Тема 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СТРОИТЕЛЬСТВЕ СКВАЖИН
.pdf
СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru
Крепление осуществляется путем спуска в скважину специальных стальных (полимерных, керамических) труб, называемых обсадными. Ряд обсадных труб, соединенных последовательно между собой называется обсадной колонной, более подробно ознакомимся при изучении темы «Крепление скважин».
Конструкция эксплуатационной скважины определяется числом рядов труб, спускаемых в скважину и цементируемых в процессе бурения для успешной проводки скважин, а также оборудованием ее забоя (рис.4).
Рис. 4. Конструкция скважины
Обсадные колонны имеют определенной назначение для этого в скважину спускают следующие ряды обсадных труб:
1.Направление – для предотвращения размыва устья.
2.Кондуктор – для крепления верхних неустойчивых интервалов разреза, изоляции горизонтов с грунтовыми водами, установки на устье противовыбросового оборудования (ПВО).
3.Промежуточная (техническая) обсадная колонна (одна или несколько)
–для предотвращения возможных осложнений (водяные пласты, пустоты, и
СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru
т.д.) при бурении более глубоких интервалов (при бурении однотипного разреза прочных пород обсадная колонна может отсутствовать).
4. Эксплуатационная колонна – для изоляции горизонтов и извлечения нефти и газа из пласта на поверхность.
Эксплуатационную колонну оборудуют элементами колонной и заколонной оснастки (пакеры, башмак, обратный клапан, центратор, упорное кольцо и т. п.).
Для исключения перетоков в скважине из одного горизонта в другой различных флюидов (нефти, газа и воды) кольцевое пространство скважины между ее стенками и обсадной колонной герметизируется путем заполнения тампонирующим (изолирующим) материалом.
Впервые вопрос герметизации заколонного пространства был решен инженером А.А. Богушевским в 1905 году (патент 1906 г.) способом закачки цементного раствора в обсадную колонну с последующим вытеснением через ее башмак в затрубное пространство. Этот способ цементирования быстро распространился в отечественной и зарубежной практике и применяется до настоящего времени.
Таким образом, в процессе бурения, крепления скважины и разобщения пластов создается устойчивое подземное сооружение определенной конструкции.
4.ЦИКЛ СТРОИТЕЛЬСТВА СКВАЖИН
Вцикл 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.
Входе подготовительных работ выбирают место для буровой, прокладывают подъездную дорогу, подводят системы электроснабжения, водоснабжения и связи. Если рельеф местности неровный, то планируют площадку.
СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru
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 строительномонтажных работ и компактность в расположении всех элементов буровой.
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.
Подготовка к бурению включает устройство направления и пробный пуск буровой установки.
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,
СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru
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.
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.
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 не мешало дальнейшему бурению. После завершения проходки для обеспечения притока нефти и газа продуктивные пласты вскрывают вторично.
Для этого обсадную колонну и цементный камень перфорируют.
В настоящее время, в основном, используют перфораторы двух типов: стреляющие (торпедного и пулевого типов) и гидроабразивного действия.
После перфорации скважину осваивают, т.е вызывают приток в нее нефти и газа. Для этого уменьшают давление бурового раствора на забой одним из следующих способов:
1) |
промывка – это замена бурового раствора, |
заполняющего ствол |
|
|
скважины после бурения, более легкой жидкостью - водой или |
||
|
нефтью; |
|
|
2) |
поршневание (свабирование) - это снижение |
уровня |
жидкости в |
|
скважине путем спуска в насосно-компрессорные трубы (НКТ) и подъема |
||
|
на стальном канате специального поршня (сваба). |
Поршень имеет |
|
СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru
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.
Устье скважины оснащено колонной головкой (колонная обвязка). Колонная головка предназначена для разобщения межколонных пространств и контроля за давлением в них. Ее устанавливают на резьбе или посредством сварки на кондукторе. Промежуточные и эксплуатационные колонны подвешивают на клиньях или муфте.
Основные технические характеристики колонных головок отражены в их шифрах.
Начало бурения скважины — момент первого спуска бурильной колонны для проходки, а окончание бурения — момент окончания выброса бурильных труб на мостки после промывки скважины и испытания колонны на герметичность.
Для определения продолжительности наиболее трудоемкого этапа — бурения скважины — составляется баланс календарного времени. Баланс календарного времени включает в себя следующие элементы:
1.Производительное время бурения tпр, в том числе:
время на проходку — tм — механическое бурение, tсп — спускоподъемные работы;
время на подготовительно-вспомогательные работы (смена долота, приготовление глинистого раствора и т.д.) tпвр;
время на крепление скважины (спуск обсадной колонны и ее цементирование) tкр.
tпр = tм + tсп + tпвр + tкр
2.Время на ремонтные работы (проведение профилактики оборудования, устранение неисправностей, возникающих в период бурения и крепления скважины) tрем.
3.Время на ликвидацию осложнений, возникающих в стволе скважины
по геологическим причинам, tос.
4.Непроизводительное время tH, включающее в себя:
время на ликвидацию аварий tа;
СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru
потери времени из-за простоев по организационно-техническим причинам tп.
Баланс календарного времени бурения и крепления имеет следующий вид:
Тб.к = tм + tсп + tпвр + tкр + tрем + tос + tа + tп
Баланс календарного времени и его отдельные элементы служат основой определения различных скоростей бурения, определяющих темпы строительства скважины.
Т е х н и ч е с к а я скорость бурения ( Т) определяется проходкой за 1 мес производительных работ буровой установки (м/ст.-мес):
720 НпТ = пр
где Нп — общая проходка (плановая или фактическая) за определенный период времени (глубина скважины), м;
720 — продолжительность 1 ст.-мес бурения, ч.
Показатель технической скорости используется для сравнительной оценки эффективности новой техники, различных способов бурения.
К о м м е р ч е с к а я скорость бурения определяется проходкой за 1 мес работы буровой установки (м/ст.-мес):
к = 720 Нп
Тб.к
На величину коммерческой скорости влияют факторы техникотехнологического и организационного характера. Повышение vK требует сокращения и ликвидации непроизводительного времени, уменьшения абсолютных затрат производительного времени путем ускорения проведения операций. Это может быть достигнуто на основе совершенствования буровой техники и технологии, механизации трудоемких операций, улучшении организации производства.
Ц и к л о в а я скорость строительства скважины (м/ст.-мес) определяется проходкой за время цикла сооружения скважины:
ц = 720 Нп
Тц
где Тц — время цикла сооружения скважины, ч.
Цикловая скорость характеризует технический и организационный уровни буровых работ, отражает эффективность совместного действия бригад, участвующих в цикле сооружения скважины (вышкомонтажных буровых бригад и бригад по испытанию скважин).
СПБГУАП группа 4736 https://new.guap.ru
Контрольные вопросы:
1.Как классифицируют скважины?
2.Какие известны способы бурения скважин?
3.Что представляет собой лазерное бурение?