек/ см2).

Статическое напряжение сдвига - усилие в мГ/ см2 или дн/ см2 , которое нужно приложить, чтобы вывести раствор из состояния покоя.

Водоотдачаспособность раствора отдавать воду пористым породам. Определяется в см3 выделившегося фильтрата под давлением 1 кг/ см2 за 30 мин.

Содержание песка, нефти и другие параметры.

Наиболее жесткие требования к параметрам буровых растворов применяются при вскрытии продуктивного пласта в целях нанесения минимального ущерба коллекторским свойствам пласта, так называемого скинэффекта ( при естественных коллекторских свойствах пласта скин равен 0).

Итак, сочетание факторов и технических средств, влияющих на показатели бурения называется режимом бурения, режим бурения включает в себя следующие параметры:

Осевая нагрузка на долото

Скорость вращения долота

Количество промывочного агента и его параметры

Время пребывания долота на забое

Тип применяемого оборудования и инструмента

Все эти параметры неразрывно связаны между собой и нарушение одного из них ведет к нарушению другого, что в итоге может привести к осложнениям, авариям или некачественному строительству скважины. Все параметры представлены в основном техническом документе на бурение скважины-

геолого-техническом наряде ГТН.

Разобщение пластов

Для разобщения пластов, предотвращения обвалов стенок скважины, предотвращения поглощений и проявлений в скважину спускаются обсадные трубы. Пространство между трубами и стенками скважин закачивается цементный раствор.

Расположение обсадных колонн с указанием их диаметра, глубины спуска, высоты подъема цементного раствора, диаметра долот, которыми ведется бурение под каждую колонну называется

конструкцией скважины.

Каждая колонна, входящая в колонну скважины имеет свое назначение.

Направление- самая большая обсадная колонна, предназначена для предохранения устья скважины от размыва, предохранения стенок скважины от осыпания, направления промывочной жидкости в желобную систему. В зависимости от прочности пород глубина спуска составляет от 5м до 40м.

6

СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru/i03/contacts

Кондуктор- изолирует водоносные пласты, перекрывает неустойчивые породы, обеспечивает

1300

1200

2550

возможность установки противовыбросового оборудования. Глубина спуска от 200 до 800 метров.

Техническая колонна- служит для перекрытия платов при трудных геологических условиях бурения (несовместимые по пластовым давлениям пропластки, зоны высокого поглощения , отложения, склонные к набуханию, осыпанию и т.п.).Эксплуатационная колонна- необходима для эксплуатации скважины. Она спускается до глубины залегания продуктивного пласта. Ввиду важности ее назначения уделяется большое внимание ее прочности и герметичности.

Обсадные трубы спускаются в скважину последовательно одна за одной на резьбовых соединениях. Низ обсадной колонны оборудован направляющей пробкой (башмаком), через длину одной трубы устанавливается обраный клапан и стоп-кольцо для остановки на нем продавочной пробки в конце продавки. Современные конструкции предусматривают единый механизм, сочетающий в себе обе конструкции и ОК и стоп -кольца. На колонну устанавливаются центраторы для концентрического расположения колонны в стволе скважины, скребки для механической очистки стенок скважины и закрепления цемента, турбулизаторы для изменения скорости потока жидкости в целях качественного заполнения каверн.

На верхнюю часть обсадной колонны устанавливается цементировочная головка, через которую закачиваются буферные жидкости для отмыва стенок скважины; цементный раствор для заполнения пространства между стенками скважины и обсадными трубами; продавочная жидкость- для продавки цементного раствора из внутритрубного пространства обсадной колонны; а также для пуска

разделительных пробок.

После спуска обсадной колонны на проектную глубину производится промывка ствола скважины и цементирование. Процесс цементирования производится следующим образом:

Закачивается буферная жидкость;

Закачивается цементный раствор пониженной плотности во избежание гидроразрыва неустойчивых пластов;

Закачивается цементный раствор для качественной изоляции зоны продуктивного пласта;

Закрываются на цементировочной головке линии подачи цемента, открывается стопор на разделительной пробке, открываются лини подачи продавочной жидкости;

Закачивается продавочная жидкость в объеме равному внутреннему объему обсадных труб;

В момент посадки разделительной пробки на стоп-кольцо происходит увеличение давления закачки, это значение называется сигнал СТОП.

Скважина закрывается и устанавливается на время ожидания затвердения цементного раствора ОЗЦ. (не менее 24 часов).

Заключительные работы

В комплекс работ по заканчиванию скважин входит:

Оборудование устья скважины

Определение обсадной колонны на герметичность (опрессовка)

7