Застосування промивальних рідин на вуглеводневій основі

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ІВАНО-ФРАНКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ НАФТИ І ГАЗУ

Кафедра буріння нафтових і газових свердловин

ЗВІТ

З ознайомчої практики

Виконав

Гоголюк Л.

Керівник

Слепко М.М.

м.Івано-Франківськ 2015 р



Зміст

Вступ

1. Основи буріння нафтових і газових свердловин

1.1 Ударне буріння

1.2 Обертальне буріння

1.3 Удамрно-обертомве буріння

2. Геологічна будова родовищ . Екскурсія в геолoгічний музей ІФНТУНГ

2.1 Колектори нафти і газу

2.2 Магматичні породи

2.3 Осадові гірські породи

2.4 Метаморфічні гірські породи

3. Техніка і технологія буріння

3.1 Класифікація свердловин

3.2 Типи бурових вишок

4. Породоруйнівний інструмент. Обладнання для буріння свердловин

4.1 Породоруйнівний інструмент

4.2 Обладнання для буріння свердловин

5. Промивання свердловин

5.1 Призначення і класифікація промивальних рідин

5.2 Механізми для приготування бурових розчинів

5.3 Механізми для дегазації бурового розчину

5.4 Прилади для дослідження фізичних властивостей бурових розчинів

6. Структура УБР

7. Екскурсія в навчально-дослідницький центр «Загвіздя»

8. Індивідуальне завдання: «Застосування промивальних рідин на вуглеводневій основі»

Висновки

Список використаної літератури



Вступ

Буріння свердловин є однією з найважливіших галузей нафтової і газової промисловості як за своїм призначенням серед інших галузей, так і за об'ємом капіталовкладень, технічного оснащення та чисельністю працівників. Так,наприклад, вартість глибокої свердловини складає двадцять і більше мільйонів гривень, а сумарна потужність приводних двигунів бурової установки для глибокого буріння сягає п'яти і більше тисяч кіловат. Висока вартість свердловини і енергоозброєність бурових установок свідчать про великі труднощі, з якими стикаються працівники буріння у процесі спорудження свердловин.

Нафтові та газові родовища складені в основному осадовими гірськими породами, які залягають шарами одні на одних і відрізняються між собою літологічним складом, фізико-механічними характеристиками, властивостями пластових флюїдів та ін. Досконале знання геологічного розрізу дозволяє правильно запроектувати породоруйнівний інструмент та профіль свердловини, спосіб та режими буріння, бурильну колону та технологію буріння, попередити ускладнення та вибрати бурове та енергетичне обладнання.

Це, у свою чергу, дозволяє своєчасно виконати запроектований об'єм буріння з мінімальними затратами часу, матеріальних та трудових ресурсів. В останні роки значно зросли об'єми буріння глибоких, а також похилоскерованих та горизонтальних свердловин, що вимагає удосконалення техніки і технології.



1. Основи буріння нафтових і газових свердловин

Руйнувати гірські породи можна механічним, термічним, фізико-хімічним, електроіскровим та іншими способами. Проте в даний час промислове застосування знайшли тільки способи механічного руйнування породи, а інші поки що знаходяться в стадії експериментальної розробки.

Механічне буріння здійснюється такими способами:

1) ударним:

а) ударно-штанговим;

б) ударно-канатним;

2) обертальним:

а) роторним;

б) із застосуванням вибійних двигунів (турбобурів, електробурів, гвинтових двигунів);

3) ударно-обертальним.

1.1 Ударне буріння

З усіх різновидностей ударного буріння в даний час застосовується тільки ударно-канатний спосіб (рисунок 1.1). Буровий снаряд, що складається з долота 1, ударної штанги 2, розсувної штанги-ножиць 3 і канатного замка 4, спускається в свердловину на інструментальному канаті 5, перекинутому через головний ролик 7 та амортизатор 8 щогли 9, обгинає стяжний 10 і направляючий 12 ролики балансирної рами 11. При загальмованому барабані інструментальної лебідки 13, на якому закріплений кінець каната, шатунно-кривошипним механізмом 14 і 15 балансирна рама приводиться в коливальний рух відносно осі направляючого ролика 12. Відтяжний ролик балансирної рами, опускаючись, натягує канат і піднімає снаряд над вибоєм. Піднімаючись вверх, ролик 10 звільнює канат, і снаряд під власною вагою падає на вибій, руйнуючи долотом породу.

У міру поглиблення свердловини, канат подовжують, змотуючи його з барабана 13. Циліндричність свердловини забезпечується поворотом долота в результаті розкручування каната під навантаженням (під час підйому бурового снаряда) і скручування його при знятті навантаження (під час удару долота об породу).

При ударному бурінні свердловина, як правило, не заповнена рідиною. Тому з метою уникнення обвалювання породи зі стінок у свердловину спускають обсадну колону, яка складається з металевих обсадних труб, з'єднаних одна з одною з допомогою різьби або зварки. У міру поглиблення свердловини обсадну колону просувають до вибою і періодично подовжують її на одну трубу.

Для ударно-канатного буріння випускають самохідні і стаціонарні станки, що дозволяють бурити свердловини глибиною до 500 м. Вони мають порівняно невелику масу (7-20 т), і тому їх можна легко перевозити з місця на місце, що дуже важливо для організації бурових робіт у важкодоступних і віддалених районах.

1.2 Обертальне буріння

При обертальному бурінні руйнування породи відбувається в результаті одночасної дії на долото осьового навантаження і крутного моменту. Під дією навантаження долото втискується в породу, а під дією крутного моменту - сколює її. Існує два способи обертального буріння - роторний і з вибійними двигунами.

При роторному бурінні (рисунок 1.2) потужність від двигунів 9 передається через лебідку 8 до ротора 16 - спеціального обертального механізму, встановленого над устям свердловини в центрі вишки. Ротор обертає бурильну колону і нагвинчене на неї долото 1. Бурильна колона складається з ведучої труби 15, спеціального перевідника 6 і бурильних труб 5.

При бурінні з вибійними двигунами долото 1 нагвинчується на вал, а бурильна колона з'єднується з корпусом двигуна 2. При роботі двигуна обертається його вал з долотом, а бурильна колона не обертається.

Характерною особливістю обертального буріння є промивання свердловини водою або спеціальною рідиною протягом усього періоду роботи долота на вибої.

Рисунок 1.2 -- Схема установки для буріння нафтових та газових свердловин

Для заміни зношеного долота піднімають із свердловини всю бурильну колону, замінюють долото і знову опускають її. Спуско-підіймальні роботи ведуть також з допомогою талевої системи.

1.3 Удамрно-обертомве буріння

Спосіб буріння, при якому руйнування породи здійснюється шляхом нанесення ударів по породоруйнівному інструменту, який безперервно обертається. Застосовується при веденні гірничих робіт для буріння шпурів і свердловин глиб. 25--50 м, діаметром 40--850 мм і при пошуках, розвідці родовищ для буріння свердловин глиб. до 2000 м, діаметром 59-151 мм.

2. Геологічна будова родовищ . Екскурсія в геолoгічний музей ІФНТУНГ

Природним середовищем перебування нафти і газу в надрах є переважно осадові гірські породи земної кори. За здатністю порід вміщувати нафту і газ, а точніше за їхніми ємнісно-фільтраційними властивостями, породи поділяють на дві групи:

1) колектори нафти і газу;

2) флюїдоупори.

Поняття “колектор” і “флюїдоупор” деякою мірою умовні і стосуються конкретної ділянки з певним складом порід і флюїдів, термобаричними умовами. При зміні цих параметрів колектор може втратити фільтраційні властивості, а флюїдоупор -- набути їх. Одна й та ж порода може бути колектором для газу та флюїдоупором для нафти.

2.1 Колектори нафти і газу

Колекторами нафти і газу називають гірські породи, які здатні вміщувати флюїди (нафту, газ і воду) і пропускати їх через себе при наявності перепаду тиску.

Насичені нафтою і газом породи-колектори називають відповідно нафтоносними або газоносними. Товщина нафтоносних і газоносних пластів може коливатись від кількох сантиметрів до десятків і сотень метрів, а їхня протяжність (ширина і довжина) -- від кількох десятків метрів до кількох десятків кілометрів.

Нафта і газ заповнюють в породі порожнинний простір, який може бути представлений порами, кавернами або тріщинами.

Пори -- це простір між мінеральними зернами (уламками) породи, який утворився в результаті неповного прилягання їхніх поверхонь між собою і не заповнений твердою речовиною (цементом).

Каверни -- це порожнини в породі, що утворились при вилуговуванні окремих компонентів породи або їхньої перекристалізації.

Тріщини -- це порожнини в породі, що утворились внаслідок розривів суцільності скелету породи після тектонічних процесів і складкоутворення.

В геологічному музеї ІФНТУНГ представлені : мінералогія ,петрографія ,корисні копалини України, корисні копалини Івано-Франківської обл. ,історична геологія ,палеонтологія.

Рис 2.1 Геологічний музей ІФНТУНГ

За своєю природою , породи поділяються на : магматичні, осадові і метаморфічні гірські породи.

2.2 Магматичні породи

Магматичні гірські породи утворились в процесі розкристалізації або затвердіння природних силікатних розплавів, які виникли в глибинних зонах земної кори або вилились на її поверхню в результаті пониження її температури. Ці породи поділяються на два типи:

-інтрузивні , що утворились з магми у глибинних надрах Землі.

-ефузивні, що утворились з лави на поверхні Землі.



Рис 2.2 Магматичні породи: ігнімбрит і базальт

2.3 Осадові гірські породи

Осадова гірська порода - це геологічне тіло, складене із мінералів або органічних утворень, а також тих і другиг сумісно, сформоване із осадів, відкладених на поверхні суші або на дні водойми. Ці породи поділяються на : уламкові,органогенні і хемогенні.

2.4 Метаморфічні гірські породи

Метаморфічні гірські породи утворились в результаті значного перероблення магматичних і осадових гірських порід в глибинних зонах земної кори ,куди вони потрапили в результаті дії тектонічних процесів. Вони утворились за так званих метаморфічних умов: високого тиску і температури , складу циркулюючих і водних розчинів і газів.



3. Техніка і технологія буріння

3.1 Класифікація свердловин

Свердловиною називають гірську циліндричну виробку, що споруджується без доступу в неї людини і діаметр якої в багато разів менший від довжини (рисунок 3.3).

Початок свердловини називається устям, циліндрична поверхня - стінкою або стволом, а дно - вибоєм. Відстань від устя до вибою по осі ствола визначає довжину свердловини, а по проекції осі на вертикаль - її глибину.

Свердловини бурять вертикальні і похилі. В останньому випадку свердловину примусово викривляють згідно з раніше запроектованим профілем.

Свердловини бурять ступенево, зменшуючи діаметр від інтервала до інтервала. Глибини свердловин коливаються в широких межах: від декількох сотень до декількох тисяч метрів.

Поглиблення свердловини здійснюється шляхом руйнування породи на всій площі вибою (без відбору керну) або на його периферійній частині (з відбором керну).

Буріння свердловини здійснюється за допомогою спеціальних бурових установок як на суші, так і на морі.

Рисунок 3.3 -- Схема свердловини



За призначенням всі свердловини, що буряться з метою геологічного дослідження району, поділяються на опорні, параметричні, структурні, пошукові, розвідувальні, експлуатаційні і спеціальні.

Опорні свердловини бурять для вивчення геологічної будови і гідрогеологічних умов залягання осадової товщі порід і вивчення закономірностей поширення комплексів відкладів, сприятливих для нафтогазонакопичення. При бурінні опорних свердловин намагаються розкрити кристалічний фундамент, а там, де він залягає глибоко, бурять до технічно можливих у даний час глибин.

Результати опорного буріння всебічно досліджують і в комплексі з іншими одержаними раніше геолого-геофізичними даними використовують для вияснення загальних закономірностей геологічної будови району, попередньої оцінки перспектив його нафтогазоносності, складання перспективного плану геологорозвідувальних робіт і підрахунку прогнозних запасів нафти і газу.

Параметричні свердловини призначені для детальнішого вивчення геологічної будови розрізу, особливо на великих глибинах, а також для виявлення найперспективніших площ з точки зору проведення на них геолого-пошукових робіт. За результатами буріння параметричних свердловин уточнюють стратиграфічний розріз і наявність сприятливих для накопичення нафти і газу структур, коректують розроблені за даними опорного буріння перспективи нафтогазоносності району і прогнозні запаси нафти і газу.

Структурні свердловини служать для ретельного вивчення структур, виявлених при бурінні опорних і параметричних свердловин та для підготовки проекту пошуково-розвідувального буріння на ці структури. Результати структурного буріння і геофізичних досліджень використовують для вивчення характеру залягання, віку і фізичних властивостей порід, що складають розріз, для точного відбиття опорних (маркуючих) горизонтів і побудови структурних карт.

Пошукові свердловини споруджують на підготовлених попереднім бурінням та геолого-геофізичними дослідженнями площах з метою відкриття нових родовищ нафти і газу або для пошуків покладів нафти і газу ж на раніше відкритих родовищах. При бурінні пошукових свердловин детально вивчають геологічний розріз і його нафтогазоносність з відбором проб породи, води, газу, нафти, а при розкритті продуктивної товщі свердловини випробовують на приплив нафти з допомогою спеціальних пристроїв.

Розвідувальні свердловини бурять на площах зі встановленою промисловою нафтогазоносністю з метою оконтурювання родовища та збору вихідних даних для складання проекту його розробки. У процесі розвідувального буріння продовжують дослідження розрізу і його нафтогазоносності приблизно в такому ж об'ємі, як це роблять при пошуковому бурінні.

Експлуатаційні свердловини бурять на повністю розвіданому і підготовленому до розробки родовищі з метою експлуатації покладів нафти і газу.

У категорію експлуатаційних входять не тільки свердловини, з допомогою яких видобувають нафту або газ (видобувні свердловини), але і свердловини, які дозволяють організувати ефективну розробку родовища (оціночні, нагнітальні, спостережні).

Оціночні свердловини призначені для уточнення режиму роботи пласта і ступеня виробки ділянок родовища, уточнення схеми його розробки.

Нагнітальні свердловини служать для організації законтурного і усередину контурного нагнітання в експлуатаційний пласт води, газу, або повітря з метою підтримання пластового тиску.

Спостережні свердловини споруджують для систематичного контролю за режимом роботи родовища.

Спеціальні свердловини бурять для вибухових робіт при сейсмічних методах пошуків і розвідки родовища, скидання промислових вод у непродуктивні поглинаючі пласти, розвідки і видобутку води, підготовки структур для підземних газосховищ і закачування в них газу, ліквідації відкритих фонтанів нафти і газу.

3.2 Типи бурових вишок

Бурова вишка призначена для підйому і спуску бурильної колони та обсадних труб у свердловину, утримання бурильної колони на вазі під час буріння, а також розміщення в ній талевої системи, бурильних труб і частини обладнання, необхідного для здійснення процесу буріння. Вишки являють собою решітчасті конструкції, виконані з профільного заліза або труб.

Бурові вишки розрізняються за конструкцією, висотою та вантажопідіймальністю.

За конструкцією бурові вишки поділяються на два типи: баштові,щоглові і А-подібні.

Вишки випускаються висотою 33, 41, 42, 47, 52, 53, 64, 70, 73 м.

Вишка баштового типу - це чотиригранна зрізана піраміда. Нижня основа вишки має розмір 8x8 м (для 41-42 м) або 10x10 м (для 53 м), а верхня - 2ґ2 м. На верхній основі піраміди встановлюють підкронблочні балки, до яких кріпиться кронблок, огороджений перилами. На вишках висотою 41 м на висоті 22 м монтується чотиристоронній балкон з квадратним прогоном посередині і площадкою, яка виступає всередину вишки для обладнання робочого місця помічника бурильника (верхового). Вишки висотою 53 м обладнані двома балконами для роботи з 25-ти і 36-ти метровими свічками.Для буріння надглибоких свердловин (до 15000 м) використовуються баштові вишки з вертикальними колонами.

Одним з різновидів щоглових бурових вишок є А-подібні вишки більш трудомісткі у виготовленні і тому більш дороги. Вони менш стійкі, але їх простіше перевозити з місця на місце і потім монтувати. Основні параметри вишки - вантажопідйомність, висота, ємність «магазинів» (сховищ для свічок бурильних труб), розміри верхнього і нижнього підстав, довжина свічки, маса.

Найпоширенішими серед щоглових вишок є вишки А-подібного типу, які мають ряд переваг порівняно з вишками баштового типу: менша металоємність, менша кількість деталей, полегшується монтування і демонтування, покращуються умови роботи щодо затягування труб у бурову і викидання їх з бурової, а також видимість у буровій. Баштові вишки монтують з допомогою спеціальних підйомників методом “зверху-вниз”. Вишки А-подібного типу монтують у горизонтальному положенні і піднімають у вертикальне з допомогою стріли і бурової лебідки або трактора.



4. Породоруйнівний інструмент. Обладнання для буріння свердловин

4.1 Породоруйнівний інструмент

При бурінні нафтових і газових свердловин використовуються такі види породоруйнівного інструменту:

1) бурові долота для буріння свердловин суцільним вибоєм;

2) бурильні головки для буріння свердловин кільцевим вибоєм.

Долото - буровий інструмент для механічного руйнування гірських порід на вибої свердловини в процесі її проходки.

За характером дії на породу долота можна класифікувати на:

1. Долота різально-сколювальні - лопатеві долота, призначені для розбурювання в'язких і пластичних порід невеликої твердості (в'язких глин, маломіцних глинистих сланців і ін.) і малої абразивності.

2. Долота сколювальні - шарошкові долота, призначені для розбурювання неабразивних і абразивних порід середньої твердості, твердих, міцних і дуже міцних.

3. Долота стирально-різальні - долота з алмазними і твердосплавними породоруйнівними вставками. Вони призначені для буріння в породах середньої твердості, а також в породах з чергуванням високопластичних малов'язких порід з породами середньої твердості і навіть - в малоабразивних твердих породах.

Лопатеві долота

Лопатеві долота (рис 4.1) за принципом руйнування гірської породи поділяють на два різновиди:

1) долота, які руйнують гірську породу за принципом

різання, або лопатеві долота ріжуче-сколюючої дії (РС);

2) долота, які руйнують гірську породу за принципом

стирання, або лопатеві долота стираюче-ріжучої дії (СтР).

Лопатеві долота ріжуче-сколюючої дії (РС) використовують для буріння неабразивних м'яких пластичних гірських порід та неабразивних м'яких з пропластками неабразивних порід середньої твердості.

Лопатеві долота стираюче-ріжучої дії (СтР) застосовують для буріння м'яких абразивних (слабозцементовані пісковики або алевроліти) та середньої твердості неабразивних гірських порід (глинисті сланці,аргіліти, гіпси). буріння свердловина гірський дегазація

Робочий елемент долота називається лопаттю (лопатою), якщо його висота значно більша за товщину, та сектором, якщо його висота менша або дорівнює товщині. На секторах,як правило, розташовують декілька рядів елементівозброєння, тоді як на лопаті не більше двох.

Лопатеві долота мають такі переваги над шарошковими:

1) простота конструкції та технології виготовлення;

2) відсутність підшипників та інших внутрішніх вузлів та елементів;

3) менша вартість;

4) велика проходка за рейс (декілька сотень, а іноді і 1500 - 2000 метрів).

До вад лопатевих доліт відносять:

1. Значна втрата діаметра долота. Лопатеве долото заглиблюється в породу за один оберт бурильної колони на більшу глибину, ніж шарошкове і має більший об'ємний контакт з нею без доступу охолоджувача - очищуючого агента. При цьому поверхні та елементи, які входять в контакт з породою, дуже нагріваються при бурінні внаслідок тертя.

Периферійні поверхні лопатевих доліт нагріваються при бурінні до температури більше 1300°С, а поверхневі шари зубців шарошкового долота до температури 850°С. Це призводить до значної втрати діаметра долота, тому перед спуском нового долота необхідно проводити розширення та пророблення свердловин. Втрата діаметра є головною вадою лопатевого долота.

2. Необхідність прикладання до лопатевого долота великого крутного моменту, який би перевищував момент опору обертанню долота.

3. Інтенсивніший знос ріжучих елементів, оскільки вони знаходяться у безперервному контакті з розбурюваною породою.

4. Неефективність лопатевих доліт при бурінні щільних, твердих і абразивних порід. У твердих, міцних і дуже міцних породах лопатеві долота не застосовують.Об'єм буріння лопатевими долотами значно менший ніж шарошковими.

Асортимент лопатевих доліт значно менший ніж шарошкових.

За кількістю робочих органів - лопатей лопатеві долота поділяють на одно- , дво- , три- , чотири- , шести- та багатолопатеві.

Шарошкові

Шарошкові долота (рис 4.2) найпоширеніший вид породоруйнуючого інструменту. Їх випускають найбільшим асортиментом за типом, серією, модифікацією і моделлю. З допомогою шарошкових доліт виконують більше 90% загального об'єму проходки глибоких свердловин в Україні, Росії та в інших країнах світу.

Цими долотами бурять експлуатаційні (нафтові, газові, водяні), розвідувальні, пошукові, опорні, інженерно-геологічні, гідрогеологічні, гідротехнічні, будівельні, вибухові, вентиляційні та інші свердловини. У залежності від робочих органів (шарошок) шарошкові долота поділяють на різновиди: одно-, дво-, три-, чотири- та багатошарошкові (шести-, восьми-).

Алмазні долота

Алмаз - мінерал, поліморфна модифікація вуглецю. Кристали алмазу являють собою октаедри, ромбодекаедри та ін. Розміри кристалів від мікроскопічних до дуже великих масою до 3000 карат. Найбільший алмаз знайдено в ПАР вагою 3106 карат (1карат дорівнює 0,2 грама). Кристалічна структура атомна, відрізняється щільною упаковкою та рівномірним розподілом зв'язків у просторі. Це обумовлює велику густину (3520кг/ ), твердість та жорсткість алмазу. Мікротвердість алмазу у десять разів більша ніж кварцу та в шість разів більша ніж твердого сплаву. Модуль Юнга алмазу дорівнює 8,8 ·10МПа, тобто у два рази більший ніж у твердого сплаву та в чотири рази вищий ніж у сталі. Завдяки цим властивостям він має надзвичайно високу зносостійкість при терті ковзання. Поряд з перевагами алмаз має і вади. Алмаз дуже крихкий, має досконалу спаяність по октаедру. При температурі 1850°С у вакуумі алмаз перетворюється у графіт.

Бурові долота для буріння з відбором керну

Буріння кільцевим вибоєм проводиться з метою відділення від масиву гірської породи і підйому на денну поверхню взірців порід для геологічних, гідрогеологічних, інженерно-геологічних та інших досліджень з метою виявлення складу, будови, механічних властивостей гірських порід розрізу, а також для вивчення геологічної будови родовища, визначення запасів нафти і газу, складання проектів розробки та для вирішення інших задач.

Взірець породи, який має форму циліндричного стовпця або колонки називають керном, тому буріння з відбором керна називають також колонковим. Керн утворюється на вибої свердловини у результаті оббурювання кільцеподібним буровим інструментом, який при бурінні геологорозвідувальних свердловин (на тверді корисні копалини, воду, структурних та ін.) називають коронкою, а при бурінні нафтових і газових свердловин -бурильною головкою.Коронка має менший розмір і тонкостінна, а бурильна головка - більші габарити, циліндричний корпус як у долота та має більшу товщину стінки. Чим тонша стінка, тим можна одержати більший діаметр керна при незмінному зовнішньому діаметрі буріння. Признаками якості керна є: діаметр керна та його цілісність, ступінь розмиву і забрудненості промивальною рідиною.

4.2 Обладнання для буріння свердловин

Обладнанням для буріння свердловин є:бурильні труби(БТ),обважлені бурильні труби (ОБТ),квадрат(ВТ),перевідники,муфти,замки.

Бурильні труби виготовляють безшовними, з вуглецевих або легованих сталей, а також зі сплавів легких металів (зокрема алюмінію). Діаметр бурильних труб 33,5-168 мм (бурильні труби діаметром до 60 мм використовують в основному для геологорозвідувального колонкового буріння). Бурильні труби з'єднуються між собою з допомогою бурильних замків; у колонковому бурінні застосовують також ніпельні з'єднання (з'єднини). Легкосплавні бурильні труби (круглого перерізу з товщиною стінки 9-17 мм) виготовляють із потовщеними кінцями методом пресування з термообробленого алюмінієвого сплаву. Для їх з'єднання застосовують бурильні замки полегшеної конструкції. До бурильних труб належать також обважнені (ОБТ) і ведучі (ВТ) бурильні труби. Обважнені сталеві бурильні труби переважно круглого перерізу виготовляють товстостінними із поковки з механічним оброблянням або гарячекатаними. Вони призначені для створення навантаження на породоруйнуючий інструмент, збільшення жорсткості нижньої частини колони. Комплект ОБТ складається з труб, з'єднаних з допомогою замкової різі (довжиною до 300 м). Для боротьби з викривленням свердловини застосовують ОБТ квадратного перерізу з наплавленням на гранях поясків із твердого сплаву, для попередження прихоплення -- із спіральними фрезерними канавками.

Ведучі бурильні труби, звичайно квадратного або шестигранного перерізу, установлюють у верхній частині бурильної колони і передають їй обертання від привода бурового устаткування.

Бурильні труби випускають двох конструкцій: суцільні з кованої заготовки із потовщеними кінцями і термічною та механічною обробкою по всій довжині; збірні з гарячекатаної заготовки із перевідниками, наґвинченими на кінці труби, аналогічно до бурильного замка.



5. Промивання свердловин

5.1 Призначення і класифікація промивальних рідин

Періодичне промивання свердловин почали застосовувати з другої половини XIX сторіччя, тобто з того часу, коли широкого поширення набув ударний спосіб буріння. При цьому було доведено, що найкраще очищення вибою від розбуреної породи досягається при доливанні в свердловину невеликої кількості води. Застосування обертового способу буріння свердловин привело до необхідності безперервного промивання їх в процесі буріння. Вода була першою промивальною рідиною і при цьому способі буріння. Розвиток технології буріння показав, що при розбурюванні глин і глинистих відкладень глинистий розчин, що утворюється в свердловині, значно полегшує процес проходки свердловини. Тому стали не тільки зберігати глинистий розчин, що утворився в свердловині, але і штучно готувати його на поверхні. Із зростанням глибин свердловин вимоги до промивання свердловин все більш зростали, що зумовило створення нових промивальних рідин. Основні функції промивальних рідин:

1) винесення частинок розбуреної породи зі свердловини;

2) утримування частинок розбуреної породи у зваженому стані при припиненні циркуляції;

3) створення протитиску на стінку свердловини, а отже, запобігання обвалам порід і попередження проникнення в свердловину газу, нафти і води з розбурених пластів;

4) глинизація стінки свердловини;

5) охолоджування долота, турбобура, електробура і колони;

6) змащування деталей (що труться) долота, турбобура;

7) передача енергії турбобуру (гвинтовому двигуну);

8) захист бурового обладнання і бурильної колони від корозії.

Промивальна рідина повинна бути інертною до дії температур, мінералізованих вод пластів і уламків розбурених порід. Промивальні рідини є:

1) замішані на водній основі, характерні представники яких вода і глинисті розчини;

2) замішані на неводній основі, до яких відносяться вуглеводневі розчини (нафтові);

3) насичені повітрям.

5.2 Механізми для приготування бурових розчинів

Спосіб приготування промивальних рідин

Промивальні рідини можна готувати безпосередньо на буровій або централізовано на глинозаводі, який обслуговує дільницю чи район. Рідину, що приготовлена на заводі, транспортуючи або спеціально прикладеними до бурових трубопроводами або в автоцистернах.

Для приготування промивальної рідини із порошкоподібних матеріалів використовують спеціальний блок обладнання. Такий блок включає в себе два суцільнометалевих бункери від 20 до 50 м3 кожний. Бункери призначені для зберігання і подачі в камеру змішувача порошкоподібних матеріалів (глинопорошків, бариту і т. д.).

Для приготування промивальної рідини насосом подають дисперсійне середовище в ежекторний гідрозмішувач через штуцер. Так, як рідке середовище витікає із штуцера з великою швидкістю, то в камері змішувача виникає вакуум.

Під дією вакууму порошкоподібний матеріал з бункера по рукаву поступає в камеру змішувача, де змішується з рідиною, і по зливній трубі направляється в ємність. Для рівномірного розподілу компонентів промивальної рідини по всьому об'єму в ємності встановлені механічні лопатеві перемішувачі, які приводяться в дію з допомогою електродвигунів.

Будова гідрозмішувача:

1.розвантажувальний пристрій;

2.повітряні фільтри;

3.бункера;

4.гумово тканні гофровані рукави;

5.лійка;

6.гідравлічний змішувач;

7.зливна труба;

8.ємність;

9.штуцер.

Для приготування промивальних рідин з порошкоподібних глин використовують ежекторні мішалки.

Така мішалка складається із заглибини для завантаження порошку, камера змішування з соплом, ємності і зварної рами, на якій змонтовані всі елементи.

Очищення промивальної рідини

Промивальну рідину необхідно очищувати від вибуреної породи, абразивних частинок, що міститься у вихідному матеріалі, а деколи від надлишкової твердої фази.

Очищення промивальної рідини проводиться двома способами: гідравлічним і примусовим.

Гідравлічний спосіб очищення оснований на природному осіданні уламків вибуреної породи під дією сили тяжіння. При цьому способі рідина самостійно звільняється від уламків вибуреної породи, протікаючи по жолобній системі.

При примусовому способі промивальна рідина очищається з допомогою спеціальних механізмів.

Основним механізмом в очисній системі для видалення з промивальної рідини великих фракцій частинок вибуреної породи є вібраційне сито. Найпростіше вібраційне сито являє собою металеву раму, встановлену з допомогою амортизаторів на міцній основі під деяким кутом до горизонту. На рамі змонтовано решето з прогумованою поверхнею і натягнутою зверху сіткою з нержавіючого стального дроту, часто із спеціальним проти абразивним покриттям. Рама приводиться в рух з частотою від 100 до 2000 коливань за хвилину з допомогою електродвигуна через ексцентричний вал.

Для кращого очищення промивальної рідини на буровій встановлюють гідроциклон. Гідроциклон складається з вертикального циліндра з тининціальним ввідним патрубком, конуса, зливної труби і регулювального пристрою з насадкою. Промивальну рідину з відстійника подають спеціальним відцентрованим насосом через патрубок в циліндр під надлишковим тиском 0,2-0,3 МПа. Оскільки патрубок приварений до циліндра тангенціально, то промивальна рідина набуває в циліндрі обертового Рузу. Під дією відцентрової сили рідина розшаровується: найважчі частинки відкидаються до периферії, а найлегші концентруються ближче до центра, в середніх ділянках поперечного перерізу гідро циклона.

Продуктивність гідроциклону залежить від його діаметра і надлишкового тиску на вході. Для нормальної роботи очисної системи продуктивність пісковідділювача повинна приблизно на 25 %, а муловідділювача на 50 % перевищувати найбільшу витрату бурових насосів при бурінні свердловини. Для вилучення частинок, більших 40 мкм, використовують батарею гідроциклонів діаметром 150 мм і більше, в якій паралельно працюють декілька гідро циклонів. Умовно батарею гідро циклонів діаметром не менше 150 мм називають пісковідділювачем. Для вилучення твердих частинок розміром від 25 до 40 мкм використовують гідро циклони діаметром меншим ніж 100 мм, батарею яких називають муловідділювачем.

Для видалення газу із розчину використовують вакуумний дегазатор. Дегазатор складається із двох однакових вертикальних дегазаційних камер. Кожна камера оснащена збірником дегазованої рідини, прийомним клапаном, зливним клапаном і пап лавовим регулятором рівня рідини.



5.3 Механізми для дегазації бурового розчину

Дегазатор - пристрій для дегазації бурових розчинів з метою відновлення їх щільності. Розрізняють вакуумні (циклічного або безперервної дії), відцентрово-вакуумні і атмосферні дегазатори бурової.

Вакуумний дегазатор бурової циклічної дії (наприклад, ДВС-3) - автоматична установка, що складається з двокамерної герметичній ємності, вакуум в якій створюється вакуум-насосом. Камери включаються в роботу по черзі за допомогою золотникового пристрою. Продуктивність по розчину досягає 25-60 л/с, потужність 30 кВт, тиск у камері 0,02 МПа.

Вакуумний дегазатор бурової безперервної дії являє собою горизонтальну циліндричну ємність з поміщеними в її верхній частині похилими пластинами. Аеровані буровий розчин надходить в камеру під дією вакууму, що створюється вакуум-насосом, і дегазується, розтікаючись тонким шаром по пластинах. У деяких модифікаціях дегазатором бурових створення вакууму і відкачка дегазованого розчину проводяться за допомогою ежектора. Продуктивність дегазатором бурових до 40-60 л/с, тиск у камері 0,02-0,035 МПа, споживана потужність до 100 кВт.

Відцентрово-вакуумний дегазатор бурової складається з циліндричного вертикального корпусу, на стінки якого спеціальної крильчаткою розбризкується буровий розчин, що надходить у підвідний трубопровід під дією вакууму. Продуктивність дегазатором бурових 50,5 л/с, тиск у камері 0,032 МПа, споживана потужність 15 кВт.

Дегазатор бурової складається з циліндричної вертикальної камери, в центральній частині якої буровий розчин розбризкується радіально на стінки корпусу за допомогою кільцевого пружинного дроселя. Виділився в результаті удару і розпилення газ йде в атмосферу або відсмоктується повітродувкою низького тиску. Продуктивність дегазатором бурових 38 л/с, тиск у камері 0,087 МПа, споживана потужність 6,5 кВт. Дегазатори бурові цього типу недостатньо ефективні при обробці розчинів з підвищеними структурно-механічними показниками

Блок сепаратора призначений:

-для поділу на фази газорідинної суміші бурового розчину з пластовим флюїдом;

-напрямку потоку газової фази на розсіювання в атмосферу або на факельний стояк для спалювання;

-повернення бурового розчину в циркуляційних систем бурової установки в процесі ліквідації газонефтепроявленія при будівництві глибоких свердловин на нафту і газ.

5.4 Прилади для дослідження фізичних властивостей бурових розчинів

Густина - це маса одиниці обєму промивальної рідини. .Вона характеризує здатність промивальної рідини здійснювати в сврдловині гідродинамічні і гідростатичні функції.Для вимірювання густини в лабораторних умовах використовують ареометр АГ-ЗПП(рис 5.1).

Він складається з :

1-зйомний тягарець;

2-стакан;

3-поплавок;

4-циліндрична частина поплавка;

5-відро футляр;

6-герметизуюча пробка;

7-шкала;

8-герметизуюча кришка;

Мірний стакан заповнюють рідиною,призамірюванні прикріплюється до поплавка.На поверхні циліндричної частини поплавка ,герметизованою пробкою нанесені 2 шкали для заміру густини в межах 900-1700 і 1600-2400 .

Умовна вязкість - це умовна характеристика гідравлічного опору прокачування промивальної рідини.Під умовною вязкість розуміють тривалість витікання пів літра ретельно перемішаної промивальної рідини через калібровану трубку з внутрішнім діаметром 5мм і довжиною 100мм приладу ПВ-5 (рис 5.2), в який налито 700 мл.

Для кількісної оцінки реологічних параметрів промивальних рідин використовують різні реологічні моделі. Для визначення реологічних характеристик використовують ротаційні віскозиметри.Тиксотропією називають здатність суспензії утворювати структуру в стані спокою (гель) і втрачати її при перемішуванні. Міцність утворюваної суспензією структури в стані спокою називають статичним напруженням зсуву (СНЗ.). СНЗ - це те напруження, яке необхідно створити, щоб зруйнувати структуру і відновити текучість системи. Промивальна рідина характеризується двома значеннями статичного напруження зсуву: початковим (и1), яке заміряють через 1 хв. спокою після інтенсивного перемішування, і другим (и10), яке заміряють після 10 хв. спокою. Перша величина (и1) характеризує утримувальну здатність промивальної рідини.

Фільтраційні властивості. У промивальній рідині міститься значна кількість вільного дисперсійного середовища, що не зв'язане з дисперсною фазою. Якщо така рідина вступає в контакт з проникною породою, а тиск у свердловині перевищує пластовий, то промивальна рідина намагається проникнути поровими каналами і тріщинами породи. Так як розміри основної маси частинок дисперсної фази близькі до розмірів порових каналів або перевищують їх, то більшість частинок затримується на поверхні проникної породи, і з них формується фільтраційна кірка. Проникність кірки зменшується з ростом її товщини. Із зниженням проникності кірки зменшується швидкість фільтрації вільного дисперсійного середовища в породу. Фільтрація (Ф) вимірюється в см3/30 хв. і характеризує здатність промивальної рідини фільтруватись в стінки свердловини під впливом перепаду тиску з утворенням малопроникної фільтраційної кірки. За величину фільтрації беруть об'єм фільтрату, який відділяється від промивальної рідини протягом 30 хв. при фільтруванні через паперовий фільтр площею 44 см2 (діаметром 75 мм) при визначеному перепаді тиску. Цей параметр називають показником фільтровіддачі Ф30 або водовіддачею, якщо рідина на водній основі. Фільтрація залежить від складу промивальної рідини, дисперсності твердих частинок, перепаду тиску, температури та деяких інших факторів. В статичних умовах фільтрація завжди менша, ніж при русі промивальної рідини. Для заміру фільтрації використовують прилади двох груп. У першій групі величину фільтрації визначають за зменшенням об'єму промивальної рідини, яка знаходиться на фільтрі (ВМ-6, ВГ-1, прилад ГрозНДІ та ін.). Зменшення об'єму дорівнює об'єму фільтрату. У другій групі безпосередньо заміряють об'єм фільтрату (ФП-200, УИВ-2 та ін.). Фільтраційні властивості на приладі ВМ-6 вимірюють в статичних умовах (рис. 5.4) при перепаді тиску 0,1 МПа. Процес фільтрації здійснюється через паперовий фільтр, розміщений на дні спеціального пристосування.



6. Структура УБР

Управління бурових робіт - основна організаційна форма управління на підприємствах глибокого буріння в Україні. Крім У.б.р. (УБР) зустрічаються інші форми: морське управління бурових робіт (МУБР), управління розвідувального буріння (УРБ), експедиція глибокого розвідувального буріння (ЕГРБ), нафторозвідувальна експедиція глибокого буріння (НРЕГБ) та ін. Організаційна структура і взаємовідносини всередині підприємств і між окремими підрозділами в усіх розглянутих організаційних різновидах бурового підприємства в ці-лому ті самі, що й в УБР.

Основні задачі УБР: виконання планів і завдань з буріння нафтових і газових свердловин з метою забезпечення високих темпів росту видобутку нафти і газу; підвищення ефективності виконуваних робіт за рахунок удосконалення технології буріння, підвищення швидкості проходки і продуктивності праці; забезпечення рентабельності роботи підприємств, які входять до його складу; дотримання правил з охорони надр і довкілля в ході проведення робіт. Для оперативного управління основним виробництвом створюється інженерно-технологічна служба (ІТС), яка зобов'язана забезпечити виконання плану-графіка будівництва свердловин у цілому по УБР із дотриманням установленої технології. ІТС складається з центральної (ЦІТС) та районних (РІТС) інженерно-технологічних служб. Число РІТС визначається об'ємами буріння, віддаленістю розбурюваних родовищ один від одного та від бази УБР. ІТС підпорядковується безпосередньо начальнику УБР. Оперативні розпорядження ІТС обов'язкові для усіх виробничих підрозділів УБР.

Для забезпечення безперебійної роботи основного виробництва в складі УБР створюється база виробничого обслуговування (БВО). Остання здійснює прокат всього механічного і енергетичного обладнання та бурового інструменту, підтримує їх у робочому стані і забезпечує своєчасне матеріально-технічне, профілактичне і ремонтне обслуговування основного виробництва в планово-попереджувальному і оперативному порядку. БВО підпорядковується безпосередньо начальнику УБР. До складу БВО, як правило, входять: прокатно-ремонтний цех бурового обладнання (ПРЦБО); прокатно-ремонтний цех турбобурів і труб (ПРЦТ і Т); прокатно-ремонтний цех електрообладнання і електропостачання (ПРЦЕ і Е); цех промивних рідин (ЦПР); цех пароводопостачання (ЦПВП); інструментальний майданчик (ІМ). Організаційна структура БВО може видозмінюватися в залежності від об'єктів, територіальної розкиданості та інших умов виконання робіт, що і визначає наявність тих чи інших цехів і підрозділів у її складі. На правах самостійних підрозділів в УБР можуть входити вежо-монтажний цех (ВМЦ), тампонажний цех і цех випробовування, якщо організаційно-технічні та фінансово-економічні умови роблять недоцільним виділення їх у самостійні підприємства.



7. Екскурсія в навчально-дослідницький центр «Загвіздя»

В навчально-дослідницькому центрі Загвіздя, знаходиться бурова установка баштового типу УРАЛМАШ 3Д-76 з такими робочими характеристиками:

1) Навантаження, що допускається на гаку, 3200 (320) кН (тс)

2) Найбільше навантаження від маси колони бурильних труб, 1920 (1920) кН (тс)

3) Умовна глибина буріння, 5000 м

4) Висота бурової вишки ВБ 53 х 320м, 53 м

5) Розрахункова потужність на вхідному валу бурової лебідки ЛБУ-1200, 1200кВт

6) Статична вантажопідйомність вертлюга УВ-320 - 320 т

7) Діаметр талевого каната, 32 мм

8) Оснащення талевої системи: 5 х 6

8.1 Кількість бурових насосів УНБ-600, 2 шт.

8.2 Потужність бурового насоса, 600 кВт

9) Кількість силових агрегатів WOLA 24ANF-71H12A, 7 шт.

10) Кількість електростанцій дизельних, 2 шт.

УРАЛМАШ 3Д-76 (рис 3.1) працює за принципом роторного буріння. При роторному бурінні потужність від двигунів передається через лебідку до ротора - спеціального обертального механізму , встановленого над устям свердловини в центрі вишки. Ротор обертає бурильну колону і нагвинчене на неї долото.У міру заглиблення свердловини бурильника колона, підвішена до талевої системи , що складається з кронблока, талевого блока, крюка і талевого каната подається в свердловину.

Коли ведуча труба ввійде в ротор на всю довжину, включають лебідку, піднімають бурильну колону на довжину ведучої труби і підвішують бурильну колону з допомогою елеватора або клинів на столі ротора.



8. Індивідуальне завдання: «Застосування промивальних рідин на вуглеводневій основі»

Промивальні рідини на вуглеводневій основі призначені для розкриття нафтоносних пластів, відбору керна, коли необхідно одержати взірці порід, не забруднені фільтратом; для розбурювання глинистих порід, стійкість яких значно знижується при зволоженні, а також хемогенних порід, які легко розчиняються у воді і схильні до втрати стійкості.

Промивальні рідини на вуглеводневій основі являють собою складну багатокомпонентну колоїдно-хімічну систему, в якій дисперсійним середовищем є рідкі вуглеводні, а дисперсною фазою - вода і тверді компоненти. Їх можна поділити на два види: практично безводні та інвертні емульсії.

З практично безводних найперспективнішими є вапняно-бітумні суспензії (ВБР), в складі яких нафта є дисперсійним середовищем, а дисперсною фазою - високоокислений бітум, обважнювач, невелика кількість мінералізованої води та високоактивний оксид кальцію.Стабільність практично безводних суспензій на вуглеводневій основі значно залежить від вмісту води, тому в процесі буріння слід попереджувати попадання води в такі суспензії.

В інвертних емульсіях дисперсійним середовищем є нафтопродукт, а дисперсною фазою - вода. Вода перебуває у вигляді тонкодиспергованих глобул і рівномірно розподілена по всьому об'єму нафтопродукта. Емульсію стабілізують шляхом введення ПАР-емульгатора. Для цього використовують залізні мила окисленого петролатуму, кальцієві мила жирних кислот та інші ПАР.Оскільки в інвертній емульсії міститься, як правило, не більше 30 % об'єму рідких вуглеводнів, то її вартість значно нижча за вартість практично безводних емульсій.

Перевагами промивальних рідин на вуглеводневій основі є: забезпечення високої якості розкриття продуктивних пластів, низькі або нульові значення фільтрації; достатньо високі тіксотропні властивості; низька густина в необважненому виді; добра прокачуваність, не зважаючи на порівняно високу в'язкість; нерозчинність гірських порід в їх дисперсійному середовищі; високі протизносні та мастильні властивості; висока стабільність у часі та ін.

До вад промивальних рідин на вуглеводневій основі належать: порівняно висока вартість, руйнування гумових деталей обладнання, підвищена пожежонебезпека, великі затрати праці на приготування та обслуговування, складність проведення електрометричних робіт.



Висновки

На даній ознайомчій практиці , я ознайомився з циклом будівництва глибоких свердловин та техніко-економічними показниками виконання бурових робіт ,обладнанням та інструментом, що застосовується для буріння глибоких свердловин і видобутку нафти і газу ,способами видобутку нафти, газу і конденсату, способами збору та підготовки нафти і газу до транспортування.Також я ознайомився з основними типами гірських порід , що є колекторами нафти і газу, а також з геологічними особливостями ,що виникають при бурінні нафтових і газових свердловин. Я дізнаввся , на які класи поділяються гірські породи , за своїм віком і типом утворення, вивчив класифікацію свердловин за їх призначенням .Екскурсійно відвідав геологічний музей ІФНТУНГ, науково-дослідницький центр «Загвіздя» , і дізнався про особливості бурової вишки УралМАШ-3Д-76 . Також я ознайомився з усіма видами робіт,що складають цикл будівництва свердловини.



Список використаної літератури

1 Коцкулич Я. С. Буріння нафтових і газових свердловин: Підручник / Я. С. Коцкулич, Я. М. Кочкодан. - Коломия: Вік, 1999. - 504 с.

2 Річні звіти бурового підприємства, науково-дослідних організацій.

3 Довідкова література, керівні документи з окремих питань технології спорудження свердловин.

Размещено на Allbest.ru

...