- •1 Короткий огляд про нафту і газ
- •1.1 Коротка історія розвитку нафтової і газової промисловості
- •1.2 Нафтогазоносні регіони України
- •1.3 Характеристика пластових флюїдів нафтових і газових родовищ
- •2 Земна кора, її будова і властивості
- •2.1 Склад і будова гірських порід
- •2.2 Фізичні властивості гірських порід
- •3 Класифікація свердловин, способів і режимів їх буріння
- •3.1 Поняття про свердловину та її елементи
- •3.2 Класифікація свердловин за призначенням
- •3.3 Способи буріння свердловин
- •1) Ударним:
- •3.3.1 Ударне буріння
- •3.3.2 Обертальне буріння
- •Процес буріння свердловини чергують із спуском обсадних колон 3,7, цементуванням затрубного простору 4, проведенням каротажних робіт, дослідженням перспективних пластів, тощо.
- •3.3.3 Ударно-обертальне буріння
- •3.4 Параметри режимів буріння свердловини
- •4 Цикл будівництва свердловин. Техніко-економічні показники та документація
- •4.2 Основні техніко-економічні показники будівництва свердловин
- •4.3 Основні документи на будівництво свердловин
- •5 Породоруйнуючий інструмент для буріння свердловин
- •5.1 Призначення та класифікація породоруйнуючого інструменту
- •5.2 Бурові долота для буріння свердловин суцільним вибоєм
- •5.2.1 Лопатеві долота
- •Ці долота використовують для буріння в неабразивних м’яких пластичних породах і для буріння в неабразивних м’яких породах з пропластками неабразивних порід середньої твердості.
- •5.2.2 Шарошкові долота
- •5.2.3 Алмазні долота Алмазні долота призначені для руйнування різанням (мікрорізанням) і стиранням неабразивних порід середньої твердості і твердих (рис. 5.6).
- •5.2.4 Твердосплавні долота
- •5.3 Бурові долота спеціального призначення
- •6 Бурильна колона. Вибійні двигуни
- •6.1 Призначення та складові елементи бурильної колони
- •6.1.1 Бурильні труби та з’єднуючі муфти
- •6.1.2 Бурильні замки
- •6.1.3 Обважнені бурильні труби
- •6.1.4 Ведучі бурильні труби
- •6.1.5 Перевідники
- •6.2 Призначення вибійних двигунів і їх модифікації
- •Турбобури
- •Гвинтові вибійні двигуни
- •Електробури
- •7 Викривлення свердловини. Засоби його забезпечення. Ускладнення в процесі
- •7.1 Поняття про викривлення свердловин
- •1 Причини геологічного характеру:
- •2 Причини технічного характеру:
- •3 Причини технологічного характеру:
- •7.2 Види буріння похилих свердловин
- •7.3 Ускладнення в процесі буріння
- •Порушення цілісності стінок свердловини. Причини ускладнень:
- •7.3 Параметри режимів буріння свердловини
- •8 Кріплення свердловин. Обсадні колони та їх цементування. Освоєння та випробування свердловин
- •8.1 Мета і способи кріплення свердловин
- •Свердловина є довготривалою капітальною спорудою, її конструкція повинна забезпечувати:
- •8.2 Цементування свердловин
- •Основні властивості тампонажного порошку
- •Основні властивості тампонажного розчину
- •8.3 Освоєння та випробування свердловин
- •9 Промивання свердловин і промивальні рідини
- •III Аеровані промивальні рідини.
- •IV Газоподібні агенти.
- •Властивості бурових розчинів
- •9.1 Хімічні реагенти для промивальних рідин на водній основі
- •9.2 Приготування промивальних рідин
- •9.3 Очищення промивальних рідин
- •Перелік рекомендованих джерел
3.3 Способи буріння свердловин
Руйнувати гірські породи можна механічним, термічним, фізико-хімічним, електроіскровим та іншими способами. Проте в даний час промислове застосування знайшли тільки способи механічного руйнування породи, а інші поки що знаходяться в стадії експериментальної розробки.
Механічне буріння здійснюється такими способами:
1) Ударним:
а) ударно-штанговим;
б) ударно-канатним;
2) обертальним:
а) роторним;
б) із застосуванням вибійних двигунів (турбобурів, електробурів, гвинтових двигунів);
в) шнековим;
3) ударно-обертальним.
3.3.1 Ударне буріння
Ударний спосіб вже майже 50 років практично не застосовується в нашій та зарубіжних країнах для буріння нафтових і газових свердловин. Проте у вугільній і гірничорудній промисловості, при інженерно-геологічних пошуках, бурінні свердловин на воду і для вибухових робіт ударне буріння ще знаходить застосування.
З усіх різновидностей ударного буріння в даний час застосовується тільки ударно-канатний спосіб (рис. 3.2).
Рисунок 3.2 – Схема ударно-канатного буріння
Буровий снаряд, що складається з долота 1, ударної штанги 2, розсувної штанги-ножиць 3 і канатного замка 4, спускається в свердловину на інструментальному канаті 5, перекинутому через головний ролик 7 та амортизатор 8 щогли 9, обгинає стяжний 10 і направляючий 12 ролики балансирної рами 11. При загальмованому барабані інструментальної лебідки 13, на якому закріплений кінець каната, шатунно-кривошипним механізмом 14 і 15 балансирна рама приводиться в коливальний рух відносно осі направляючого ролика 12. Відтяжний ролик балансирної рами, опускаючись, натягує канат і піднімає снаряд над вибоєм. Піднімаючись вверх, ролик 10 звільнює канат, і снаряд під власною вагою падає на вибій, руйнуючи долотом породу.
По мірі поглиблення свердловини, канат подовжують, змотуючи його з барабана 13. Циліндричність свердловини забезпечується поворотом долота в результаті розкручування каната під навантаженням (під час підйому бурового снаряда) і скручування його при знятті навантаження (під час удару долота об породу).
Ефективність руйнування породи при ударно-канатному способі буріння прямопропорційна масі бурового снаряда, висоті його падіння, прискоренню падіння, кількості ударів долота об вибій за одиницю часу і обернено пропорціональна квадрату діаметра свердловини.
При всіх інших однакових факторах продуктивність буріння суттєво залежить від правильності вибору долота для даної породи (рис. 3.3).
а-в м’яких породах і породах середньої твердості;
б- в твердих породах; в - в твердих тріщинуватих породах
1 – лезо; 2 – лопать; 3 – шийка; 4 – аварійна різьба; 5 – ніпель;
- кут загострення.
Рисунок 3.3 – Долота для ударного буріння
В процесі розбурювання тріщинуватих і в’язких порід можливе заклинювання долота. Для звільнення долота в буровому снаряді застосовують штангу-ножиці.
Процес буріння буде тим ефективніший, чим менший опір долоту бурового снаряда чинить накопичувана на вибої свердловини зруйнована порода. При відсутності або недостатньому припливі пластової рідини у свердловину із устя періодично доливають воду. Рівномірний розподіл частинок вибуреної породи уводі досягається періодичним розходженням (припідйомом і опусканням) бурового снаряда. У міру накопичення на вибої зруйнованої породи (шламу) виникає необхідність в очистці свердловини. Для цього з допомогою барабана піднімають буровий снаряд із свердловини і опускають в неї жолонку 17 на канаті 6, що змотується з барабана 16. У днищі жолонки є клапан. При зануренні жолонки в зашламовану рідину клапан відкривається і жолонка заповнюється цією сумішшю, а при підйомі жолонки клапан закривається. Підняту на поверхню зашламовану рідину виливають у збірну ємність. Для повного очищення свердловини необхідно спускати жолонку декілька разів підряд.
Після очищення вибою в свердловину опускають буровий снаряд і процес буріння продовжується.
При ударному бурінні свердловина, як правило, не заповнена рідиною. Тому з метою уникнення обвалювання породи зі стінок в свердловину спускають обсадну колону, яка складається з металевих обсадних труб, з’єднаних одна з одною за допомогою різьби або зварки. У міру поглиблення свердловини обсадну колону просувають до вибою і періодично подовжують її на одну трубу.
Із збільшенням довжини обсадної колони просування її до вибою затруднюється. Наступає такий момент, коли обсадну колону неможливо подати вниз навіть спеціальним забивним снарядом. У цьому випадку обсадну колону залишають у свердловині, а всередину її спускають другу обсадну колону, і свердловину поглиблюють долотом меншого діаметра. Знову наступає момент, коли і друга обсадна колона не проходить глибше, що створює необхідність спускати третю колону ще меншого діаметра, і т.д. до тих пір, поки не буде досягнута проектна глибина. Таким чином, в свердловину може бути спущено декілька концентрично розташованих обсадних колон, зібраних з труб різного діаметра.
Для ударно-канатного буріння випускають самохідні, пересувні і стаціонарні станки, що дозволяють бурити свердловини глибиною до 500 м. Вони мають порівняно невелику масу (7-20 т), і тому їх можна легко перевозити з місця на місце, що дуже важливо для організації бурових робіт у важкодоступних і віддалених районах.