Классификация буровых скважин по направлению

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Бурением скважин называется совокупность технологических операций по проведению в горных породах выработок круглого поперечного сечения инструментом и оборудованием специального назначения.

Буровые работы выполняются специальными техническими средствами (буровыми установками и инструментами) без доступа человека внутрь этих выработок. Бурение скважин, как любая техническая отрасль знания, подразделяется на технику и технологию бурения.

Буровой скважиной называется цилиндрическая горная выработка, имеющая диаметр во много раз меньше ее глубины. Диаметр буровых скважин может изменяться в широких пределах, но в основном к скважинам относят выработки диаметром от 16 до 1 500 мм.

Бурение скважин может производиться с земной поверхности, из подземных горных выработок, с поверхности водоемов (рек, озер, морей и океанов) и даже с поверхности других планет (например, с поверхности Луны или Марса).

Бурение как средство проникновения в глубь земной коры с целью ее изучения и добычи полезных ископаемых использовалось человеком еще в древности. Самые первые шаги человеческой цивилизации были связаны с освоением минеральных богатств земных недр, которое невозможно без проходки разведочных и эксплуатационных скважин.

1. Классификация буровых скважин по направлению

По направлению скважины классифицируются:

- на вертикальные (направленные вниз или вверх - угол наклона скважины ц относительно горизонта равен 90є);

- на наклонные относительно горизонта (направленные вниз или вверх, угол наклона ц относительно горизонта меньше 90є);

- на горизонтальные.

Основные варианты заложения скважин с поверхности или из горных выработок показаны на рис. 1.

Рис.1: 1 - вертикальная скважина; 2 - наклонно направленная скважина; 3 - горизонтальная скважина.

2. Вертикальное бурение

буровой скважина строительство подземный

Вертикальное бурение - самый простой из всех доступных на сегодня вариантов строительства скважин, используемый при добыче полезных ископаемых и водных ресурсов. При его выполнении штольня прокладывается по направлению вертикально вниз, позволяя по кратчайшему пути добраться до нужных подземных слоёв. Данный метод является универсальным и позволяет использовать практически любой из существующих способов выполнения буровых работ вне зависимости от его особенностей и назначения скважины.

Технология вертикального бурения

Первый этап бурения - это бурение шахты для "кондуктора". На первом этапе колонковым методом начинается спуск буровой колонны в шахту скважины, с выбросом шлама наружу. Глубина скважины зависит от того насколько глубоко находится твердый грунт.

Второй этап бурения - установка "кондуктора". На втором этапе буровой инструмент поднимается наверх и устанавливается труба, которую принято называть "кондуктором". "Кондуктор" - это внешняя гильза для защиты внутренней трубы от механических повреждений. "Кондуктор" может быть как из ПНД трубы, так и из стали. Это зависит от особенностей грунта.

Третий этап - бурение скважины до устойчивого водоносного горизонта. На третьем этапе с помощью бурового снаряда начинается бурение с выбросом шлама наверх. По мере увеличения глубины бригада наращивает буровые штанги. Данная процедура выполняется необходимое количество раз, пока не будет достигнута необходимая глубина забоя.

Четвертый этап - монтаж обсадной колонны. Ствол скважины обсаживается стальной или пластиковой трубой. Трубы крепятся между собой специальным резьбовым соединением, что обеспечивает целостность и долговечность скважины.

Пятый этап - прокачка скважины. После бурения и установки обсадной трубы - требуется прочистить и промыть скважину, чтобы выбросить мелкие частицы породы. Этап промывки происходит до чистой, прозрачной воды.

3. Горизонтально-направленное бурение

Горизонтально-направленное бурение в большинстве случаев используется при прокладке канализационных труб, газификации и подключении к водоснабжению населённых пунктов. В основу такого метода работы были заложены процессы запрессовывания буровой головки с подаваемым через неё бетонного раствора. Высокая скорость движения этого вещества позволяет создавать режущий эффект.

Для того чтобы обеспечить эффективное управление рабочим процессом в головку бура встраивается зонд, оснащённый передатчиком для связи с размещённым на поверхности приёмником. В результате прокладку горизонтально-направленного бурения удаётся выполнить достаточно точно даже при необходимости получения криволинейной траектории движения трубопровода.

Строительство подземных коммуникаций по технологии горизонтально-направленного бурения осуществляется в четыре этапа:

1. Бурение пилотной скважины -- особо ответственный этап работы, от которого во многом зависит конечный результат. Оно осуществляется при помощи породоразрушающего инструмента -- буровой головки со скосом в передней части и встроенным излучателем.

Буровая головка соединена посредством полого корпуса с гибкой приводной штангой, что позволяет управлять процессом строительства пилотной скважины и обходить выявленные на этапе подготовки к бурению подземные препятствия в любом направлении в пределах естественного изгиба протягиваемой рабочей нити. Буровая головка имеет отверстия для подачи специального бурового раствора, который закачивается в скважину и образует суспензию с размельченной породой. Буровой раствор уменьшает трение на буровой головке и штанге, предохраняет скважину от обвалов, охлаждает породоразрушающий инструмент, разрушает породу и очищает скважину от её обломков, вынося их на поверхность.

Контроль за местоположением буровой головки осуществляется с помощью приёмного устройства локатора, который принимает и обрабатывает сигналы встроенного в корпус буровой головки передатчика. На мониторе локатора отображается визуальная информация о местоположении, уклоне и азимуте буровой головки. Также эта информация отображается на дисплее оператора буровой установки. Эти данные являются определяющими для контроля соответствия траектории строящегося трубопровода проектной и минимизируют риски излома рабочей нити. При отклонении буровой головки от проектной траектории оператор останавливает вращение буровых штанг и устанавливает скос буровой головки в нужном положении. Затем осуществляется задавливание буровых штанг без вращения с целью коррекции траектории бурения.

Строительство пилотной скважины завершается выходом буровой головки в заданной проектом точке.

Буровая штанга (БШ) представляет собой трубу диаметром 50-80 мм и длиной 2-6 метра. На концах БШ нарезаны конические резьбовые соединения с наружной, и на противоположном конце -- с внутренней резьбами. БШ имеет один очень важный элемент без которого изменение направления пилотной скважины было бы невозможным, это -- сильфонная вставка (соединение). На каждой БШ есть два таких соединения. В общем-то, технологически, это больше напоминает накатку на трубе, нежели какую-то вваренную в БШ вставку.

В буровой машине БШ вкручиваются последовательно, одна в другую, по мере продвижения буровой головки. Таким образом, соединённые между собой БШ, похожи на гибкий трос, которым прочищают канализационные трубы.

2. Расширение скважины - осуществляется после завершения пилотного бурения. Буровая головка отсоединяется от буровых штанг и вместо неё присоединяется риммер -- расширитель обратного действия. Приложением тягового усилия с одновременным вращением риммер протягивается через створ скважины в направлении буровой установки, расширяя пилотную скважину до необходимого для протаскивания трубопровода диаметра. Для обеспечения беспрепятственного протягивания трубопровода через расширенную скважину её диаметр на 50-100 % превышает диаметр трубопровода.

3. Протягивание трубопровода

На противоположной от буровой установки стороне скважины располагается готовая к протягиванию плеть трубопровода. К переднему концу плети крепится оголовок с воспринимающим тяговое усилие вертлюгом и риммеру, и в то же время не передаёт вращательное движение на трубопровод. Таким образом, буровая установка затягивает в скважину плеть протягиваемого трубопровода по проектной траектории.

4. Заключительный этап

После окончания основных технологических этапов, инженерно-технический персонал сдает заказчику исполнительную документацию, на которой указано фактическое положение уложенного трубопровода в различных плоскостях, с обязательным указанием «привязок» к ориентирам на местности.

4. Наклонно-направленное бурение

Наклонно-направленное бурение - способ сооружения скважин c отклонением от вертикали по заранее заданному направлению. При бурении скважины проектируются вертикальными или наклонными.

Наклонными считаются скважины, отклонение которых от вертикали составляет: более 2є при колонковом бурении и более 6є - при глубоком бурении скважин.

Отклонение скважины от вертикали может вызываться естественными условиями или искусственно.

Естественное искривление обусловливается рядом причин (геологических, технических, технологических), зная которые, можно управлять положением скважины в пространстве.

Под искусственным искривлением понимают любое принудительное их искривление.

Наклонные скважины, направление которых в процессе бурения строго контролируется, называют наклонно направленными.

Наклонно-направленное бурение нефтяных и газовых скважин осуществляется по специальным профилям. Профили скважин могут варьироваться, но при этом верхний интервал ствола наклонной скважины должен быть вертикальным, c последующим отклонением в запроектированном азимуте. При геологоразведочных работах на твёрдые полезные ископаемые наклонно-направленное бурение осуществляется шпиндельными буровыми станками c земной поверхности или из подземных горных выработок. Бурение таких скважин отличается тем, что вначале они имеют прямолинейное направление, заданное шпинделем бурового станка, a затем в силу анизотропии разбуриваемых пород отклоняются от прямолинейного направления.

Рост объемов наклонно-направленного бурения скважин с углами отклонения ствола скважин от вертикали более 50° обусловили ограничения по применению традиционных методов исследований с помощью аппаратуры, спускаемой в скважину на кабеле, и вызвали необходимость разработки специальных технологий доставки скважинных приборов в интервал исследований. Решение этой проблемы возможно с помощью бескабельных измерительных систем, доставляемых на забой с помощью бурового инструмента.

Наклонно-направленные скважины подразделяют на одно- и многозабойные. При многозабойном бурении из основного, вертикального или наклонного ствола проходится дополнительно один или несколько стволов.

Искусственное отклонение скважин широко применяется при бурении скважин на нефть и газ.

Искусственное отклонение скважин делится на наклонное, горизонтальное бурение, многозабойное (разветвленно-наклонное, разветвленно-горизонтальное) и многоствольное (кустовое) бурение.

Бурение этих скважин ускоряет освоение новых нефтяных и газовых месторождений, увеличивает нефтегазоотдачу пластов, снижает капиталовложения и уменьшает затраты дорогостоящих материалов. Искусственное отклонение скважин в нефтяном бурении в основном осуществляют забойными двигателями (турбобуром, винтовым двигателем и реже электробуром) и при роторном способе бурения.

В настоящее время применяют следующие основные способы искусственного отклонения скважин:

1. Использование закономерностей естественного искривления на данном месторождении (способ типовых трасс).

В этом случае бурение проектируют и осуществляют на основе типовых трасс (профилей), построенных по фактическим данным естественного искривления уже пробуренных скважин.

Способ типовых трасс применим только на хорошо изученных месторождениях, при этом кривизной скважин не управляют, а лишь приспосабливаются к их естественному искривлению.

Недостаток указанного способа - удорожание стоимости скважин вследствие увеличения объема бурения.

Необходимо также для каждого месторождения по ранее пробуренным скважинам определять зоны повышенной интенсивности искривления и учитывать это при составлении проектного профиля.

2. Управление отклонением скважин посредством применения различных компоновок бурильного инструмента.

В этом случае, изменяя режим бурения и применяя различные компоновки бурильного инструмента, можно, с известным приближением, управлять направлением ствола скважины.

Этот способ позволяет проходить скважины в заданном направлении, не прибегая к специальным отклонителям, но в то же время значительно ограничивает возможности форсированных режимов бурения.

3. Направленное отклонение скважин, основанное на применении искусственных отклонителей: кривых переводников, эксцентричных ниппелей, отклоняющих клиньев и специальных устройств.

Перечисленные отклоняющие приспособления используются в зависимости от конкретных условий месторождения и технико-технологических условий.

Скважины, для которых проектом предусматривается определенное отклонение оси ствола от вертикали по вполне определенной кривой, называются наклонными или наклонно направленными.

К наклонным скважинам при турбинном и роторном бурении на нефть и газ относятся в основном скважины, забуриваемые с поверхности вертикально с последующим отклонением в требуемом направлении, вплоть до горизонтального, т.е. под углом в 90 градусов.

Заключение

В данной работе была рассмотрена классификация буровых скважин по направлению; рассмотрены основные технологии бурения для каждого вида.

Список использованной литературы и интернет-источников

1. Нескоромных В.В., Пушмин П.С. - Бурение скважин: учеб. пособие. - Иркутск, Изд-во ИрГТУ, 2014. - 396 с.

2. http://www.mining-enc.ru/n/naklonno-napravlennoe-burenie/

3. http://neftegaz.ru/tech_library/view/4405

Размещено на Allbest.ru