Тема 11 Крепление скважин 132

11.1 Цель крепления скважин и методы разобщения 132

11.2 Требования, предъявляемые к конструкции скважины 133

11.3 Конструкция газовых скважин 134

11.4 Обсадные трубы и их соединения, типы обсадных труб 134

11.5 Резьбовые соединения обсадных труб 136

11.6 Защита обсадных колонн от износа 137

11.7 Определение диаметров обсадных колонн и долот 138

11.8 Технологическая оснастка обсадных колонн 139

11.9 Расчет обсадных колонн 142

11.10 Спуск обсадной колонны в скважину 144

11.11 Оборудование для цементирования скважин 145

11.12 Тампонажные материалы для приготовления цементного раствора 146

11.12.1 Основные свойства тампонажных растворов 147

11.12.2 Классификация цементных растворов 147

11.13 Требования к качеству разобщения пластов 148

11.14 Способы цементирования скважин 149

11.15 Заключительные работы и проверка результатов цементирования 150

11.16 Расчет одноступенчатого цементирования скважины 151

11.17 Цементирование хвостовиков 153

11.18 Установка цементных мостов 153

11.19 Контроль свойств тампонажного раствора при цементировании скважины 154

11.20 Осложнения при цементировании и способы их предотвращения 154

11.21 Техника безопасности при цементировочных работах 155

Тема 12 Освоение и испытание скважин 156

12.1 Перфорация обсадной колонны 156

12.2 Освоение и испытание скважин 158

Тема 13 Структурно-поисковое бурение 161

13.1 Конструкция скважин 162

13.2 Бурильный инструмент 162

Тема 14 Аварии в бурении 163

14.1 Понятие об аварии, причины возникновения аварий 163

14.2 Классификация и методы предупреждения аварий 164

14.3 Прихваты бурильных и обсадных колонн 167

14.4 Ликвидация прихватов 169

14.5 Расчет необходимого количества жидкости для ванн 171

14.6 Определение максимальной скорости спуска бурильного инструмента 173

14.7 Определение плотности бурового раствора для вскрытия текучих пород и продуктивных горизонтов 173

14.8 Определение длины неприхваченной части бурильной колонны 174

14.9 Определение глубины поломки бурильной колонны по индикатору веса 174

14.10 Определение допустимых усилий при расхаживании прихваченных труб 175

14.11 Определение допустимого числа поворотов прихваченной бурильной колонны 175

14.12 Предупреждение прихватов 176

14.13 Порядок расследования и учета аварий 176

14.14 Предупреждение аварий 177

14.15 Забуривание нового ствола 177

14.16 Ловильный инструмент, виды и применение при ликвидации аварий 177

14.17 Предупреждение возникновения и ликвидация открытых фонтанов 180

Тема 15 Бурение скважин на море 181

15.1 Особенности строительства скважин на море 181

15.2 Буровые установки для морского бурения 181

15.3 Подводное устьевое оборудование 183

15.4 Особенности бурения морских скважин 183

15.5 Обслуживание работ на море 184

Тема 16 Энергосберегающие технологии 184

Литература 189

Введение История развития техники и технологии бурения

Нефть известна человечеству с давних времен. Уже за 6000 лет до нашей эры люди использовали нефть для освещения и отопления. Наиболее древние промыслы находились на берегах Ефрата, в Керчи, в Китае.

Нефть использовали также для строительных целей. Первым нефтепродуктом был асфальт, представляющий собой вязкое смолистое вещество, получаемое в результате длительного выветривания нефти. В России первая попытка асфальтирования тротуаров была в 1839 году в Одессе.

Позднее нефть широко использовалась в военных целях. С увеличением потребления нефти совершенствовалась техника для ее добычи.

Первоначальный способ добычи нефти заключался в собирании нефти в местах ее выхода на поверхность земли. Позднее такой способ добычи нефти не мог уже обеспечивать потребностей в ней. Поэтому возник ямный (копаночный) способ добычи нефти. Это были неглубокие ямы до 2 м глубиной. Для предотвращения обваливания стенок ямы-копанки во внутрь вставляли плетень, а дне скапливалась нефть, которая просачивалась через почву. По мере накопления нефть вычерпывалась из копанок.

Позднее появился колодезный способ добычи нефти, который позволил эксплуатировать более глубокие продуктивные пласты и увеличить добычу нефти.

В период развития транспорта и строительства новых фабрик и заводов возросла потребность в топливе. Поэтому колодезный способ добычи нефти стал малоэффективным, а более перспективным методом увеличения добычи нефти явилось бурение скважин.

Первая нефтяная скважина была пробурена в 1859 г. в США (штат Пенсильвания). Первые скважины были пробурены малопроизводительным ручным штанговым ударным способом.

Топливно-энергетический комплекс является одной из основ экономики России. Нефть является ценным сырьем для переработки. Из нефти производят:

• топливо (бензин, керосин, дизтопливо);

• масла, смазки;

• синтетический каучук, являющийся основой для изготовления резиновых изделий;

• пластмассы, используемые в самолето- и ракетостроении, автомобильной промышленности, быту и т.д.;

• синтетические волокна для производства синтетической ткани.

Из нефти получают также самые различные моющие вещества, спирты, гербициды, взрывчатые вещества, медицинские препараты, серную кислоту и многое другое.

Когда же были пробурены первые скважины? Первая нефтяная скважина в 1859 году была пробурена в Пенсильвании (США). Бурение велось малопроизводительным ручным штанговым вращательным способом.

По мере возрастания глубины нефтяных скважин (до 300 м) ощущались недостатки ударного способа бурения, т.к. через каждые 2 часа бурения необходимо было поднимать инструмент из скважины для очистки забоя от выбуренного шлама.

На смену ударному способу пришло вращательное бурение. Очистка забоя при этом способе производилась буровым раствором с одновременным бурением. Применение жидкости при бурении скважин изобрел в 1848 году французский ученый Фовель.

В 1901 году в США впервые было применено роторное бурение с промывкой забоя циркулирующим потоком жидкости. В России роторным способом первая скважина была пробурена в 1902 году глубиной 345 м в Грозненском районе.

Использование промывки во время бурения определило применение гидравлических забойных двигателей. Одноступенчатый турбобур был изобретен в 1923 году группой русских инженеров (Капелюшников, Волох, Корнеев). Первая скважина с применением турбобура Капелюшникова была пробурена в 1923 году в Азербайджане. Но этот турбобур имел небольшую мощность и низкий КПД.

В 1934 году группа инженеров во главе с Шумиловым изобрели новый более мощный многоступенчатый турбобур, который имел число ступеней 100-150 шт.

В 1937-1938 г.г. группой инженеров во главе с Островским разработали электрический забойный двигатель – электробур. Впервые электробур был применен при бурении скважины в 1940 году.

С целью более детального изучения глубинных недр земной коры бурят сверхглубокие скважины. В нашей стране такая скважина «Кольская сверхглубокая» была пробурена на Кольском полуострове и ее фактическая глубина составила 12226 м (проектная – 15000 м). В США самая глубока скважина «Берта Роджерс», ее глубина – 9756 м.