- •1. Понятие о буровой скважине. Классификация скважин по назначению.
- •2. Цикл строительства скважины. Основные этапы цикла строительства.
- •3. Методы монтажа буровых установок. Подготовительные работы к бурению скважины.
- •4. Правила ввода буровой установки в эксплуатацию. Обязательная документация буровой бригады при строительстве скважины
- •5. Основные цели, задачи, мероприятия, направленные на охрану природы и окружающей среды при строительстве скважин.
- •6. Основные физико - механические свойства горных пород. Основные закономерности разрушения горных пород при бурении.
- •7. Назначение и классификация породоразрушающего инструмента
- •Буровые долота - конструкции и типы. Назначение, классификация, область применения.
- •9. Долота для специальных целей. Снаряды для колонкового бурения (керноприемные устройства) и бурильные головки к ним.
- •10. Назначение, составные элементы бурильной колонны, их основная техническая характеристика.
- •11. Стальные и легкосплавные бурильные трубы. Назначение, конструкция и модификации.
- •Условия работы колонны бурильных труб. Схема расчета бурильной колонны при роторном бурении и при бурении забойными двигателями.
- •13. Правила транспортировки, погрузочно-разгрузочных работ и эксплуатации бурильной колонны.
- •14. Осложнения в процессе бурения скважин. Классификация осложнений.
- •15. Осложнения, приводящие к нарушению целостности стенок скважин. Причины последствия, методы предупреждения и ликвидации
- •16. Поглощение бурового раствора. Причины, последствия, методы предупреждения и ликвидации
- •17. Грифоны и межколонные проявления. Мероприятия по их предупреждению и методы ликвидации
- •18. Осложнения при бурении скважин в многолетнемерзлых породах. Мероприятия по их предупреждению.
- •19. Особенности проводки скважин в условиях сероводородной агрессии. Мероприятия по их предупреждению и методы ликвидации.
- •20. Система приготовления и очистки буровых растворов.
- •21. Способы бурения, получившие распространение в нашей стране. Критерии оценки эффективности способа бурения.
- •22. Режим бурения и его параметры. Влияние параметров режима на процесс проводки скважин
- •23. Особенности режимов бурения роторным способом и различными видами забойных двигателей.
- •24. Порядок проектирования режима бурения. Опорно-технологические скважины. Гидравлическая программа промывки скважины. Режимно - технологические карты.
- •25. Приборы для текущего контроля за параметрами режима бурения. Индикаторы веса (устройство, правила тарировки, чтение индикаторных диаграмм).
- •26. Область применения наклонно – направленных и горизонтальных и многозабойных скважин, типы профилей наклонно - направленных, горизонтальных и многозабойных скважин скважин.
- •27. Отклоняющие устройства для искривления скважин. Ориентирование отклоняющих систем на забое. Методы управления траекториями стволов в наклонных скважинах.
- •28. Кустовое бурение. Схема расположения скважин на кусте.
- •29. Вскрытие и опробование продуктивных горизонтов (пластов).
- •31. Типы обсадных труб. Правила транспортировки, погрузочно-разгрузочных работ. Подготовка и спуск обсадных колонн.
- •32. Технологическая оснастка обсадных колонн.
- •33. Способы цементирования обсадных колонн.
- •34. Организация и проведение процесса цементирования скважины.
- •35. Технология освоения добывающих скважин. Особенности освоения пластов с авпд и анпд.
21. Способы бурения, получившие распространение в нашей стране. Критерии оценки эффективности способа бурения.
Получили распространение три способа бурения нефтяных и газовых скважин: роторный, гидравлическими забойными двигателями и бурение электробурами. Первые два из этих способов — основные. Выбор наиболее эффективного способа бурения обусловлен задачами, которые должны быть решены при разработке или совершенствовании технологии бурения в конкретных геолого-технических условиях. На основании данных, полученных при опытном бурении, сравнивают способы бурения и выявляют из их числа наиболее эффективный для конкретных геолого-технических условий. В качестве критерия оценки эффективности способа бурения целесообразно принять стоимость затрат на 1 м проходки. Это, конечно, не исключает возможность использования при сравнении способов бурения таких критериев, как проходка за рейс, а также рейсовая и коммерческая скорости бурения.
Способ бурения можно выбирать в зависимости от установленной оптимальной частоты вращения долота (в об/мин):
Ротор, турбобур с редуктором-вставкой,
электробур с двумя редукторами-вставками 35—100
Ротор, винтовой забойный двигатель, турбобур с редуктором-вставкой, турбобур с решетками гидроторможения, электробур с редуктором-вставкой 100—250
Шпиндельные турбобуры с турбинами точного литья и турбобуры с падающей к тормозу линией давления, турбобур с редуктором-вставкой,
электробур с редуктором-вставкой 250—500
Турбобуры и электробуры для алмазного бурения 500—800
22. Режим бурения и его параметры. Влияние параметров режима на процесс проводки скважин
Под режимом бурения понимается определенное сочетание регулируемых параметров, влияющих на показатели бурения. К числу таких параметров режима бурения относятся: 1) осевая нагрузка (давление) на долото PR; 2) частота вращения долота п; 3) количество прокачиваемой промывочной жидкости Q; 4) качество промывочной жидкости (плотность, вязкость, показатель фильтрации, статическое напряжение сдвига).
Сочетание этих параметров, позволяющее получать наиболее высокие качественные и количественные показатели бурения при данной технической вооруженности буровой, называется рациональным (или оптимальным) режимом бурения. На практике часто в процессе бурения приходится отбирать керн, бурить скважину в неблагоприятных геологических условиях (зонах, склонных к поглощениям, осложнениям, связанным с нарушением целостности ствола скважины, и т. п.), забуривать в сторону от ранее пробуренного ствола и т. д. Режимы бурения, применяемые в таких случаях, называются специальными режимами. Влияние количества и качества бурового раствора. Промысловыми наблюдениями и лабораторными исследованиями установлено, что наилучшие результаты работы долот получают при своевременном удалении с забоя выбуренной породы, в противном случае она оказывает дополнительное сопротивление долоту. Чистота забоя, а следовательно, и собственно процесс бурения зависят от следующих факторов.
1. Качества бурового раствора — очистка скважины от мелкого шлама лучше обеспечивается при глинистых растворах с малой вязкостью и малой прочностью структуры. Крупные куски шлама лучше удаляются при густых и вязких растворах. Увеличение плотности повышает подъемную способность глинистых растворов. В то же время установлено, что механическая скорость проходки зависит от дифференциального давления, представляющего собой разность между давлением столба бурового раствора в скважине и пластовым (поровым) давлением. Давление столба жидкости (гидростатическое давление) прямо пропорционально ее плотности. Если дифференциальное давление больше 3,5 МПа, то механическая скорость проходки остается примерно постоянной.
С увеличением плотности бурового раствора увеличивается давление на забой скважины, сопротивляемость пород разрушению возрастает, вследствие чего показатели бурения уменьшаются. В тех случаях, когда геологические условия позволяют, следует использовать в качестве бурового раствора воду, газ или воздух с обязательной компенсацией их недостаточной подъемной способности высокой скоростью движения в затрубном пространстве. Американский ученый Бингхем, анализируя многочисленные промысловые и стендовые эксперименты с использованием для бурения различных промывочных агентов, делает следующие выводы:
а) в процессе бурения на эффективных режимах максимальные значения проходки за один оборот долота (h/n) можно получить при использовании в качестве бурового раствора воды;
б) в значительном большинстве случаев бурить на эффективных режимах можно при использовании в качестве буровых агентов воздуха или газа. Однако в этом случае и нагрузка на долото, и частота его вращения должны быть меньшими по сравнению с таковыми при бурении с промывкой забоя водой. Это объясняется низкой очищающей способностью воздушной струи.
2. Количество бурового раствора, подаваемого на единицу площади забоя скважины. На основании обобщения экспериментальных исследований установлено (исследования проводились при бурении роторным способом и электробуром), что технологически необходимое количество промывочного раствора (Q, л/с) примерно равно
Q = 0,07F F — площадь забоя скважины, см2.
Превышение подачи буровых насосов над вычисленной по данному соотношению величиной не приводит к существенному изменению механической скорости проходки.
3. Скорости истечения потока жидкости из отверстий долота и расположения этих отверстий по отношению к шарошкам и забою скважин. С увеличением скорости истечения бурового раствора из долотных насадок улучшается очистка забоя скважины, а следовательно, возрастает механическая скорость проходки. Наблюдения показывают, что значительный рост механической скорости проходки достигается в том случае, когда скорость струй, вытекающих из насадок гидромониторного долота, превышает 60—75 м/с. Большое значение на условия очистки забоя оказывает высота зубьев шарошек. Чем больше просвет между шарошками и забоем, тем совершеннее его очистка и выше значения h/n. Наименьшие значения h/n наблюдаются в тех случаях, когда применяются алмазные долота, в которых зубья (алмазы) выступают за матрицу на незначительную высоту, и штыревые с твердосплавными вставками, почти утопленными в теле шарошки.
Влияние частоты вращения долота. Исследованиями было установлено, что при увеличении частоты вращения долота п механическая скорость проходки растет, достигая максимальной величины, а затем снижается. Каждому классу пород (пластичные, пластичнохрупкие и хрупкие) соответствуют свои критические частоты вращения долота, превышение которых вызывает снижение механической скорости проходки. Надо также иметь в виду, что повышение частоты вращения шарошечных долот снижает долговечность их работы вследствие более интенсивного износа опор и сокращает проходку за рейс долота.
Влияние осевой нагрузки. Многочисленные отечественные и зарубежные исследования влияния осевой нагрузки на механическую скорость проходки могут быть охарактеризованы графиком, отражающим качественную сторону процесса. На кривой v=f(Pд) выделяются три области. Область 1 характеризуется тем, что v увеличивается пропорционально увеличению Рд. В этой области удельная нагрузка значительно меньше прочности разрушаемой породы, поэтому процесс разрушения носит поверхностный характер Область 1 называется
областью поверхностного разрушения.
В области II v также увеличивается с ростом Рд, но в данном случае механическая скорость проходки растет быстрее, чем увеличивается создаваемая на долото нагрузка. В этой области породы разрушаются при удельной нагрузке, меньшей твердости разрушаемой породы, но уже близкой к ней. Эта область условно называется областью усталостного разрушения. На границе областей II и III удельная нагрузка будет соответствовать твердости разрушаемой породы. В области III процесс разрушения носит объемный характер. Область III называется областью нормального или объемного разрушения. Описанное выше разделение режимов разрушения породы условное, так как при работе долота в разной степени наблюдаются все три вида разрушения. Графики показывают, что при всех существующих методах вращательного бурения любое изменение осевой нагрузки на долото приводит к изменению показателей его работы. При поддержании на долоте осевой нагрузки, соответствующей v=max, реализуется критерий максимума механической скорости проходки; при нагрузке, отвечающей P=max, бурить будут с максимальной проходкой на долото.
Оптимальный режим с максимумом рейсовой скорости, очевидно, будет достигнут при средней осевой нагрузке между Рд> соответствующей fmax, и Рд.
Взаимосвязь между параметрами режима бурения. В роторном бурении параметры режима бурения не зависят друг от друга. В процессе бурения можно менять любой из них: Рд, п или Q, не изменяя других. Иное дело в турбинном бурении. Здесь основной параметр режима бурения — количество прокачиваемого бурового раствора Q, т. е.
Частота вращения долота п в турбинном бурении переменна и зависит от количества бурового раствора и осевой нагрузки на долото, т. е.
n=f(Q, Рд).
Другими словами, при турбинном бурении изменение Q неизменно повлечет за собой изменение п и Рд. При бурении электробуром также имеются свои особенности. Электробуром практически бурят при постоянной частоте вращения долота, и бурильщик не может ее регулировать. Менять частоту вращения можно только заменой электробура другим двигателем, имеющим иную частоту вращения, изменением частоты тока или при помощи редукторов-вставок. Изменение мощности, затрачиваемой долотом на разрушение пород, имеющих различные физико-механические свойства, вызывает изменение силы тока в электрической цепи, питающей электробур. Это позволяет следить по показаниям амперметра за характером работы долота на забое, создавать оптимальные осевые нагрузки, определять степень износа долота. Критерий оценки эффективности применяемых параметров режима бурения. Таким критерием может служить рейсовая скорость проходки или стоимость 1 м проходки, так называемая экономическая скорость. Спущенное в скважину долото стремится отработать при таких значениях параметров режима бурения и бурить столько времени, чтобы обеспечить либо максимальную рейсовую скорость fpmax. Либо минимальную стоимость 1 м проходки C Критерий C более обобщающий, чем критерий fpmax, так как он учитывает (в стоимостном выражении) больше факторов.