Бурение скважин
Скважина – это вертикальная или наклонно-направленная горная выработка круглого сечения, длина которой намного больше ее диаметра, сооружаемая без проникновения человека,
соединяющая продуктивный пласт с поверхностью Земли.
Фактическая траектория скважины описывается инклинограммой
– изменением зенитного и азимутального углов отклонения по длине ствола скважины.
Долота
Разрушение породы на забое скважины осуществляется вращающимся долотом.
По способу разрушения породы долота бывают (слева-направо):
1. Режуще-скалывающего действия
2. Дробящее-скалывающего действия
3. Дробящего действия
4. Истирающего действия
Наибольшее распространение получили шарошечные долота (2 и 3 тип). При вращении долота вращаются шарошки, которые откалывают кусочки забойной породы.
Для извлечения керна в процессе бурения используют колонковые долота | Для осуществления операций по расширению ствола скважины существуют буровые расширители |
Вращение долота осуществляется с помощью забойного двигателя или передается с поверхности посредством колонны бурильных труб (роторное бурение). Периодически долото заменяется.
Колонна бурильных труб
Долото (или забойный двигатель с долотом) крепится к колонне свинчивающихся между собой бурильных труб. Нижняя часть колонны часто состоит из утяжеленных бурильных труб (УБТ), которые создают необходимую нагрузку на долото.
Назначение колонны бурильных труб:
1. Передача вращения долоту или восприятие реактивного момента забойного двигателя
2. Создание нагрузки на долото
3. Подъем и спуск долота и забойного двигателя
4. Подвод промывочной жидкости к забою скважины
5. Проведение вспомогательных работ
Существуют также передовые технологии бурения с использованием неразъемной гибкой буровой колонны (колтюбинг).
Промывка скважины
При бурении скважины осуществляется постоянная промывка забоя и вынос выбуренной породы.
Промывочная жидкость (глинистый раствор на водной или углеводородной основе) подается в скважину внутри буровой колонны, через сопла долота поступает на забой и поднимается на
поверхность по стволу скважины. На поверхности отделяется выбуренная порода, и промывочная жидкость насосами вновь подается в скважину.
Функции промывочной жидкости:
1. Очистка забоя от выбуренной породы
2. Удержание во взвешенном состоянии и вынос частиц породы на поверхность
3. Создание давления на стенки
4. Создание устойчивой боковой поверхности ствола скважины
5. Охлаждение и смазка трущихся поверхностей
6. Передача энергия забойному двигателю
Буровая вышка
Вращение и наращивание буровой колонны, промывка забоя, замена долота и все остальные буровые операции осуществляются с использованием буровой вышки.
На рисунке показаны важнейшие элементы буровой:
1. Вертлюг используется для подачи промывочной жидкости во вращающуюся колонну
2. Кронблок и талевый блок перемещают бурильную колонну в вертикальном направлении с помощью лебедки
3. Ротор используется для вращения буровой колонны при роторном бурении или для компенсации реактивного момента от забойного двигателя
На рисунке слева показан буровой ключ для автоматического соединения и разъединения
буровых труб. Во время операций с открученной трубой, нижняя труба подвешена на роторе.
На рисунке справа показан трубозахватный механизм буровой, оснащенной верхним
приводом. Привод вращает колонну труб, и
способен перемещаться в вертикальной плоскости по направляющим. Бурение с верхним приводом более эффективно, поскольку позволяет сократить время наращивания буровой колонны.
Контроль в процессе бурения
В процессе бурения ведется постоянный контроль
нагрузки на долото, скорости проходки, плотности и состава промывочной жидкости.
Современные буровые системы оснащены
геофизическим и навигационным оборудованием, позволяющим в реальном времени получать
информацию о положении долота и окружающих его горных породах.
Конструкция скважины