Технологическая схема бурения скважины

Способы бурения можно классифицировать по характеру воз­действия на горные породы: механическое, термическое, физико-химическое, электроискровое и т.д. Широко применяются только способы, связанные с механическим воздействием на горные по­роды; остальные не вышли из стадии экспериментальной разра­ботки.
Механическое бурение осуществляется ударным, вращательным и ударно-вращательными способами (последний способ имеет пока весьма ограниченное применение). Ударное бурение нефтяных и газовых скважин, еще распространенное во многих странах, уже несколько десятков лет не применяется на нефтяных и газовых промыслах Российской Федерации. При бурении нефтяных и газовых скважин в России применяют исключительно вращательный способ бурения. При этом способе бурения скважина как бы выс­верливается непрерывно вращающимся долотом. Разбуренные час­тицы породы в процессе бурения выносятся на поверхность непре­рывно циркулирующей струей бурового раствора или нагнетаемым в скважину воздухом или газом. В зависимости от местонахождения двигателя вращательное бурение разделяют на роторное — двига­тель находится на поверхности и приводит во вращение долото на забое при помощи колонны бурильных труб и бурение с забойным двигателем (гидравлическим или при помощи электробура) — двигатель перенесен к забою скважины и устанавливается над до­лотом.
Процесс бурения состоит из следующих операций: спуско-подъемных работ (опускание бурильных труб с долотом в скважи­ну до забоя и подъема бурильных труб с отработанным долотом из скважины) и работы долота на забое (разрушение породы доло­том). Эти операции периодически прерываются для спуска обсад­ных труб в скважину, чтобы предохранить стенки скважины от обвалов и разобщить нефтяные (газовые) и водяные горизонты. Одновременно в процессе бурения скважин выполняется ряд вспо­могательных работ: отбор керна, приготовление промывочной жидкости (бурового раствора), каротаж, замер кривизны, освоение скважины с целью вызова притока нефти (газа) в скважину и т. п. В случае аварии или осложнения (поломка бурильных труб, прихват инструмента и т.д.) возникает необходимость в дополнительных (аварийных) работах. Для выполнения перечисленных операций в процессе бурения скважины применяется буровая вышка
Самая верхняя труба в колонне бурильных труб не круглая, а квадратная (она может быть также шестигранной или желобча­той). Она называется ведущей бурильной трубой. Ведущая труба проходит через отверстие круглого стола — ротора и при бурении скважины по мере углубления забоя опускается вниз.
Ротор помещается в центре буровой вышки. Бурильные трубы и ведущая труба внутри полые. Ведущая труба верхним концом соединяется с вертлюгом. Нижняя часть вертлюга, соединенная с ведущей трубой, может вращаться вместе с колонной бурильных труб, а его верхняя часть всегда неподвижна.
К отверстию (горловине) неподвижной части вертлюга присо­единяется гибкий шланг, через который в процессе бурения зака­чивается в скважину промывочная жидкость при помощи буровых насосов. Последняя, пройдя ведущую трубу и всю колонну буриль­ных труб, попадает в долото и через отверстия в нем устремляется на забой скважины (при бурении гидравлическим двигателем про­мывочная жидкость вначале поступает в него, приводя вал двигателя во вращение, а затем — в долото). Выходя из отверстий Долоте, жидкость промывает забой, подхватывает частицы разбурённой породы и вместе с ними через кольцевое пространство между стенками скважины и бурильными трубами поднимается наверх, где направляется в прием насосов, предварительно очи­щаясь на своем пути от частиц разбуренной породы.

К верхней неподвижной части вертлюга шарнирно прикреплен штроп, при помощи которого вертлюг подвешивается на подъем­ном крюке, связанном с подвижным талевым блоком. На самом верху буровой вышки установлен кронблок, состоящий из несколь­ких роликов.
Во время бурения колонна труб висит на крюке и опускается по мере углубления. Как только долото срабатывается, всю колон­ну труб поднимают на поверхность для его замены.
Пробурив с поверхности земли скважину на глубину 30...600 м, в нее спускают кондуктор, служащий для перекрытия слабых (не­устойчивых) пород или верхних притоков воды и для создания вертикального направления ствола скважины при дальнейшем буре­нии. После спуска кондуктора производят цементирование (там­понаж), т.е. закачивают цементный раствор через обсадные тру­бы в кольцевое пространство между ними и стенками скважины. Цементный раствор, поднимаясь вверх, заполняет затрубное про­странство. После затвердения цементного раствора бурение возоб­новляется.
В скважину опускают долото, диаметр которого меньше диа­метра предыдущей обсадной колонны. Затем в пробуренную до проектной глубины скважину спускают колонну обсадных труб (эксплуатационную колонну) и цементируют ее. Цементирование производят для того чтобы изолировать друг от друга водоносные и нефтеносные пласты. Если при бурении под эксплуатационную колонну возникают большие осложнения, препятствующие успеш­ному бурению, то после кондуктора спускают одну или две про­межуточные (технические) колонны.

Схема буровой установки для глубокого вращательного бурения( рисунок представлен ниже): 1 - талевый канат; 2 - талевый блок; 3 - вышка; 4 -крюк; 5 - буровой шланг; 6 - ведущая труба; 7 - желоба; 8 - буровой насос; 9 - двигатель насоса; 10- обвязка насоса; 11 - приемный резервуар (емкость); 12- бурильный замок; 13 - бурильная труба; 14 - гидравлический забойный двигатель (при роторном бурении не устанавливается); 15 -долото; 16 - ротор; 17-лебедка; 18- двига­тели лебедки и ротора; 19 — вертлюг

Буровые насосы

Буровой насос — насос, применяемый на бурильных установках с целью обеспечения циркуляции бурового раствора в скважине. Для промывки используется высокое давление, которое создаёт этот насос. Буровой насос бывает двух- и трёхцилиндровый. Основное предназначение бурового насоса - это обеспечить циркуляцию бурового шлама и предотвратить его оседание в процессе бурения, а также подъём разбуриваемой породы на поверхность. Буровой насос очищает забой и скважину от породы.

Буровые насосы предназначены для нагнетания в скважину промы­вочной жидкости с целью: очистки забоя и ствола от выбуренной поро­ды (шлама) и выноса ее на дневную поверхность; охлаждения и смазки долота; создания гидромониторного эффекта при бурении струйными долотами; приведения в действие забойных гидравлических двигателей.

Исходя из назначения и условий эксплуатации, к буровым насо­сам предъявляют следующие основные требования:

• подача насоса должна быть регулируемой в пределах, обеспечи­вающих эффективную промывку скважины;

• мощность насоса и количество насосов должно быть достаточным для промывки скважины и работы забойных гидравлических дви­гателей;

• скорость движения промывочной жидкости на выходе из насоса должна быть равномерной для устранения инерционных нагрузок и пульсаций давления,

вызывающих осложнения в бурении, до­полнительные энергетические затраты и усталостные разрушения;

• насосы должны быть приспособлены для работы с абразиво- и ма­слосодержащими коррозионно-активными промывочными ра­створами различной плотности;

• узлы и детали, контактирующие с промывочным раствором, дол­жны обладать достаточной долговечностью и быть приспособлен­ными к удобной и быстрой замене при выходе из строя;

• крупногабаритные узлы и детали должны быть снабжены устрой­ствами для надежного захвата и перемещения при ремонте и тех­ническом обслуживании;

• узлы и детали приводной части должны быть защищены от промы­вочного раствора и доступны для осмотра и технического обслу­живания;

• насосы должны быть приспособлены к транспортировке в собран­ном виде на далекие и близкие расстояния и перемещению воло­ком в пределах буровой;

• конструкция насосов должна допускать правое и левое расположе­ние приводных двигателей;

• надежность и долговечность насосов должны сочетаться с их эко­номичностью и безопасностью эксплуатации.

Пакер

Пакер - (англ. packer — уплотнитель, от pack — упаковывать,уплотнять)

приспособление в буровой скважине для перекрытия и герметизации отдель-ных зон скважин (нефтяных,газовых, водяных, геологоразведочных). Впер-вые пакеры предложены в конце 19 в. Основные разновидности пакеров: забойные, разобщители, изолирующие. Забойный пакер с клапаном-отсекателем пласта устанавливается надлительный период эксплуатации

скважины в забое (над её фильтровой частью) для предотвращениясамопро-извольного аварийного фонтанирования во время подземного ремонта (из-за высокого пластовогодавления, при поломке узлов фонтанной ).

Пакеры разобщители используются для разобщенияполостей буровой

скважины,соединённых с разными продуктивными горизонтами, для извлече-ния пластовой жидкости (газа) отдельно из каждого горизонта по стволу

одной скважины без смешивания добываемой жидкости (газа), а также

раздельной закачки в разные пласты жидкости или газа по одной скважине.

При активно абразивном или сильно коррозионном воздействии пластовой

жидкости (газа, воды)на эксплуатационную колонну скважины применяют

пакеры, изолирующие затрубное пространство ипозволяющие направить весьпоток добываемой жидкости по центральному ряду подъёмных труб.

Пакер