Тема: 2. Общие понятие о строительстве скважин. Понятие о скважине, ее конструкции и элементах. Классификация скважин. Основные представления о современных способах бурения

Скважина- цилиндрическая горная выработка в земной коре, где глубина на много превышает её диаметр.

Начало скважины называется - устьем, цилиндрическая поверхность - стенкой или стволом, дно забоем. В зависимости от свойств горных пород, в которых проведена скважина, её ствол может иметь сужения и каверны.

Скважины бурят вертикальные и наклонные, и, как правило, их диаметр уменьшается от интервала к интервалу.

Рис. 1.1. Схемы скважин:

а, б— вертикальных; в — наклонной; а, в — бурение без отбора керна; б — бурение с от­бором керна; / — устье; 2 — стенка (ствол); 3 — ось; 4 — забой; 5 — керн

Скважины бурят на суше и на море при помощи буровых установок.

Рис. 16.10. Буровая установка, смонтированная на металлическом основании 338

Все скважины, бурятся с целью геологического исследования района, поисков, разведки и разработки нефтяных и газовых месторождений, по назначению подразделяются на опорные, параметрические, структурные, поисковые, разведочные, эксплуатационные и специальные.

Опорные скважины- бурят для изучения геологического строения и гидрогеологических условий залегания осадочной толщи пород и выявления закономерностей распространения комплексов отложений, благоприятных для нефтегазонакопления.

Параметрические скважины- предназначены для более детального изучения геологического строения разреза, особенно на больших глубинах, и для выявления наиболее перспективных площадей с точки зрения проведения на них геолого - поисковых работ. По результатам бурения параметрических скважин уточняют стратиграфический разрез и наличие благоприятных для скопления нефти и газа структур.

Структурные скважины- служат тщательного изучения структур, выявленных при бурении опорных и параметрических скважин, и для разведочно - поискового бурения на эти структуры.

Поисковые скважины- сооружают на подготовленных предыдущим бурением и геолого - геофизическими исследованиями площадях с целью открытия новых месторождений нефти и газа или же на ранее открытых месторождениях для поисков новых залежей нефти и газа.

Разведочные скважины- бурят на площадях с установленной промышленной нефтегазоностностью с целью оконтуривания месторождения и сбора исходных данных для составления проекта его разработки.

Эксплуатационные скважины- закладываю на полностью разведанном и подготовленном месторождении, сюда же входят (оценочные, нагнетательные, наблюдательные).

Оценочные - скважины предназначены для уточнения режима работы пласта и степени выработки участков месторождения, уточнения схемы его разработки.

Нагнетательные - скважины служат для организации законтурного и внутриконтурного нагнетания в эксплуатационный пласт воды, газа или воздуха в целях поддержания пластового давления.

Наблюдательные - скважины сооружают для систематического контроля за режимом разработки месторождения.

Специальные скважины - бурят для взрывных работ при сейсмических методов поисков и разведки месторождения, сброса промысловых вод в непродуктивные поглощающие пласты, разведки и добычи воды, подготовки структур для подземных газохранилищ и закачки в них газа, ликвидации НГВП.

Кроме того бурение скважин широко применяется и в других отраслях промышленности; горнорудной, угольной, химической, медицинской, промышленном и гражданском строительстве.

Конструкция скважины состоит;

1) направление - для предотвращения разрушения грунта под буровой установкой во время процесса строительства скважины;

2) кондуктор - для предотвращения загрязнения фунтовых вод (артазианских), а также предотвращения осыпания неустойчивых горных пород (мягкие, неустойчивые породы и кавернозные породы, осложняющие процесс бурения).

3) технологическая колонна - для предотвращения осыпания неустойчивых горных пород (прменяется в зависимости от геологического строения на данной скважине).

4) эксплуатационная колонна - для защиты пластов от перетоков, а также предотвращения осыпания неустойчивых горных пород, для подъема нефти и газа от забоя к устью скважины или для нагнетания воды (газа, воздуха) в продуктивный пласт в целях поддержания давления в нем.

После спуска и цементирования эксплуатационной колонны, против продуктивного пласта пробивают несколько десятков отверстий, по которым в процессе испытания, освоения и эксплуатации нефти ( газ) будут поступать в скважину.

Сущность освоения скважины сводится к тому, чтобы давление столба промывочной жидкости, находящейся в эксплуатационной колонне, стало меньше пластового.

Комплекс работ, начинается с подготовки площадки под буровую и кончая демонтажом бурового оборудования, перевозкой его на новую точку и рекультивацией земельных угодий, называют циклом строительства скважины.

Все виды подразделяются на следующие этапы:

1) подготовительные работы к монтажу бурового оборудования;

2) монтаж бурового оборудования;

3) подготовительные работы к бурению скважины;

4) бурение скважины, крепление её стенок обсадными колоннами, разобщение пластов;

5) вторичное вскрытие продуктивного пласта, испытание, освоение и сдача скважины в эксплуатацию;

6) демонтаж бурового оборудования;

7) перевозка бурового оборудования на новую точку.

Современное бурение допускает проводку скважин самого различного назначения, диаметра, конфигурации ствола и его ориентировки: бурение скважин, ствол которых строго ориентирован в пространстве, строительство скважин на суше и на море, причем в последнем случае при глубине воды, достигающих сотни метров. Получило развитие кустовое бурение.

Бурение строго вертикальных скважин. Строго вертикальных скважин нет — все имеют некоторую кривизну, отклонение от вертикали. Современный уровень техники и технологии позволяет бурить скважины с отклонением ствола скважины от вертикали до 2 градусов.

Наклонно - направленное бурение скважин отличается от вертикально заданным смещением конечного забоя от вертикали и его направлением. Бурение скважины возможно турбинным или роторным способом.. Искривление достигается применением специальных компоновок низа бурильной колонны, обеспечивающих отклоняющую силу на долоте, или асимметричное разрушение забоя.

Кустовое бурение - под кустовым способом бурения понимается способ, при котором устье скважины группируются на общей площадке, а конечные забои находятся в точках, соответствующих проектам разработки пласта, месторождения.

Многозабойное бурение - сущность, что из одного ствола скважины с некоторой глубины проводят один или несколько стволов, т.е. основной ствол используют многократно.

Рис. 1.2. Схема многозабойной скважины

Горизонтальное бурение - вскрытие продуктивного пласта осуществляется по горизонту. Очень эффективны при вскрытии высокопроницаемых пластов. Достоинства этого метода бурения: увеличение нефтеотдачи пластов, увеличение срока эффективной эксплуатации скважины, минимальное загрязнение окружающей среды, уменьшение числа скважин, вовлечение в эксплуатацию месторождений ранее считавшихся не рентабельными.

Бурение на акваториях - разработка нефтяных и газовых месторождений на шельфе моря и океанов.

Бурение на депрессии - когда продуктивный пласт вскрывают на нефти. Достоинства данного метода; снижено давление столба жидкости на вскрываемый продуктивный пласт, продуктивный пласт не загрязняется, сокращение в вода в эксплуатацию скважины (Разработка ООО «Татнефть»).

Распространённые способы вращательного бурения - роторное, турбинное или винтовыми двигателями и бурение электробуром - предлагают вращение разрушающего породу рабочего инструмента - долота. Разрушенная порода удаляется из скважины закачиваемым в колонну труб и выходящим через заколонное пространство буровым раствором, пеной или газом.

Перспективным методам бурения можно отнести; гидромеханический метод, эрозионное бурение, лазерное бурение.

В табл. 1.1 приведены некоторые термины, относящиеся к различным методам бурения, и определения для этих терминов