Технологические циклы бурения и строительства скважин

Классификация скважин

Рис. 1.1. Конструкция скважины Рис. 1.2. Конструкция скважины с 219-мм хвостовиком

Процесс спуска обсадной колонны в таком случае называется секционными, а колонна секционной.

При бурении глубоких скважин в сложных геологических условиях применяют многоколонные конструкции. Нередко выход долота из-под промежуточных колонн достигает 1500 м и более. В этих условиях в обсаженной скважине проводят большой объем буровых работ, значительно изнашиваются обсадные и бурильные трубы, уменьшается срок их службы. Для уменьшения износа применяют протекторные кольца.

Для цементирования нефтяных и газовых скважин используют цементный раствор - смесь вяжущих материалов (цементов), затворенных определенным количеством воды, часто с добавками химических реагентов. В связи с тем, что появились растворы, твердая фаза которых представлена не только портландцементом (а иногда и не включает последнего), более правильно называть их тампонажными растворами. Тампонажным растворам можно дать более общую формулировку: это раствор, получаемый после затворения тампонажного цемента водой (или иной жидкостью), обработанной химическими добавками (или без них) для повышения качества раствора и камня или облегчения проведения технологического процесса.

Тампонажным цементом называется продукт, состоящий из одного или нескольких вяжущих (портландцемента, шлака, извести, органических материалов и т.д.), минеральных (кварцевого песка, асбеста, глины, шлака или др.) или органических (хлопковых очесов, отходов целлюлозного производства и пр.) добавок, позволяющих после затворения водой или иной жидкостью получить раствор, а затем камень обусловленного качества.

Успех цементировочных работ определяется техникой и технологией проведения процессов цементирования, качеством подготовительных работ, тампонажного материала и полнотой замещения бурового раствора тампонажным.

Скважины можно классифицировать по весьма широкому спектру критериев: по назначению, профилю ствола и фильтра, степени совершенства и конструкции фильтра, количеству обсадных колонн, расположению на поверхности земли, диаметру, глубине, количеству стволов и т.д.

По назначению различают скважины: опорные, параметрические, структурные, поисковые, разведочные, эксплутационные, геотермальные, артезианские, нагнетательные, наблюдательные, специальные.

По профилю ствола и фильтра скважины бывают: вертикальные, наклонные, направленно-ориентированные, горизонтальные.

По степени совершенства выделяют скважины: совершенные, несовершенные по степени вскрытия продуктивных пластов, несовершенные по характеру вскрытия продуктивных пластов.

По конструкции фильтра скважины классифицируют на: незакрепленные, закрепленные эксплуатационной колонной, закрепленные вставным щелевым или сетчатым фильтром, закрепленные гравийно-песчаным фильтром.

По количеству находящихся в скважине колонн выделяют скважины: одноколонные (только эксплуатационная колонна), многоколонные (двух-, трех-, n-колонные).

По расположению на поверхности земли скважины различают: расположенные на суше, шельфовые, морские.

Назначение структурно-поисковых скважин - установление (уточнение) тектоники, стратиграфии, литологии разреза пород, оценка возможных продуктивных горизонтов.

Разведочные скважины служат для выявления продуктивных пластов, а также для оконтуривания разрабатываемых нефтяных и газовых месторождений.

Добывающие (эксплуатационные) предназначены для добычи нефти и газа из земных недр. К этой категории относят также нагнетательные, оценочные, наблюдательные и пьезометрические скважины.

Нагнетательные необходимы для закачки в пласт воды, газа или пара с целью поддержания пластового давления или обработки призабойной зоны. Эти меры направлены на удлинение периода фонтанного способа добычи нефти или повышение эффективности добычи.

Назначение оценочных скважин - определение начальной водонефтенасыщенности и остаточной нефтенасыщенности пласта и проведение иных исследований.

Контрольные и наблюдательные скважины служат для наблюдения за объектом разработки, исследования характера продвижения пластовых флюидов и изменения газонефтенасыщенности пласта.

Опорные скважины бурят для изучения геологического строения крупных регионов с целью установления общих закономерностей залегания горных пород и выявления возможностей образования в этих породах месторождений нефти и газа.

Современный процесс бурения скважины - это сложный технико-технологический процесс, состоящий из цепи звеньев, разрыв одного из которых может привести к различным осложнениям, авариям или даже к потере скважины.

Безотносительно к способу разрушения горных пород процесс бурения скважины включает ряд основных операций:

· спуск бурильных труб с породоразрушающим инструментом в скважину;

· разрушение породы на забое;

· вынос разрушенной породы из скважины;

· подъем бурильных труб из скважины для замены изношенного долота;

· крепление скважины обсадными колоннами и тампонирующим материалом.

Полный перечень технологических операций, обеспечивающих бурение скважины, включает:

· разрушение горных пород на забое;

· очистку скважины от шлама;

· регулирование внутрискважинного давления;

· регулирование физико-химического взаимодействия скважины с окружающими горными породами;

· изоляцию друг от друга технологически несовместимых и осложненных интервалов ствола;

· вскрытие продуктивных горизонтов;

· замену изношенного породоразрушающего инструмента, подземного оборудования и устройств;

· крепление ствола скважины;

· создание фильтра в продуктивной части ствола скважины;

· вызов притока флюида из пласта на дневную поверхность;

· освоение скважины.

Применяются и целый ряд других операций, которые непосредственно не участвуют в проходке ствола скважины, но связаны с необходимыми проектными и строительными процедурами.

В связи с этим часто используют обобщенный термин «сооружение скважин», учитывающий подготовительную фазу к бурению, а также завершающую фазу после окончания бурения.

Цикл сооружения нефтяных и газовых скважин до сдачи их в эксплуатацию состоит из следующих основных последовательных звеньев:

· проектно-изыскательские работы;

· строительство наземных сооружений;

· проходка ствола скважины, осуществление которой возможно только при выполнении параллельно протекающих работ двух видов - углубления забоя посредством локального разрушения горной породы и очистки ствола от разрушенной (выбуренной) породы;

· разобщение пластов, состоящее из последовательных работ двух видов - закрепления стенок ствола обсадными трубами, соединенными в обсадную колонну, и герметизации (цементирование, тампонирование) заколонного (затрубного) пространства;

· освоение скважины как эксплуатационного объекта.

В состав полного цикла сооружения скважины входят следующие работы:

· изыскательские работы;

· проектирование скважины;

· монтаж буровой установки;

· подготовка;

· поинтервальное углубление ствола;

· поинтервальное крепление ствола и разобщение пластов;

· вскрытие продуктивных горизонтов;

· глубинное исследование;

· спуск и цементирование эксплуатационной колонны;

· сооружение фильтра в продуктивной части скважины;

· испытание скважины на приток пластового или приемистость нагнетаемого флюида;

· демонтаж буровой установки.

Технологические способы проходки ствола скважины можно классифицировать по принципу организации и передачи энергии для целей бурения, способу привода породоразрушающего инструмента, форме забоя скважины, по соотношению давлений на забое в системе «пласт-скважина», количеству проходимых из одного устья стволов.

По принципу организации энергии для бурения различают способы: вращательные, ударные, вибрационные, гидродинамические, термические, электрофизические, взрывные, химические, комбинированные.

По способу привода породоразрушающего инструмента способы делят на: роторный и погружными (забойными) двигателями.

По форме забоя выделяют способы: сплошным и кольцевым забоем.

По забойному давлению выделяют способы: с репрессией и с депрессией на пласты, а также сбалансированные.

По количеству проходимых стволов без перемещения буровой установки различают: индивидуальное, кустовое и многозабойное бурение.