Буріння розвідувально-експлуатаційних свердловин

9. Викривлення свердловини та його попередження

Однією з головних вимог, які ставляться до геологорозвідувальних свердловин, є проходження іі відповідно до проектного профілю.

Викривленням свердловини називається відхилення від її осі (стовбура) від проектного напряму (Рис. 9. 1.). Кривизна свердловини значно ускладнює технологію проходження свердловини, прискорює зношування бурового інструменту, може призводити до аварій. Іноді викривлення стає таким суттєвим, що буріння свердловини стає неможливим і припиняється.

Для запобігання викривлення свердловини використовують певні заходи. Ретельно встановлюють буровий станок і напрямну трубу з відповідним технічним наглядом. Буріння порід, які перемежаються за міцністю, виконуються колонковими снарядами завдовжки 6, 9 і 12 м, Застосовують стабілізатори, обважнений низ та інші засоби, які зменшують вигин бурового снаряду, дотримуються раціонального технологічного режиму буріння. Іноді викривлення стає таким суттєвим, що буріння свердловини припиняють. Виправити свердловини можна одним із таких способів:

цементування викривлено ділянки з наступним перебурюванням пройденого інтервалу;

торпедуванням свердловини на початку викривлено ділянки з наступною установкою обсадної колони;

штучним викривленням свердловини в певному напрямі для повторного перебурювання шару.

Рис. 9. 1. Викривлення свердловини

а - положення породоруйнівного інструменту при переході від м?якої верстви до міцної

(С - навантаження на коронку, С₀ - навантаження на один різець алмазної або твердосплавної коронкиґ. m - кількість об?ємних різців); б - викривлення свердловини при перетині шаруватих порід; в - викривлення свердловини при перетині верств під дужєе гострим кутом; г - викривлення свердловини у м?яких породах; д - викривлення похилої свердловини при перетині шаруватих порід.

Основні причини викривлення свердловини. Розрізняють геологічні, технічні та технологічні причини.

Причини геологічного характеру пов'язані-з геологічною неоднорідністю середовища та перешкодами, які трапляються при бурінні: валуни, тверді включення, тріщини й порожнини, перетин свердловин під гострим кутом сланцевих і тонкошаруватих порід, особливо якщо різні прошарки мають різку твердість (джеспіліти, кварцево-хлоритові сланці, тощо).

При переході породоруйнівного інструменту з м'якого шару до твердого трапляється відхилення свердловини в бік твердого шару. При виході породоруйнівного інструменту з твердого шару в м'який спостерігається зворотне явище, але меншою мірою. При перетині свердловиною шаруватих порід (які перемежаються) різної твердості свердловина поступово викривлюється, внаслідок чого її вісь стає направленою нормально до напластування шаруватих порід. Для запобігання значним викривленням слід задавати свердловину, за можливістю, навхрест ведучій сланцюватості або тріщинуватості, перпендикулярно до падіння порід.

Причини технічного порідку виявляють вплив на викривлення свердловини як при забурюванні, так і під час буріння. Напрям викривлення за технічними причинами трапляється будь-який і тому завбачити його неможливо. Причини технологічного характеру пов'язані зі способами й параметрами режиму й параметрами режиму буріння й призводять до нерівномірного розбурювання забою та стінок свердловини, утворення значних зазорів між стінками свердловини буровим снарядом, а також до збільшення шарів порід, які перемежаються за міцністю, під гострим кутом. При цьому вісь свердловини переміщується до положення, перпендикулярного до напластування.

Причини технічного порядку виявляють вплив на викривлення свердловини як при забурюванні, так і під час буріння. Напрям викривлення за технічними причинами трапляється будь-який і тому завбачити його неможливо. До таких причин належать:

1. Неправильна установка станка та напрямної труби (кондуктора);

Буріння короткою колонковою трубою, особливо в породах із твердістю, що перемежається;

Застосування бурильних труб малого діаметру в свердловині великого діаметру;

Буріння викривленими бурильними й колонковими трубами;

Перехід на менший діаметр у свердловині, не закріпленій трубами, без відповідних попереджувальних заходів;

Нестійкість прямолінійної форми бурильних труб, що обертаються.

Причини технологічного порядку пов'язані зі способами та параметрами режиму буріння й призводять до нерівномірного розбурювання забою та стінок свердловини, утворення значних зазорів між стінками свердловини та буровим снарядом, а також до збільшення сил, які відхиляють буровий снаряд від вісі свердловини. До них належать: надмірний тиск на забій, застосування надінтенсивного промивання в м'яких породах, тощо.

Виправити свердловину можна одним із таких способів:

Цементування викривленої ділянки з наступним перебурюванням пройденого інтервалу;

Торпедуванням (підриванням) свердловини на початку викривленої ділянки з наступною установкою обсадної колони;

Штучним викривленням свердловини в певному напрямі для повторного перебурювання шару (застосовується і в разі ліквідації аварії для обходу ураженого місця).

Вимірювання викривлення (кривизни) свердловини є обов'язковим при бурінні всіх вертикальних і направлених розвідувальних, опорних, структурних і експлуатаційних свердловин. Викривлення оцінюється за його інтенсивністю, що вимірюється в градусах на погонні метри буріння.

Вимірювання викривлення свердловини, в основному, виконується каротажними станціями.

Найбільш розповсюджений прилад для вимірювання викривлення свердловин -інклінометр різних модифікацій. Він призначений для виміру кута та азимуту необсаджених свердловин. В обсаджених свердловинах можна вимірювати лише кут викривлення.

10. Гідрогеологічні спостереження у свердловинах

В процесі буріння свердловини проводяться геолого-гідрогеологічні і геофізичні спостереження, які дозволяють уточнити геологічний розріз, гідро-геохімічну характеристику підземних вод, що в свою чергу дозволяє скоректувати раніше намічену конструкцію свердловини і інші проектні дані. Для цього використовують різні по конструкці прилади.

Головним методом вивчення, являється дослілження зразків порід, взятих під час буріння свердловини. Зразки порід із сверлловини можуть бути отримані у вигляді керна при бурінні спеціальними колонковими долотами: у вигляді шламу, винесеного в пропесі буріння потоком промивальної рідини при обертовому бурінні.

Винчення шламу, винесеного промивальною рідиною, дозволяє визначити характер прохідних порід. Шляхом винчення шламу можна встановити загальний літологічний склад порід, які будуть харатеризувати маркуючі горизонти.

Для визначення водовіддачі водоносного горизонту, встановлення хімічного та бактеріологічного складу води, її температури проводять комплекс гідрогеологічних досліджень шляхом відкачок і відбору проб води з бурових свердловин з одночасним вимірюванням статичного та динамічного рівня. Залежно від призначення відкачки називаються: попередня, пробна та дослідна,

Попередню відкачку проводять перед здачею свердловин в експлуатацію для очистки прилегло до фільтру водоносної породи від дрібних частинок, а також для утворення з неї природного фільтра. Зазвичай попередню відкачку проводять ерліфтом або шляхом вичерпування води зі свердловини желонкою. Ведуть відкачку до повного освітлення води при встановленому режимі притоку тобто до отримання стійкого динамічного рівня води при постійній продуктивності.

З експлуатаційної свердловини, так як водоносний горизонт представлено пісками, відкачку необхідно починати з невеликою витратою води, постійно підвищуючи її до кінця відкачки. Таким шляхом досягається найкраще формування з зерен піска природного фільтра. Максимальну продуктивність при попередній відкачці варто доводити до величини, яка в півтора рази перевищує експлуатаційну продуктивність.

Пробну відкачку проводять по закінченні попередньої з метою встановлення фактичної продуктивності свердловини, хіміко-бактеріологічного складу та температури води. Продуктивність при пробній відкачці має бути не менше половини запроектовано для експлуатації. Якщо витрата відкачуємо! води дорівнює розрахунковому й перевищує його, пробну відкачку ведуть на одне пониження до отримання стабільного динамічного рівня при даній витраті й продовжують протягом 3-6 ст/змін. Якщо через відсутність насосного обладнання розраховано продуктивності досягнути неможливо, відкачку ведуть з двома пониженнями. Тривалість відкачки на кожному пониженні не менше однієї зміни. Маючи дані двох понижень розраховують продуктивність свердловини при заданому динамічному рівні.

Пробна відкачка має вестися без перерв. Перерви у відкачці допускаються лише при переході з одної ступені на іншу і не має перевищувати одну годину.

Дослідні відкачки проводять для встановлення залежності дебіту від пониження динамічного рівня в свердловині, для визначення коефіцієнту фільтрації порід при вивченні складу пластових вод і визначення взаємодії свердловин, пробурених на один водоносний горизонт.

Відкачки ведуть з двома чи трьома понрїжєннями. Тривалість відкачки на кожному пониженні залежить від характеру водоносного горизонту й визначається часом, який необхідний для досягнення сталого динамічного рівня при постійному дебіті.

В процесі проведення відкачок ведуть спостереження за рівнем води в свердловині, за дебітом та температурою відкачуваної води, Для виміру рівня води в свердловинах використовуються різноманітні хлопавки, електрорівнеміри, пневматичні вказівники, телерівнеміри, дистанційні п'єзометри. Витрати відкачуваної зі свердловини води визначаються за допомогою мірних посудин, водомірів та водозливів.

11. Розрахунок часу на буріння

Розрахунок часу на обладнання та буріння свердловини виконується у відповідності до встановлених норм часу буріння розвідувальних, пошукових та картувальних свердловин.

Таблиця 11.1.

12. Техніка безпеки при роторному бурінні

Охорона праці й техніка безпеки в геологічних організаціях мають велике значення внаслідок специфіки геологорозвідувальних робіт. Особливі вимоги до робітників геологічних організацій ставляться у польових умовах, тому що крім знання безпечного ведення робіт, вони повинні володіти методами орієнтування на місцевості, вмінням переправлятися через водні перешкоди, способами безпечного будування, поводженням із вогнепальною зброєю тощо, Це вимагає систематичного й цілеспрямованого впровадження охорони праці.

Охорона праці -- система законодавчих актів і відповідних соціально-економічних, технічних, санітарно-гігієнічних та організаційних заходів, які зумовлюють безпеку, збереження здоров'я та роботоздатності людини в процесі праці.

Поняття охорони праці складається з трудового законодавства, виробничої санітарії й техніки безпеки.

Трудове законодавство -- правові та організаційні акти, які визначають трудові взаємовідношення на виробництві -- режим робочого часу та відпочинку, умови праці жінок і підлітків, порядок зарахування на роботу та звільнення тощо.

Виробнича санітарія -- система організаційних гігієнічних і санітарно-технічних заходів і засобів, які запобігають впливові на робітників небезпечних виробничих факторів. Виробнича санітарія передбачає виконання санітарно-гігієнічних норм і положень, оснащення побутових приміщень па щрнємствах, боротьбу з шумом, вібрацією, забрудненістю, запиленістю, високою температурою на робочих місцях та у виробничих приміщеннях.

Техніка безпеки -- система організаційно-технічних заходів і засобів, побігають дії на робітниіків небезпечних виробничих факторів.

Прямо пов'язана з охороною праці й технікою безпеки протипожежна профілактика. Вона вбирає комплекс заходів, спрямованих на запобігання та ліквідацію пожеж, захист людей і матеріальних цінностей від вогню

Обладнання, машини, механізми, інструменти, прилади й апаратура, які використовуються при геологорозвідувальних роботах, організація й технологія виробництва пов'язані з технікою безпеки та виробничою санітарією.

Необхідно забезпечувати захист робітників не тільки від традиційних виробничих небезпек (піднятий вантаж, рухомі елементи машин, гірські умови, транспорт), а й від інших факторів, які негативно впливають на здоров'я людини (іонізуючі та електромагнітні випромінювання тощо),

Отже, основними завданнями техніки безпеки та виробничої санітарії стають:

1) розроблення і впровадження нової, досконалішої техніки, яка зумовлює безпечне проведення технологічного процесу; повніша механізація та автоматизація основного та допоміжного виробництва, що дає змогу виключити перебування людини в небезпечній зоні та звести до мінімуму кількість працюючих у несприятливих умовах;

2) розроблення і впровадження нових досконалих засобів колективного й індивідуального захисту на вс видах робіт;

3) розроблення нових і вдосконалення діючих заходів організаці робіт з безпечних умов праці;

4) розроблення ергономічно зумовлених технологічних процесів -- оптимального поєднання трьох елементів: «машина -- людина -- середовище» як найбезпечніших, найраціональніших режимів праці й відпочинку;

5) навчання робітників передовим та безпечним методам ведення робіт;

6) пропаганда знань і передового досвіду в галузі техніки безпеки, випуск плакатів, навчальних і наочних посібників, кінофільмів, діафільмів тощо;

7) розроблення і поширення нових і вдосконалення діючих нормативів, положень, інструкцій, методичних документів з техніки безпеки та виробничої санітарії;

8) розроблення і впровадження стандартів з безпеки праці;

9) вдосконалення інформації щодо травматизму. Своєчасне доведення до відома робітників усіх геологічних організацій обставин нещасних випадків і нейефективніишх заходів для їх запобігання;

10) вдосконалення форм і методів контролю, виконання діючих правил безпеки й норм виробничої санитарії, забезпечення кваліфікованим техничним керівництвом кожної ділянки робіт;

11) зміцнення трудової та виробничої дисципліни, що знижує кількість нещасних випадків, пов'язаних з грубими її порушеннями;

12) проведення науково-дослідних робіт з вивчення умов праці геологорозвідників і розроблення на цій основі комплексу організаційних и технічних заходів, які зумовлюють безпечне проведення геологорозвідувальних робіт.

Список використаної літератури

свердловина буріння гідрогеологічний

1. Башкатова Д.Н., Сулакшин С.С. Справочник по бурению скважин на воду. - М.: Недра, 1979.

2. Геолого-розвідувальна справа / К.Д. Ларін, Г.Ф. Виноградов, В.С. Шабатін та ін. - К.: Либідь, 1996.

3. Дубровский В.В. Справочник по бурению и оборудованию скважин на воду. - М.: Недра, 1972.

Размещено на Allbest.ru