Строительство скважин

В цикл строительства скважины входят:

1) подготовительные работы;

2) монтаж вышки и оборудования;

3) подготовка к бурению;

4) процесс бурения;

5) крепление скважины обсадными трубами и ее тампонаж;

6) вскрытие пласта и испытание на приток нефти и газа.

В ходе подготовительных работ выбирают место для буровой, прокладывают подъездную дорогу, подводят системы электроснабжения, водоснабжения и связи. Если рельеф местности неровный, то планируют площадку.

Монтаж вышки и оборудования производится в соответствии с принятой для данных конкретных условий схемой их размещения. Оборудование стараются разместить так, чтобы обеспечить безопасность в работе, удобство в обслуживании, низкую стоимость строительно-монтажных работ и компактность в расположении всех элементов буровой.

В общем случае (рис. 6.24) в центре буровой вышки 1 располагают ротор 3, а рядом с ним — лебедку 2.

Различают следующие методы монтажа буровых установок: поагрегатный, мелкоблочный и крупноблочный.

При поагрегатном методе буровая установка собирается из отдельных агрегатов, для доставки которых используется автомобильный, железнодорожный или воздушный транспорт.

При мелкоблочном методе буровая установка собирается из 16…20 мелких блоков. Каждый из них представляет собой основание, на котором смонтированы один или несколько узлов установки.

При крупноблочном методе установка монтируется из 2…4 блоков, каждый из которых объединяет несколько агрегатов и узлов буровой.

Блочные методы обеспечивают высокие темпы монтажа буровых установок и качество монтажных работ. Размеры блоков зависят от способа, условий и дальности их транспортировки.

После этого последовательно монтируют талевый блок с крон-блоком, вертлюг и ведущую трубу, присоединяют к вертлюгу напорный рукав. Далее проверяют отцентрировашюсть вышки: ее центр должен совпадать с центром ротора.

Подготовка к бурению включает устройство направления I (рис. 6.1) и пробный пуск буровой установки.

Назначение направления описано выше. Его верхний конец соединяют с очистной системой, предназначенной для очистки от шлама бурового раствора, поступающего из скважины, и последующей подачи его в приемные резервуары буровых насосов.

Затем бурится шурф для ведущей трубы и в него спускают обсадные трубы.

Буровая комплектуется долотами, бурильными трубами, ручным и вспомогательным инструментом, горюче-смазочными материалами, запасом воды, глины и химических реагентов. Кроме того, недалеко от буровой располагаются помещение для отдыха и приема пищи, сушилка для спецодежды и помещение для проведения анализов бурового раствора.

В ходе пробного бурения проверяется работоспособность всех элементов и узлов буровой установки.

Процесс бурения начинают, привинтив первоначально к ведущей трубе квадратного сечения долото. Вращая ротор, передают через ведущую трубу вращение долоту.

Во время бурения происходит непрерывный спуск (подача) бурильного инструмента таким образом, чтобы часть веса его нижней части передавалась на долото для обеспечения эффективного разрушения породы.

В процессе бурения скважина постепенно углубляется. После того как ведущая труба вся уйдет в скважину, необходимо нарастить колонну бурильных труб. Наращивание выполняется следующим образом. Сначала останавливают промывку. Далее бурильный инструмент поднимают из скважины настолько, чтобы ведущая труба полностью вышла из ротора.
и помощи пневматического клинового захвата инструмент подвешивают на роторе. Далее ведущую трубу отвинчивают от колонны бурильных труб и вместе с вертлюгом спускают в шурф — слегка наклонную скважину глубиной 15…16 м, располагаемую в углу буровой. После этого крюк отсоединяют от вертлюга, подвешивают на крюке очередную, заранее подготовленную трубу, соединяют ее с колонной бурильных труб, подвешенной на роторе, снимают колонну с ротора, опускают ее в скважину и вновь подвешивают на роторе. Подъемный крюк снова соединяют с вертлюгом и поднимают его с ведущей трубой из шурфа. Ведущую трубу соединяют с колонной бурильных труб, снимают последнюю с ротора, включают буровой насос и осторожно доводят долото до забоя. После этого бурение продолжают.

При бурении долото постепенно изнашивается и возникает необходимость в его замене. Для этого бурильный инструмент, как и при наращивании, поднимают на высоту, равную длине ведущей трубы, подвешивают на роторе, отсоединяют ведущую трубу от колонны и спускают ее с вертлюгом в шурф. Затем поднимают колонну бурильных труб на высоту, равную длине бурильной свечи, подвешивают колонну на роторе, свечу отсоединяют от колонны и нижний конец ее устанавливают на специальную площадку — подсвечник, а верхний -на специальный кронштейн, называемый пальцем. В такой последовательности поднимают из скважины все свечи. После этого заменяют долото и начинают спуск бурильного инструмента. Этот процесс осуществляется в порядке, обратном подъему бурильного инструмента из скважины.

Крепление скважины обсадными трубами и ее тампонаж осуществляются согласно схемы, приведенной на рис. 6.1. Целью тампонажа затрубного пространства обсадных колонн является разобщение продуктивных пластов.

Хотя в процессе бурения продуктивные пласты уже были вскрыты, их изолировали обсадными трубами и тампонированием, чтобы проникновение нефти и газа в скважину не мешало дальнейшему бурению. После завершения проходки для обеспечения притока нефти и газа продуктивные пласты вскрывают вторично перфорационным способом. После этого скважину осваивают, т.е. вызывают приток в нее нефти и газа. Для чего уменьшают давление бурового раствора на забой одним из следующих способов:

1) промывка — замена бурового раствора, заполняющего ствол скважины после бурения, более легкой жидкостью — водой или нефтью;

2) поршневание (свабирование) — снижение уровня жидкости в скважине путем спуска в насосно-компрессорные трубы и подъема на стальном канате специального поршня (сваба). Поршень имеет клапан, который открывается при спуске и пропускает через себя жидкость, заполняющую НКТ. При подъеме же клапан закрывается, и весь столб жидкости, находящийся над поршнем, выносится на поверхность.

От использовавшихся прежде способов уменьшения давления бурового раствора на забой, продавливания сжатым газом и аэрации (насыщения раствора газом) в настоящее время отказались по соображениям безопасности.

Таким образом, освоение скважины в зависимости от конкретных условий может занимать от нескольких часов до нескольких месяцев.

После появления нефти и газа скважину принимают эксплуатационники, а вышку передвигают на несколько метров для бурения очередной скважины куста или перетаскивают на следующий куст.

studfiles.net

В ходе подготовительных работ выбирают место для буровой, прокладывают подъездную дорогу, подводят системы электроснабжения, водоснабжения и связи. Если рельеф местности неровный, то планируют площадку.

 В цикл строительства скважины входят:

1. подготовительные работы;
2. монтаж вышки и оборудования;
3. подготовка к бурению;
4. процесс бурения;
5. крепление скважины обсадными трубами и ее тампонаж;
6. вскрытие пласта и испытание на приток нефти и газа.

Монтаж вышки и оборудования производится в соответствии с принятой для данных конкретных условий схемой их размещения. Оборудование стараются разместить так, чтобы обеспечить безопасность в работе, удобство в обслуживании, низкую стоимость строительно-монтажных работ и компактность в расположении всех элементов буровой.

В общем случае (рис. 24) в центре буровой вышки 1 располагают ротор 3, а рядом с ним — лебедку 2. За ней находятся буровые насосы 19, силовой привод 18, площадка горюче-смазочных материалов 11, площадка для хранения глинопорошка и химреагентов 9 и глиномешалка 17. С противоположной стороны от лебедки находится стеллаж мелкого инструмента 14, стеллажи 5 для укладки бурильных труб 4, приемные мостки 12, площадка отработанных долот 7 и площадка ловильного инструмента 10 (его используют для ликвидации аварий). Кроме того, вокруг буровой размещаются хозяйственная будка 8, инструментальная площадка 6, очистная система 15 для использованного бурового раствора и запасные емкости 16 для хранения бурового раствора, химических реагентов и воды.

Рис. 24. Типовая схема размещения оборудования,
инструмента, запасных частей и материалов на буровой:

1 — буровая вышка; 2 — лебедка; 3 — ротор; 4 — бурильные трубы;
5 — стеллажи; 6 — инструментальная площадка; 7 — площадка отработанных
долот; 8 — хозяйственная будка; 9 — площадка глинохозяйства; 10 — площадка 
ловильного инструмента; 11 — площадка горюче-смазочных материалов; 
12 — приемные мостки; 13 — верстак слесаря; 14 — стеллаж легкого инструмента; 
15 — очистная система; 16 — запасные емкости; 17 — глиномешалка;
18 — силовой привод; 19 — насосы

Различают следующие методы монтажа буровых установок: поагрегатный, мелкоблочный и крупноблочный.

При поагрегатном методе буровая установка собирается из отдельных агрегатов, для доставки которых используется автомобильный, железнодорожный или воздушный транспорт.

При мелкоблочном методе буровая установка собирается из 16…20 мелких блоков. Каждый из них представляет собой основание, на котором смонтированы один или несколько узлов установки.

При крупноблочном методе установка монтируется из 2…4 блоков, каждый из которых объединяет несколько агрегатов и узлов буровой.

Блочные методы обеспечивают высокие темпы монтажа буровых установок и качество монтажных работ. Размеры блоков зависят от способа, условий и дальности их транспортировки.

После этого последовательно монтируют талевый блок с кронблоком, вертлюг и ведущую трубу, присоединяют к вертлюгу напорный рукав. Далее проверяют отцентрированность вышки: ее центр должен совпадать с центром ротора.

Подготовка к бурению включает устройство направления I (рис. 1) и пробный пуск буровой установки.

Рис. 1. Конструкция скважины:

1 — обсадные трубы; 2 — цементный камень; 3 — пласт;
4 — перфорация в обсадной трубе ицементном камне;
I — направление; II — кондуктор; III — промежуточная колонна;
IV — эксплуатационная колонна.

Назначение направления описано выше. Его верхний конец соединяют с очистной системой, предназначенной для очистки от шлама бурового раствора, поступающего из скважины, и последующей подачи его в приемные резервуары буровых насосов.

Затем бурится шурф для ведущей трубы и в него спускают обсадные трубы.

Буровая комплектуется долотами, бурильными трубами, ручным и вспомогательным инструментом, горюче-смазочными материалами, запасом воды, глины и химических реагентов. Кроме того, недалеко от буровой располагаются помещение для отдыха и приема пищи, сушилка для спецодежды и помещение для проведения анализов бурового раствора.

В ходе пробного бурения проверяется работоспособность всех элементов и узлов буровой установки.

Процесс бурения начинают, привинтив первоначально к ведущей трубе квадратного сечения долото. Вращая ротор, передают через ведущую трубу вращение долоту.

Во время бурения происходит непрерывный спуск (подача) бурильного инструмента таким образом, чтобы часть веса его нижней части передавалась на долото для обеспечения эффективного разрушения породы.

В процессе бурения скважина постепенно углубляется. После того как ведущая труба вся уйдет в скважину, необходимо нарастить колонну бурильных труб. Наращивание выполняется следующим образом. Сначала останавливают промывку. Далее бурильный инструмент поднимают из скважины настолько, чтобы ведущая труба полностью вышла из ротора. При помощи пневматического клинового захвата инструмент подвешивают на роторе. Далее ведущую трубу отвинчивают от колонны бурильных труб и вместе с вертлюгом спускают в шурф — слегка наклонную скважину глубиной 15… 16 м, располагаемую в углу буровой. После этого крюк отсоединяют от вертлюга, подвешивают на крюке очередную, заранее подготовленную трубу, соединяют ее с колонной бурильных труб, подвешенной на роторе, снимают колонну с ротора, опускают ее в скважину и вновь подвешивают на роторе. Подъемный крюк снова соединяют с вертлюгом и поднимают его с ведущей трубой из шурфа. Ведущую трубу соединяют с колонной бурильных труб, снимают последнюю с ротора, включают буровой насос и осторожно доводят долото до забоя. После этого бурение продолжают.

При бурении долото постепенно изнашивается и возникает необходимость в его замене. Для этого бурильный инструмент, как и при наращивании, поднимают на высоту, равную длине ведущей трубы, подвешивают на роторе, отсоединяют ведущую трубу от колонны и спускают ее с вертлюгом в шурф. Затем поднимают колонну бурильных труб на высоту, равную длине бурильной свечи, подвешивают колонну на роторе, свечу отсоединяют от колонны и нижний конец ее устанавливают па специальную площадку — подсвечник, а верхний -на специальный кронштейн, называемый пальцем. В такой последовательности поднимают из скважины все свечи. После этого заменяют долото и начинают спуск бурильного инструмента. Этот процесс осуществляется в порядке, обратном подъему бурильного инструмента из скважины.

Крепление скважины обсадными трубами и ее тампонаж осуществляются согласно схемы, приведенной на рис. 1. Целью тампонажа затрубного пространства обсадных колонн является разобщение продуктивных пластов.

Хотя в процессе бурения продуктивные пласты уже были вскрыты, их изолировали обсадными трубами и тампонированием, чтобы проникновение нефти и газа в скважину не мешало дальнейшему бурению. После завершения проходки для обеспечения притока нефти и газа продуктивные пласты вскрывают вторично перфорационным способом. После этого скважину осваивают, т.е. вызывают приток в нее нефти и газа. Для чего уменьшают давление бурового раствора на забой одним из следующих способов:

1. промывка — замена бурового раствора, заполняющего ствол скважины после бурения, более легкой жидкостью — водой или нефтью;
2. поршневание (свабирование) — снижение уровня жидкости в скважине путем спуска в насосно-компрессорные трубы и подъема на стальном канате специального поршня (сваба). Поршень имеет клапан, который открывается при спуске и пропускает через себя жидкость, заполняющую НКТ. При подъеме же клапан закрывается, и весь столб жидкости, находящийся над поршнем, выносится на поверхность.

От использовавшихся прежде способов уменьшения давления бурового раствора на забой, продавливания сжатым газом и аэрации (насыщения раствора газом) в настоящее время отказались по соображениям безопасности.

Таким образом, освоение скважины в зависимости от конкретных условий может занимать от нескольких часов до нескольких месяцев.

После появления нефти и газа скважину принимают эксплуатационники, а вышку передвигают на несколько метров для бурения очередной скважины куста или перетаскивают на следующий куст. 

После проведения цикла строительства скажины, необходина уборка после строительства, которая включает: уборку как кустовой площадки, так и прилегающей территории, подвергщейся загрязнению.

oilloot.ru

Понятие о цикле строительства скважины

Цикл строительства скважины включает в себя этапы:

• Подготовительные мероприятия, основанные на геологическом исследовании особенностей местности с выяснением основных пород пластов земли и расположении водоносных пластов.
• Выбор места бурения скважины и подбор с подготовкой необходимого оборудования, машин и механизмов.
• Монтаж надземного оборудования и подготовка к бурению скважины.
• Сам процесс бурения и очистки скважины.
• Укрепление скважины системой обсадочных труб, промывка водоносного источника и ввод его в эксплуатацию.

В зависимости от геологических особенностей местности и расположения водоносного слоя строение скважины может существенно отличаться от типового, а поэтапное строительство скважины может потребовать дополнительных мероприятий.

Типовое строение скважины

Строение скважины должно гарантировать выполнение отдельных условий и факторов:

• Вскрытие продуктивных горизонтов водоносных слоев с минимальной необходимостью фильтрования жидкости и как можно длительным сроком эксплуатации скважины с низким темпом падения водоносного дебета. Т.е. строительство скважины должно гарантировать обеспечение расчетных параметров водоносной продуктивности с заданным эксплуатационным сроком.
• Для обеспечения стабильного качества забора воды строение скважины должно гарантировать надежную гидроизоляцию между водоносными горизонтами, т.е. не должно возникать проникновения грунтовых вод в «артезианскую» скважину.
• Глубина бурения водоносной скважины может варьироваться от 10 до 100 и более метров в зависимости от залегания водоносных слоев. При этом глубже не всегда обозначает лучше, т.к. усложняется подъем воды на поверхность, а сама глубина не гарантирует повышение водоносности.
• С целью минимизации использования материалов для строительства скважины и дальнейшего исключения возможности деформации трубного ствола под собственной массой и передвижением слоев грунта диаметр водозаборной колонны подбирается как можно меньшим, допустимым для установки соответствующего по мощности насосного оборудования.
• Конструкция скважины должна обеспечивать возможность проведения ремонтно-восстановительных работ, для чего диаметр скважинного ствола не должен быть сильно заужен.

Типовое строение скважины состоит из:

• Надземной части, которая оборудуется в виде герметизирующей скважину цилиндрической конструкции с подводящими коммуникациями.
• Подземной части, состоящей собственно из водоносного ствола с установленной обсадочной трубой, при этом обсадочно-герметизирующая конструкция может иметь разное строение в зависимости от геологических особенностей местности:
• Сплошная обсадочная труба устанавливается в случаях среднестатистических стандартных геологических условиях (средней твердости грунты), когда в водоносном известняке присутствует избыточное давление, выталкивающее жидкость вверх.
• В случаях отсутствия подъемного давления в скважине в водозаборную часть ствола устанавливают дополнительную пластиковую трубу, обеспечивающую защиту насосу от заклинивания в скважине вследствие перемещения грунта.
• Установка кондуктора (дополнительной трубы большого диаметра в верхней части скважины) производится при обнаружении в верхних слоях грунта плавунов. Кондуктор выполняет функцию герметизации для дальнейшего беспрепятственного бурения скважины.
• Строительство скважины с телескопической конструкцией обсадочных труб выполняется при обнаружении на пути бурения твердых пород. Телескопическая установка труб позволяет проводить бурение особо глубоких скважин без обрушений.

Особенности строительства скважины

На основании собранной информации о геологических особенностях местности рассчитывается предельная глубина бурения скважины, от которой зависит само строение скважины и этапы ее строительства:

• Бурение скважины в основном производится шнековым способом, но при обнаружении скалистых пород грунта даже специализированные насадки с твердосплавными резцами становятся не эффективными, поэтому применяется ударно-канатный способ, который разбивает скальные породы на отдельные фрагменты.
• Цикл строительства скважины с относительно небольшой глубиной 10-20 м вследствие малого обрушения пробуренного ствола значительно упрощен, т.е. в пробуренную скважину до водоносного слоя вставляются металлические трубы одного диаметра с герметизацией отрезков.
• Мягкие, осыпающиеся грунты или обнаружение прослоек подпочвенных вод вынуждает использовать укрепляющую конструкцию в виде металлической трубы большого диаметра (кондуктора) для дальнейшего беспрепятственного бурения скважины. Чтобы не возникало смещения кондуктора, производят его тампонаж, т.е. закачивают цементно-песчаный раствор в промежуток между стенкой трубы и грунтом.
• Тампонаж производится всех обсадочных труб, при этом особую важность имеет качество проведения мероприятия, от которого зависит срок эксплуатации скважины и качество заборной воды.
• Строительство скважин большой глубины более 20 м осложняется подъемом на поверхность грунта, поэтому в цикл строительства скважины включают периодическую и постоянную промывку буримого ствола, для чего организуется циркуляционная закачка воды.
• Окончательным этапом создания скважины является ее тщательная промывка с начальной посторонней принудительной циркуляционной подачей воды, и конечной длительной откачкой воды до нормализации ее технических параметров. После чего производится очистка откачиваемого оборудования, установка его на рабочее место, герметизация скважины от проникновения в нее мусора, и собственно ввод в эксплуатацию водозаборной скважины, для чего устанавливаются дополнительные автоматические системы управления насосом.

Стоит отдельно отметить, что при больших глубинах артезианских скважин для подъема воды часто требуется последовательная установка двух насосов на разных уровнях.

aquagroup.ru

Весь комплекс работ, связанных со строительством скважины, образует "цикл строительства скважины"

Структура производственного цикла строительства скважины

1. Строительно-монтажные и подготовительные работы к бурению скважины:

1.1. Землеустроительные работы

Горный отвод — статус участка недр (геометризированный блок недр), предоставленного пользователю в соответствии с лицензией на пользование недрами для добычи полезных ископаемых, строительства и эксплуатации подземных сооружений …

Земельный отвод — участок земли, предоставляемый для размещения зданий, сооружений, объектов транспорта, связи и т.п., организации работ и услуг.

Размеры и площадь земельного отвода, как правило, не совпадают с границами горного отвода.

Землеотвод выделяется во временное краткосрочное (на период строительства скважины) и временное долгосрочное (на период эксплуатации скважины — добыча) пользование.

Норма землеотвода зависит от:

1) назначения скважины (разведочная или эксплуатационная),

2) буровой установки:

· грузоподъемности (75-80 тс, 125-200 тс, более 200 тс)

· типа ее привода (дизельный или электрический),

· высоты вышки (41 или 53 м).

В ходе подготовительных работ:

· выбирают место для буровой установки (БУ),

· прокладывают подъездную дорогу,

· подводят системы электроснабжения, водоснабжения и связи;

· если рельеф местности неровный, то планируют площадку.

Сооружение оснований и фундаментов, монтаж буровой установки

Монтаж вышки и оборудованияпроизводится в соответствии с принятой для данных конкретных условий схемой их размещения. Оборудование стараются разместить так, чтобы обеспечить безопасность в работе, удобство в обслуживании, низкую стоимость строительно-монтажных работ и компактность в расположении всех элементов буровой.

Различают следующие методы монтажа буровых установок:

· поагрегатный (сборка из отдельных агрегатов — используется автомобильный, железнодорожный или воздушный транспорт)

· мелкоблочный (собирается из 16…20 мелких блоков);

· крупноблочный (монтируется из 2…4 блоков).

При поагрегатном методе буровая установка собирается из отдельных агрегатов, для доставки которых используется автомобильный, железнодорожный или воздушный транспорт.

При мелкоблочном методе буровая установка собирается из 16…20 мелких блоков. Каждый из них представляет собой основание, на котором смонтированы один или несколько узлов установки.

При крупноблочном методе установка монтируется из 2…4 блоков, каждый из которых объединяет несколько агрегатов и узлов буровой.

1.3. Строительство вспомогательных сооружений и монтаж инженерных коммуникаций

Инженерное обустройство земельного участка заключается в его подготовке к сооружению вспомогательных сооружений, инженерных коммуникаций, а также выполнению природоохранных мероприятий.

1.4. Подготовительные работы к бурению скважины

· опробование смонтированного оборудования;

· доставка инструмента и материалов;

· подготовка бурового инструмента к работе;

· приготовление или доставка промывочной жидкости;

· оснастка талевой системы;

· проверка работоспособности КИП;

· строительство шахтового направления (шурф).

По окончании этих работ составляется Акт приемки буровой Госгортехнадзором и проводится пусковая конференция.

В ходе пробного бурения проверяется работоспособность всех элементов и узлов БУ.

Бурение скважины

Бурение — процесс создания и крепления ствола скважины. Создают ствол скважины путем разрушения горных пород и удаления обломков пород (выбуренной породы) из скважины (углубление).

Пробуренные интервалы ствола скважины закрепляют с целью предотвращения разрушения и разобщения пластов путем спуска и цементирования обсадных колонн (крепление и цементирование).

Бурение скважин– сложный технологический процесс строительства ствола буровых скважин, состоящий из следующих основных операций:

· углубление скважин посредством разрушения горных пород буровым инструментом (породоразрушающим инструментом (ПРИ));

· удаление выбуренной породы (шлам) из скважины;

· крепление ствола скважины в процессе ее углубления обсадными колоннами;

· проведение комплекса геолого-геофизических работ по исследованию горных пород и выявлению продуктивных горизонтов;

· контроль процесса (параметров – L; P; V; T) бурения

· спуск на проектную глубину, цементирование последней (эксплуатационной) колонны и оборудование забоя.

Процесс вращательного бурения (рис.5) начинают, привинтив первоначально к ведущей трубе квадратного сечения долото. Вращая ротор, передают через ведущую трубу вращение долоту.

Во время бурения происходит непрерывный спуск (подача) бурильного инструмента таким образом, чтобы часть веса его нижней части передавалась на долото для обеспечения эффективного разрушения породы.

В процессе бурения скважина постепенно углубляется.

Рисунок 5 — Принципиальная схема вращательного бурения

Углубление скважины

Углубление (проходка ствола) скважины осуществляется путем реализации двух технологических процессов:

• основного — разрушение горной породы (РГП) на забое скважины;

• вспомогательного — удаление обломков породы с забоя и из скважины.

Разрушение горной породы на забое скважины осуществляется породоразрушающим инструментом (ПРИ) — долотом.

Забуривание скважины начинают ведущей трубой, к нижнему концу которой присоединено долото.

Ведущая труба имеет четырехгранное поперечное сечение для облегчения передачи ей вращающего момента от ротора.

 

 

Рисунок 6 – Углубление скважины

 

После того как ведущая труба вся уйдет в скважину, необходимо нарастить колонну бурильных труб. Наращивание выполняется следующим образом. Сначала останавливают промывку. Далее бурильный инструмент поднимают из скважины настолько, чтобы ведущая труба полностью вышла из ротора. При помощи пневматического клинового захвата инструмент подвешивают на роторе. Далее ведущую трубу отвинчивают от колонны бурильных труб и вместе с вертлюгом спускают в шурф — слегка наклонную скважину глубиной 15… 16 м, располагаемую в углу буровой. После этого крюк отсоединяют от вертлюга, подвешивают на крюке очередную, заранее подготовленную трубу, соединяют ее с колонной бурильных труб, подвешенной на роторе, снимают колонну с ротора, опускают ее в скважину и вновь подвешивают на роторе.

Подъемный крюк снова соединяют с вертлюгом и поднимают его с ведущей трубой из шурфа. Ведущую трубу соединяют с колонной бурильных труб, снимают последнюю с ротора, включают буровой насос и осторожно доводят долото до забоя. После этого бурение продолжают.

В ходе работы на забое скважины долото изнашивается. Когда дальнейшая работа его становится малоэффективной, долото поднимают из скважины, заменяют новым, после чего бурильный инструмент вновь спускают в скважину.

2.2. Промывка скважины

При бурении на нефть и газ порода разрушается буровыми долотами, а забой скважин обычно очищается от выбуренной породы потоками непрерывно циркулирующей промывочной жидкости (бурового раствора), реже производится продувка забоя газообразным рабочим агентом.

megalektsii.ru

 

Создание скважины, как ориентированно направленной горной выработки, называется бурением. По сути, бурение это воздействие на горные породы (их разрушение), в процессе кото­рого происходит постоянное взаимное влияние пластов пород, составляющих разрез скважины, и технико-технологических ре­шений, направленных на их разрушение.

Совокупным показателем, который характеризует воздей­ствие на горные породы, является способ бурения. Способ буре­ния характеризует не только чисто механическое разрушение по­роды, но и сопутствующие этому процессу виды обеспечения:

—      техническое (инструменты и оборудование);

—      технологическое (очистка забоя от выбуренной породы,
эксплуатационное обслуживание породоразрушающего
инструмента, крепление стенок скважины, номенклатура
и последовательность технологических операций и др.);

—      организационных (контроль процесса бурения, обеспече­
ние безопасности работ, квалификация персонала и др.).

Наиболее известные способы бурения, которые оказывают существенное воздействие на поведение системы "скважина-пласт", следующие:

1. Механический, который в свою очередь подразделяется на:

—  вращательный (роторный, турбинный, забойными двига­
телями, электробуром), при котором разрушение породы проис­
ходит за счет вращения специального породоразрушающего ин­
струмента (долото);

— ударный  (ударно-канатный,  ударно-штанговый,   гидро­ударный, вибрационный, взрывоударный), при котором разруше

ние породы происходит за счет возвратно-поступательного дви­жения специального породоразрушающего инструмента.

2.  Термический (расплавление).

3.  Химический (растворение).

4.  Электрофизический (электроэрозия).

При бурении на нефть и газ практически 100% приходится на механический вращательный способ.

Использование этого способа всегда связано с цикличе­ским характером бурения, суть которого состоит в циклическом чередовании процессов разрушения и выноса породы; подъема, замены и спуска породоразрушающего инструмента; обсажива-ния и крепления ствола скважины и т.п.

Вынос разрушенной породы во всех способах механическо­го разрушения производится промывкой и, редко, продувкой ствола скважины.

При механическом вращательном способе бурения опреде­ляющими фонтаноопасность воздействиями на пласты являются:

—      колебание забойных давлений, гидродинамическая состав­
ляющая которых при бурении имеет наибольший диапазон
при использовании забойных двигателей и турбобуров;

—      количество поступления пластовых флюидов с выбурен­
ной породой, которое увеличивается с ростом степени
измельчения породы, то есть зависит от типов исполь­
зуемых долот (режущие, скалывающие, истирающие);

—      колебание забойных давлений, при проведении опера­
ций подъема и спуска колонн бурильных труб для заме­
ны   породоразрушающего  инструмента   (фонтаноопас­
ность выше при подъеме).

Строительство нефтяных и газовых скважин представляет собой многоэтапный процесс. Различают следующие основные этапы строительства скважин:

—      проектирование строительства;

—      подготовительные и вышкомонтажные работы;

—      бурение (углубление) ствола;

—      крепление интервалов бурения;

—      заканчивание.

На каждом из этих этапов (кроме проектирования) исполь­зуется специфическая техника и применяется соответствующая технология ведения работ.

Каждый из этих этапов, в той или иной степени, характери­зуется фонтаноопасностью. Однако ее причины и способы про­филактики на каждом этапе различны.

Проектирование строительства скважины. Фонтаноопас-ность на этом этапе является предполагаемой и обусловливается двумя причинами: типом проектируемого объекта (скважины) и внешними (природными) условиями, в которых этот объект будет строиться.

Тип проектируемого объекта определяют: функциональное назначение скважины, ее пространственная форма, количество стволов, местоположение на земной поверхности, способ бурения и тип флюида, для разведки или добычи которого предназначена скважина. Фонтаноопасность каждого из перечисленных факто­ров была рассмотрена выше (параграф 1.2.1.).

Фонтаноопасность природных условий для конкретной проектируемой скважины определяется совокупностью фонтане-опасности горно-геологических факторов, рассмотренных в пара­графах 1.1.1.-1.1.3.

Очевидно, что при проектировании, при определении тех­нических, технологических и организационных решений, должны быть учтены все факторы фонтаноопасности проектируемой скважины. Эти решения лежат в областях выбора:

—      технических средств углубления, противовыбросового
оборудования, средств контроля, оборудования для очи­
стки бурового раствора от выбуренной породы и его де­
газации и т.д.;

—      технологии ведения буровых работ, контролирования
процессов и операций, крепления и освоения скважины;

—      организации контролирования технологических процес­
сов и мероприятий по профилактике и предупреждению
осложнений и аварий.

Подготовительные и вышкомонтажные работы. Эти работы представляют собой последовательно или одновременно выпол­няемые операции по подготовке строительной площадки, соору

жению фундаментов и оснований, доставке оборудования к на­значенному месту и расположению его на площадке в соответст­вии с технологической схемой, установке и пуску смонтирован­ного оборудования, линий связи, водо- и энергосетей.

Все, что касается сборки, установки и пуска технологиче­ского оборудования, принято называть технологическим процес­сом монтажа. Различают монтаж технологического оборудования на «нулевой точке», то есть до начала бурении скважины, и мон­таж технологического оборудования в процессе бурения (напри­мер, замена одного типа ПВО на другое или замена вышедшего из строя технологического оборудования).

Естественно, в процессе монтажа на нулевой точке вопро­сов, связанных с газонефтеводопроявлениями и открытыми фон­танами, не возникает.

Если монтаж технологического оборудования проводится в процессе бурения, то всегда эти операции связаны с повышенной фонтаноопасностью. Особенно это касается оборудования, обес­печивающего контроль и управление скважиной (механизмы спуска и подъема бурильной колонны, насосная группа, оборудо­вание для очистки и дегазации, контрольно-измерительные при­боры и аппаратура и др.), а также безопасность ведения работ (например, противовыбросовое оборудование или его элементы). Демонтаж — это совокупность работ, связанных с разборкой или перетаскиванием бурового оборудования и вышки.

Демонтаж оборудования производится либо в процессе бу­рения, либо по его окончании. В обоих случаях он представляет собой достаточно фонтаноопасную ситуацию.

Проведение монтажа оборудования в процессе бурения или его демонтажа без принятия предварительных мер по обеспече­нию чревато возможностью возникновения ГНВП или даже от­крытого фонтана.

В некоторых ситуациях проведение этих работ запрещено правилами безопасности в нефтяной и газовой промышленности. Например, монтаж, демонтаж буровой вышки на устье скважины (с устья) при наличии давления на устье запрещается (п. 2.3.8 ПБ НГП, 1998г.).

Бурение (углубление') ствола скважины. Этап бурения сква­жины объединяет процессы:

—   механического бурения (углубления);

—   промывки скважины;

—   спуско-подъемных операций.

Процесс механического бурения (углубления) заключается в разрушении горных пород долотом, вращающимся с определен­ной скоростью и находящимся под определенной нагрузкой при постоянном очищении забоя скважины от выбуренной породы буровым раствором в результате промывки. Процесс разбурива-ния (углубления) является одним из основных этапов, при произ­водстве которых существует опасность возникновения ГНВП и открытых фонтанов.

Факторы, обусловливающие фонтаноопасность при меха­ническом углублении:

—      вскрытие интервалов разреза скважины с недостоверно
известными геофизическими или петрофизическими ха­
рактеристиками;

—      насыщение   бурового   раствора   разбуренной   породой
(шламом)   и   содержащимися   в   выбуренной   породе
флюидами, при этом происходит изменение плотности
бурового раствора и его свойств;

—      увеличение гидродинамической составляющей забойно­
го давления из-за необходимости обеспечения энергией
работы   породоразрушающего   инструмента   (особенно
при турбинном бурении) и очистки забоя скважины. При
этом увеличивается вероятность поглощения бурового
раствора в пласты, склонные к поглощениям, или вслед­
ствие гидроразрыва, с последующим падением статиче­
ского уровня в скважине и снижением давления на
флюидосодержащие пласты.

Промывка скважины включает в себя процессы приготов­ления раствора и применение его в скважине при промывке и технических отстоях со строго определенными параметрами: плотность, вязкость, водоотдача, толщина корки, статическое на­тяжение сдвига (СНС) и др. От качества промывочной жидкости,

естественно, зависит безаварийность в бурении, в том числе, воз­никновение ГНВП и открытых фонтанов.

Основные факторы, обусловливающие фонтаноопасность при промывке скважин:

—      потери давления на гидравлические сопротивления при
перемещении бурового раствора по затрубному  про­
странству скважины.  При  высоких значениях  потерь
давления увеличивается вероятность поглощения буро­
вого раствора с последующим падением статического
уровня в скважине и снижением давления на флюидосо­
держащие пласты;

—      низкие структурно-механические свойства бурового рас­
твора могут привести к выпадению (осаждению) утяже­
лителя при технических отстоях с последующим посту­
плением пластового флюида из пластов-коллекторов;

—      высокие  структурно-механические  свойства  бурового
раствора могут при технических отстоях привести к «за­
висанию» раствора на стенках скважины, что приведет к
падению давления на флюидосодержащие пласты и соз­
даст условия для проявления;

—      высокие реологические свойства бурового раствора мо­
гут  привести  к  созданию  условий  для  поступления
флюида из флюидосодержащих пластов при проведении
спуско-подъемных операций.

Спуско-подъемные операции (СПО) — проводятся с целью замены долота, КНБК, проведения профилактических работ, при необходимости прерывания цикла бурения и др.

Спуско-подъемные операции являются одной из наиболее рискованных операций в бурении в отношении опасности воз­никновения ГНВП и открытых фонтанов.

Основные факторы, обусловливающие фонтаноопасность при проведении спуско-подъемных операций:

—   падение уровня бурового раствора в скважине (при про­
ведении подъема бурильной колонны) вследствие извле­
чения из скважины объема металла бурильных труб;

—      падение давления в скважине в результате возникнове­
ния  отрицательной  гидродинамической  составляющей
давления при движении колонны (подъем);

—      падение давления в скважине в результате возникнове­
ния эффекта поршневания при подъеме бурильной ко­
лонны;

—      рост гидродинамической составляющей давления при
спуске колонны (бурильной или обсадной). При этом
возможно поглощение бурового раствора с последую­
щим падением уровня и проявлением.

Крепление интервалов бурения. В этап строительства сква­жины, называемый креплением интервалов бурения, входит пе­речень работ, связанных с подготовкой ствола скважины к спус­ку, спуск и цементирование обсадных колонн.

Этап крепления имеет существенное значение с позиций обеспечения фонтанобезопасности бурения последующих интер­валов. Качество изоляции пластов, перекрываемых обсадной ко­лонной, во многом определяет вероятность возникновения про­явлений из вышележащих интервалов при бурении нижележащих с пониженной плотностью бурового раствора.

Напрямую фонтаноопасность крепления заключается в возможности падения уровня бурового раствора при спуске об­садной колонны при разрушении обратного клапана или при по­глощении цементного раствора при цементировании и продавке с последующим проявлением.

Заканчивание. Этот этап объединяет работы, связанные с опрессовкой колонн, перфорацией колонн, вызовом притока, от­работкой и исследовательскими работами по консервированию или ликвидации скважины.

Очевидно, что крайне фонтаноопасными среди перечис­ленных являются перфорация и вызов притока. Это связано, во-первых, с технологией проведения работ (вызов притока осуще­ствляется путем искусственного снижения давления на флюидо-содержащий пласт), а, во-вторых, необходимостью (технологиче­ской) воздействия на высоконапорный флюидосодержащий пласт. Очевидно, что неверный выбор режимно-технологических параметров проведения операции или неправильная реализация

технологического регламента ее проведения может привести к возникновению неуправляемого поступления флюида в скважину (ГНВП) или открытому фонтану.

Специалистами Украинской ВЧ было проанализировано 176 случая сложных ГНВП, из которых 75 перешли в открытое фон­танирование. Данные по авариям приведены в табл. 1.6.

Таблица 1.6. Причины возникновения ГНВП и открытых фонтанов

 

 

 

№ пп	Причина	Бурение
		ГНВП	Перешло в фонтан
I.	Встречен пласт с непредвиденно повышен­ным градиентом пластового давления	78	12
2.	Недолив скважины при подъеме	40	30
3.	Несоответствующая  проектной   плотность промывочной жидкости	18	13
4.	Поршневание скважины при подъеме	10	3
5.	Катастрофическое поглощение при бурении	7	2
6.	Катастрофическое поглощение при спуске	7	4
7.	Неконтролируемая    установка    нефтяной ванны	7	5
8.	При вскрытии цементного моста над про­дуктивным горизонтом	4	2
9.	Разрушение  обратного   клапана  обсадной колонны	5	4
		176	75

В результате анализа было определено, что, в подавляющем большинстве (95%, 167 случаев из 176), возникновение проявле­ний и открытых фонтанов имело место при строительстве сква­жин на этапе бурения, включая случаи ликвидации аварии (уста­новка ванн).

Анализируя выше приведенные статистические данные по ГНВП и открытым фонтанам, получаем практические данные о том, что основная доля сложных ГНВП и открытых фонтанов произошла при проведении технологического процесса подъема инструмента. Основная причина возникновения аварийной си

туации — недолив скважины во время подъема, к которым следует отнести и поршневание при подъеме. Из рассмотренных 176 слу­чаев на их долю приходится 28% (50 случаев). Отметим, что тя­жесть этих аварий весьма велика — из 50 случаев возникновения ГНВП, в 33 (66%) случаях дальнейшее его развитие привело к

открытому фонтану.

Интересен тот факт, что по геологическим причинам (при­чина №1 в табл. 6), которые однозначно не являются проявлени­ем «человеческого фактора», произошло 44% аварий. Это означа­ет, что в более чем половине случаев (56%) в той или иной степе­ни были виноваты исполнители работ. Причем среди этих аварий 51% (50 случаев из 98) произошли при подъеме инструмента.

Отметим, что второе место среди обстоятельств, привед­ших к возникновению ГНВП, занимает несоответствие плотности бурового раствора проектному значению.

Особую роль в вопросах управляемости скважин при воз­никновении и развитии ГНВП играют:

—    конструкция скважин;

—    противовыбросовое и устьевое оборудование.

Одной из важнейших функций конструкции является обес­печение совместимых условий бурения с позиций проявлений и поглощений, а также создание наиболее безопасных условий при ликвидации ГНВП и фонтанов.

Противовыбросовое оборудование и устьевое оборудование — это технические средства безопасного управления и контроля за стволом, от качества и работоспособности которых практически полностью зависит предупреждение внезапных флюидопроявле-ний и их форс-мажорное развитие.

www.poilg.ru

Другие статьи по теме:

Обслуживание скважины для воды Как раскачать скважину Гидробурение скважин Глубина водоносного слоя Где на участке бурить скважину Как подвести воду в дом из скважины