Техника и технология морского бурения
Объём добычи нефти и газа на морских месторождениях в общем объёме мировой добычи этих полезных ископаемых постоянно увеличивается. Так, в 1960г. он составил 9,8 % (103 млн. т.), а в 1970г. - 14,7 % (343 млн. т), в 1975 -
17 % (440 млн. т). Объем добычи нефти на морских месторождениях к началу 1981 года достиг 900 млн. т или 25 % от всего объема мировой добычи нефти. Для достижения этого уровня необходимо было освоить бурение морских скважин при глубине до 1000 м, в то время как глубина вод в шельфовых районах бурения эксплуатационных скважин в 1976 г. не превышала 170м.
В настоящее время поиски нефти и газа в районах континентального шельфа проводят почти 100 стран, причем около 40 стран разрабатывают морские нефтяные и газовые месторождения. Сейчас за рубежом бурят в среднем 3500 морских скважин в год, из которых около 500 являются разведочными, а остальные эксплуатационными.
Поисково-разведочные работы ведутся на всех широтах. Однако за последние время заметно активизировались поиски нефти в северных морях, что обусловлено в первую очередь возросшими техническими возможностями и большими перспективами нефтегазоносности в этих районах, где имеется ряд крупных осадочных бассейнов.
В СССР основной объем морского эксплуатационного и разведочного бурения приходится на районы континентального шельфа в Каспийском море. К началу 1976г. здесь в бурении находилось около 70 скважин с проектной глубиной 4500 м и более, из них около 50 - с проектной глубиной 5000-6000. В 1976г. на месторождении Булламоре были закончены самые глубокие на Каспии скважины № 22 и № 27 глубиной соответственно 5706 и 5866 м при глубине вод 35-40 м. Из скважины №22,с глубины 5660-5629 был получен мощный фонтан газа с дебитом до 1 млн. м3/сут. и конденсата - 250 т/сут.
В 1976г. для оценки ,перспективности шельфа о. Сахалин в соответствии с заключенным Генеральным соглашением с Японией о сотрудничестве в области поисков, разведки, обустройства месторождений, добычи нефти или газа на шельфе о. Сахалин в составе Сахалинского территориального управления была создана Дальневосточная морская нефтегазоразведочная экспедиция глубокого бурения, силами которой в 1976-1980 годах производились инженерно-геологические работы и бурение морских скважин на северо-востоке и юго-западе шельфа о. Сахалин.
Большая часть присахалинского шельфа, площадь которого составляет коло 140 тыс. м2, перспективна на нефть и газ. Промышленную газоносность и нефтеносность некоторых структурных элементов шельфа северо-восточного Сахалина можно считать доказанной, так в 1977г., получен фонтанный приток нефти (до 350 м3/сут) из первой пробуренной, морской скважины Одоптинского месторождения.
Шельфовая зона Сахалина характеризуется широким диапазоном изменения гидрометеорологических условий и особенностей ледовой обстановки - от районов с полным отсутствием как ледового припая, так и дрейфующих льдов (отдельные районы шельфа юго-западного Сахалина), до районов со сложной ледовой обстановкой на протяжении большей части года (север Сахалина). В этом отношении шельф Сахалина является уникальным.
В 1976г. для постановки глубинного нефтепоискового бурения с плавучих буровых установок были произведены инженерно-геологические работы. Этими работами на юго-западном и северо-восточном районах были исследованы глубины моря, высоты волн, скорость и направления течение литологический состав отложений, несущая способность грунтов и пород для расчета осадок опор для ПВУ самоподъемного типа и удерживающей силы якорей для ПВУ полупогружного типа. В комплекс инженерно-геологических работ вводят следующие исследования: геофизические, гидрологические, геологические лабораторные и гидрологические. Геофизические исследования выполнялись методами прецизионного эхолотирования, профилирования и звуколокации с боковой разверткой. В настоящее время аналогичные исследования проведены на шельфе Арктики.
При геологических, исследованиям проводилось бурение морских инженерно-геологических скважин с цилиндрической, разнопрочностной опоры ("сигары"), которая устанавливалась на грунт. Стабилизация опор достигалась с помощью 4-х основных и 2-х вспомогательных якорей. При бурении скважин (глубина скважин 30-35м.), помимо описания геологического разреза, проводился отбор монолитов (образцов с ненарушенной структурой).
Отбор пробы данных грунтов производился по сетке 2´2 км, в местах предполагаемого заложения глубокой нефтепоисковой скважины по сетке 500´500м.
Начиная с июля 1977 года коллектив Дальневосточной морской нефтегазоразведочной экспедиции приступил к глубокому нефтепоисковому бурению морских скважин. Первая скважина проектной глубиной 2500 м была заложена на Одоптинской структуре. Бурение велось с плавучей буровой установки самоподъемного типа, которая имела следующие основные характеристики:
- максимальная глубина воды - 65,0 м;
- глубина бурения - 6000 м;
- длина платформы - 63,5м;
- ширина платформы - 54,2м;
- высоты опор - 103,3м;
- вес платформы - 4361 т;
- вес опор - 2378 т;
- грузоподъемность буровой вышки - 632 т.
СПБУ включала в себя три основных и один аварийный дизель-генераторы с обшей модностью 5000 л.с., буровое и вспомогательное оборудование предназначенное для бурения скважин глубиной до 6000 м. Скважина № 1 Одоптинской площади была пробурена со следующими технико-экономическими показателями: коммерческая скорость бурения составила 1471 м/ст. мес, на бурении скважины было израсходовано 19 долот, средняя механическая скорость долбления равнялась 6,5 м/час. За 1977-1980гг. с самоподъемных и полупогружных установок на море было пробурено 13 скважин с общим метражом 34672м. Наилучшие показатели бурения были достигнуты при бурении скважины № 9 Одоптинской, при глубине скважины 2293 м коммерческая скорость бурения достигла 2414 м/ст. мес., на бурение было затрачено 13 долот, средняя проходка на долото равнялась 174м. при механической скорости бурения 7,3 м/час. Возрастающий опыт при бурении морских скважин наглядно характеризуется улучшением технико-экономических показателей строительства скважин.
В начальный период освоения бурового и вспомогательного оборудования рабочие и ИТР плавучих буровых, установок столкнулись со многими трудностями и проблемами, которые не существуют при бурении скважин на суше.
Процесс морского бурения (механическое бурение, СПО, спуск и цементирование обсадных колонн) мало, чем отличается от сухопутного бурения. Однако морское бурение имеет свои специфические особенности, которых нет на суше.
Во-первых, в бурении с ПБУ участвует больной коллектив рабочих, ИТР самых разнообразных профессий и специальностей. Кроме буровой бригады, в строительстве морской скважины заняты такие специалисты как: моряки, имеющие соответствующе морское образование, операторы по стабилизации и балансированию ПБУ, капитаны и старшие помощники капитанов ПБУ, боцмана, судовые механики и электромеханики и многие другие специалисты. Рабочее содружество и совместимость чисто земных профессий с морскими, их четкая взаимосвязь и является той отличительной особенностью, которой нет в сухопутном бурении. В процессе морского бурения многие буровики овладевают морскими специальностями, такими как матрос I и II класса, Эти смежные специальности буровикам необходимы, т.к. в перегоне ПБУ принимают участие не только морской экипаж, но также и члены буровой бригады. Немаловажное значение для работающих на ПБУ является их умение плавать, поэтому при приеме на ПБУ это обстоятельство также учитывается.
Второй отличительной чертой для морского бурения. является чисто психологический фактор, если работники буровой бригады отработав на сухопутной буровой 8 или 12 часов и время отдыха могут каким-либо образом спланировать (сходить на рыбалку, по ягоды и т.д.) и при этом постоянно ощущают под собой твердую землю, то весь экипаж, работающий на ПБУ подчиняется уставу внутреннего распорядка, кроме того вся жизнедеятельность работников ограничена платформой ПБУ (обычно размеры ее составляет 50´60м). Если на самоподъемных плавучих буровых установках волнение моря не опушается, то на плавучих, полупогружных буровых установка состояние моря, сильного ветра очень заметно и качка ППБУ может достигнуть значительных величин и отрицательно действовать на самочувствие и работоспособность членов экипажа. Все эти причины, т.е. ограниченное пространство, насыщенность ППБУ различными механизмами, морская среда - накладывает определенный отпечаток на работников ПБУ и поэтому не всякий человек может выдержать весь этот комплекс неблагоприятных условий.
В третьих, в самом процессе строительства морских скважин есть свои специфические особенности.
Если в сухопутном бурении цикл строительства скважины начинается с монтажа бурового, силового и вспомогательного оборудования, то на море цикл строительства начинается с установки ПБУ на точке бурения. Перед установкой ПБУ на точке бурения должны быть известны следующие данные:
- характер морского дна, его уклон, выступы;
- глубина воды;
- морские течения и приливно-отливные течения;
- время приливов и отливов;
- высота волн, максимальный период;
- скорость и направление ветра.
Подъем платформы в рабочее положение производится при благоприятных метеорологических условиях, так высота волны должна быть не более 1,8 м, скорость ветра не более 15 м/сек. Платформа поднимается и опускается с помощью устройств зубчатой передачи, расположенных на каждой опоре, и приводимых в движение с помощью электромоторов. Управление спуском и подъемом платформ осуществляется с центрального пульта. После подъема платформы под поверхностью 2-3-м, производится задавливание опорных башмаков опор в грунт, путем создания предварительной нагрузки, т.е. приемом забортной поды в балластные танки. Предварительная нагрузка предназначена для создания статической вертикальной нагрузки, согласно наихудшему критерию окружающей среды с учетом одновременного влияния волнения моря и порывовветра при данном центре тяжести платформы.
После задавливания опорных башмаков в грунт производится подъем платформы в рабочее положение, т.е. 14,8 м. от поверхности моря и начинаются подготовительные работы к бурению. В подготовительные работы к бурению входят следующие работы:
- перемещение вышки в рабочее положение;
- подсоединение к буровой технологических линий, а именно: линии от буровых насосов, цементировочного агрегата, технической и морской воды, охлаждение бандажей буровой лебедки, линии противовыбросовой обвязки.
На буровую площадку затаскиваются и подвешиваются вертлюг, ведущая труба, штропа. Устанавливаются на свои .места шурф для ведущей трубы и шурф для наращивания. Подвешиваются машинные ключи. Все подготовительные работы к бурению занимает время около 14 - 16 часов.
Технология забуривания морских скважин также существенно отличается от начала бурения на суде. Первый этап бурения с ПБУ заключается в создании надежного разобщения морской среды от скважины, для этой цели служит первая обсадная колонна, получившая название водоотделяющей. Диаметр этой колонны во многом зависит от метеорологических условий и глубины воды на точке бурения, обычно он равен от 762 мм до 914 мм. Данные инженерно-геологических работ позволяют установить характеристики данных грунтов, гидрологическую обстановку на точке бурения. В результат анализа этих работ выбирается способ установки водозащитной колонны. Если на месте установки ПБУ данный грунт представлен рыхлыми легко размывающимися породами, то в этих случаях водозащитная колонна устанавливается путем задавки ее в грунт. Для этих целей применяется специальные дизель-молоты. Если же донный грунт на месте установки ПБУ твердый, не склонный к размыву, то в этом случае, для установки водозащитной колонны производится бурение скважины. На всех пробуренных морских скважинах на шельфе о. Сахалин для установки водозащитной колонны производилось бурение скважины.
Для бурения под водозащитную колонну диаметром 762 мм применяется следующая компоновка бурильного инструмента: долото 0 - 650мм, УБТ 24I.MM. - 4550 м, УБТ 203 мм - 45 м. В некоторых случаях в компоновку включались стабилизаторы Æ - 660 мм. Забуривание морской скважины производится в такое время, когда на точке бурения отсутствуют приливно-отливные течения, а волнение моря не более 2,0 м. Если на точке бурения наблюдаются постоянные морские течения более 1,0 узла в час и глубина моря более 60 м, то в этом случае перед забуриванием на дно моря устанавливается специальная базовая плита, которая служит для центровки и направления долота в скважину. После спускавышеуказанной компоновки до дна моря, она приподнимается на 1,0м. И после этого включаются буровые насосы. Промывка при бурении под водозащитную колонну осуществляется морской водой с выносом, шлама на дно моря. Долото без вращения допускается до дна моря, путем интенсивно промывки (с производительностью 70-75 л/с) углубляются на 1,0 - 1,5 м ниже дна моря и после этого производится замер кривизны, если отклонение долота от центра наводится в допустимы пределах, то начинается забуривание скважины. Режим бурения следующий: нагрузка 2 - 3 т, 60 - 90 об/мин, производительность 70 - 75л./сек.
После бурения ствола скважины диаметром 660 мм производится подъем инструмента и для расширки скважины в компоновку включается трехсторонний расширитель диаметром 914,4 мм. В конце расширки в скважину закачивается порция качественного глинистого раствора, инструмент поднимается из скважины под дном моря и скважина оставляется на так называемую профилактическую стоянку, после которой следующим спуском инструмента без вращения, проверяется состояние и подготовленность ствола скважины для спуска водозащитной колонны. Если инструмент допускается до забоя без посадок, то скважина полностью заполняется качественным глинистым раствором и инструмент извлекаетсяиз скважины и после этого производится спуск водозащитной колонны (морской буровой колонны - МБK).
МБК предназначена для перекрытия слоя воды в месте бурения скважины, для направления в ствол скважины буровых снарядов и инструментов, для обеспечения циркуляции промывочной жидкости.
Кондуктор подвержен воздействию статических и динамических нагрузок, сжимающих и изгибающих нагрузок от силы его тяжести, сил воздействия волн и течений. Высота кондуктора, а следовательно и глубина на разведываемых акваторий ограничены прочностью и устойчивостью МБК. МБК должен разрабатываться в соответствии со следующими требованиями:
1. Обеспечение бурения скважин на глубинах моря до 100 м при волнении до 4 баллов, течении воды со скоростью2 м/сек, изменениях уровня воды из-за приливов и отливов до 6 м.
2. Убираться во время шторма под уровень разрушающего воздействия волн моря с возможностью отхода от него ПБУ в укрытие.
3. Сохранять исправность без поддержки при высоте волны на поверхности моря до 8м.
4. Позволять быстро отсоединяться и подсоединяться.
5.Обеспечивать сохранность скважины во время шторма, продолжать бурение послеокончания шторма.
6. Обеспечивать технологический процесс бурения, испытания, освоения скважины.
7. Быть относительно легким.
8. Выполняться в виде отдельного агрегата, обеспечивать транспортировку, осуществлять быстро монтаж и демонтаж. Время монтажа не должно превышать 10 % общих затрат времени на проходку.
9. Должна быть оснащена средствами контроля его положения.
Типы МБК
Конструкции кондукторов определяются: а) повышением их прочности; б) снижением воздействующих; на них нагрузок
МБК, в основу которых заложены принципы снижения воздействующих на них нагрузок можно разделить следующим образом:
1. По виду снижаемых нагрузок:
а) снижающие только поперечные, в основном гидродинамические нагрузки волн и течений;
б) снижающие только осевые;
в) снижающие осевые и поперечные одновременно;
2. По степени воздействия на кондуктор ветрового волнения:
а) возвышающиеся над уровнем моря при бурении и при отстое во время шторма;
б) возвышающиеся над уровнем моря при бурении и заглубленные под уровень волнового воздействия на время шторма;
в) заглубленные под уровень волнового воздействия при бурении и при шторме.
Рис. 18.1. 1. Погружаемая в грунт колонна
Нижний конец погружен в грунт. Верхний установлен в направляющие буровые установки с возможностью продольного или продольно-поперечного перемещения друг относительно друга, а в период ожидания шторма свободен. Допустимая высота зависит от его физических констант и гидродинамических условий моря.
Пример. Кондуктор 168 мм при высоте волны 2-26 м, а отсутствие волны 41 м, - 3 - 17м.
Рис. 18.2.
1. Погружаемая в грунт колонна
2. Наковальня
3. Ударник
4. Ограничитель
5. Верхняя колонна.
Состоит из двух колонн - 1,5 верхняя подвешивается на ПБУ, соединяются с помощью патрубка-ударника 3, верхний конец которого жестко соединен с нижним концом верхней колонны. Ударник продольно перемещается вместе; с кoлонной 1 относительно колонны 5. Длина патрубка больше максимальной высоты волны, чтобы верхняя колонна не соприкасаясь ни с наковальней, ни с ограничителем могла перемещаться.
Работа. Собирают и опускают нижнюю колонну, длина которой достаточна для перекрытия рыхлых пород. На верх нижней колонны устанавливают наковальню 2, ограничитель 4, ударник 3. Подсоединяют верхнюю колонну и т.д. опускают кондуктор до упора в дно моря. Затем поочередным поднятием и сбрасыванием верхней колонны наносят удары по наковальне, забивая нижнюю колонну в грунт. На время ожидания прекращения шторма верхнюю колонну приподнимают до положения, при котором ударник не ударяет при качке ни по наковальне, ни по ограничителю и подвешивают на ПБУ на хомуте.
Применяется до глубины 50 - 60 м при волнении до 3 баллов. Подвижность верхней относительно нижней снижает отрицательные воздействия вертикальных колебании ПБУ. Однако не допускает хода ПБУ.
6 - телескопические трубные секции
7- буй
Рис. 18.3.
Телескопический кондуктор состоит из нескольких коаксиальных установленных трубчатых секций, имеющих возможность продольно перемещаться относительно друг друга. Секция самого малого диаметра предназначена для погружения в грунт. Нижние и верхние концы оснащены ограничителями хода, предотвращающими полное их выдвижение друг из друга. В рабочем положении кондуктора раздвинуты на величину равную глубине моря. На время шторма бурение прекращают, и кондуктор опускают под уровень моря ниже волнового воздействия. Также кондуктора позволяют сходить ПБУ с точки бурения.
8 - противовес; 9 - плавучесть
Рис. 18. 4.
Отличается от схемы III, тем что имеет плавучесть, устанавливаемую вокруг внешней секции кондуктора, а противовес жестко соединенный с нижним концом этой секции. Введенные дополнительные устройства повышают сопротивляемость отклонению под действием течений в сложенном на дне положении, т.к. плавучесть стремится поднять внешнюю секцию, а противовес удерживает ее на дне. При вертикальном положении сложенных на дне секций кондуктора уменьшаются изгибающие нагрузки на погруженную в грунт обсадную колонну, а также повышается устойчивость и появляется возможность увеличения их длин.
10 - забивное устройство
11 - направляющая воронка
12 - направляющая рамка
13 - направляющие тросы
14 - буровой снаряд
Рис. 18.5.
Кондуктор, с тросовыми направляющими для доставки в скважину буровых инструментов - заглублен под уровень воздействия волн. Позволяют бурить при волнении моря более 3 баллов. В качестве противовеса использован забивной снаряд, что облегчает кондуктор.
Недостаток - сложность обеспечения спуска инструмента из-за сложности обеспечения вписываемости спускаемого инструмента в интервале перехода от направляющих к кондуктору т.к. при дрейфе ПБУ направляющие отклоняются.
С динамической стабилизацией ПБУ.
Рис. 18.6.
Для подачи соответствующих команд устанавливаются индикатор положения и автоматическое контрольное устройство.
Индикатор положения фиксирует отклонение ПБУ от установленного положения при помощи наклонометра либо импульсной системы.
Спуск водозащитной колонны диаметром 762 мм с толщиной стенки 25,4 мм производится с помощью специальных приспособлений, включающих в себя канаты диаметром 60 мм, блока который подвешивается на талях. Трубы водозащитной колонны соединяются между собой с помощью резьбовых соединений, устанавливаются и поддерживаются на столе ротора с помощью кронштейнов грузоподъемностью 150 т, которые привариваются на тело трубы перед ее спуском и срезаются перед спуском стола ротора. Низ водозащитной колонны оборудуется башмаком с обратным клапаном. Приходное отверстие в бараке приспособлено для установки в него уплотнительного переводника, предназначенного для цементирования.
Цементирование водозащитной колонны производится с помощью бурильных труб, которые спускаются внутрь обсадной колонны и устанавливаются внутрь башмака. Низ бурильной колонны оборудован уплотнительным проводником. Основным преимуществом данного метода по сравнению с обычным способом цементирования является: сокращение сроков, уменьшение стоимости и улучшение качества цементирования.
После определения герметичности уплотнительного переводнчка в башмаке колонны, через бурильные трубы закачивается порция цементного раствора объемом, необходимым для заполнения заданного интервала кольцевого пространства, а затем продавочная жидкость и цемент поднимаются до дна моря, после чего, процесс цементирования прекращается и бурильные трубы извлекаются из обсадной колонны.
На этом первый этап бурения морской скважины считается законченным. После ОЗЦ водозащитная колонна оборудуется девертером, который представляет собой видоизмененный универсальный превентор и устанавливается под столом ротора. Основное назначение девертора - это предотвращение возможного выброса через стол ротора при вскрытии пластов с высоким аномальным давлением залегающих на небольшой глубине. Отвод флюида или газа из жидкости в этом случае производится по трубам большого диаметра (12") выходящих на разные борта ПБУ. Задавливание скважины обеспечивается путем интенсивной закачки морской воды до прекращения выброса. Встреча пластов с АВПД на глубинах 200 - 300 м маловероятна, но однако, иногда это возможно и безопасность работ на море - это прежде всего. Дальнейший процесс строительства морской скважины имеет незначительные отличия от бурения скважины на суше. В основном эти особенности заключаются в организации материально-технического обеспечения ПБУ, в наличии оборудования и инструментов, способствующих достижению высоких технико-экономических показателей морского бурения.
При бурении морских скважин на шельфе о. Сахалин принята типовая конструкция скважин, которая в большинстве случаев используется при бурении с ПБУ за рубежом. После обвязки водозащитной колонны производится бурения скважины под удлиненное направление диаметром 508 мм, которое спускается на глубину до 300-400 м, при бурении под эту колонну применяется следующая компоновка: долото диаметром 600 мм, УБТ 245-180 м, стабилизатор 660 мм, УБТ 245 мм -36 м, УБТ 203 мм-70 м, СБТ - 127 мм.
Режим бурения: нагрузки 35 т, число оборотов ротора 30-30 об/мин, производительность 60 - 62 л/сек, давление на выкиде 100 - 120 атм. Бурение под удлиненное направление производится на глинистом растворе. Спуск обсадной колонны Æ - 508 мм производится с помощью спайдер - элеватора и клиньев. Цементирование обсадной колонны аналогично цементированию водозащитной колонны. После ОЗЦ начинается оборудование устья скважины, эти работы заключаются в установке пьедестального фланца, на котором монтируется комплект превенторов, состоящий из 2-х плашечных превенторов с плашками под бурильные трубы и универсального превентора. Рабочее давление - 140 кг/см2. После разбуривания башмака обсадной колонны производится опрессовка цементного кольца за колонной. Эта операция по своей сущности несколько отличается от аналогичных операций, проводимых в сухопутном бурении. Отличие заключается в том, что при проведении этой операции определяется давление приемистости, т.е. фиксируется та величина избыточного давления, при превышении которой, пласт начинает принимать промывочную жидкость. Знание величины давления приемистости важно при последующем бурении скважины, т.к. по этой величине можно определить наиболее максимальный удельный вес промывочной жидкости, при котором бурение скважины будет производится без осложнений. Следующая обсадная колонна - техническая, диаметром 340 мм в большинстве случаев. Спускается на глубину 1200-1300 м. Бурение до глубины 1300 м ведется следующей компоновкой: долото Æ - 311,1 мм, УБТ Æ - 203 мм - 18 м, стабилизатор Æ - 311,1 мм, УБТ Æ - 203 мм - 80 - 100 м, остальное бурильные трубы Æ - 127 мм.
Режим бурения следующий: нагрузка 12 - 14 т, число оборотов ротора 90-100 об/мин, производительность насосов 50-55 л/сек, давление на выходе насосов - 180-190 кг/см2. После доведения забоя скважины до 1500 м производятся электрометрические работы и затем ствол скважины расширяется до диаметра 444,5 мм. Расширка скважины производится с помощью 3-х шарошечных расширителей диаметром - 444,5 мм.
Техническая обсадная колонна Æ - 340 мм спускается на спайдер - элеваторах, для заворота труб применяется специальный гидравлический ключ. Цементирование обсадной колонны производится двухступенчатым методом, для этого в компоновку обсадной колонны включается муфта для двухступенчатого цементирования.
Для повышения качества цементирования обсадная колонна спускается с цементирующими фонарями и лепестковой корзиной, которая устанавливается под муфтой 2-х ступенчатого цементирования, она позволяет на 10-15 атм. снижать давление от столба цементного раствора на стенки скважины, где возможны случаи поглощения промывочной жидкости или цементного раствора.
После спуска 1 технической колонны к ОЗЦ производится демонтаж превенторов и монтаж следующих превенторов: превентора с плашками под бурильные трубы; двойного превентора, состоящего из набора плашек под бурильный инструмент и глухих плашек и универсального превентора. Плашечные превентора спрессовываются на давление 350 атм.
Вторая техническая колонна диаметром 245 мм спускается на глубину 2200-2100 м. Бурение под эту колонну производится следующей компоновкой: долото Æ - 311,1 мм, УБТ Æ - 203 мм - 9,0 м, стабилизатор Æ - 311,1 мм, УБТ Æ 203 мм-18 м, стабилизатор Æ - 311,1 мм, УБТ Æ - 203 мм - 130 м, остальное бурильные трубы Æ - 127 мм.
Режим бурения под эту колонну следующий: нагрузка 15 т ¸ 20 т, число оборотов ротора 90-130 об/мин, производительность насосов 30-40 л/сек., давление на выкиде насосов 190-200 атм. Оборудование для спуска этой колонны и ее цементирование аналогично предыдущей первой технической колонне.
После ОЗЦ второй технической колонны производится обвязка устья скважины. Комплект превенторов оставляется прежний, только лишь устанавливается дополнительная переходная катушка на колонну диаметром 245 мм.
Последующее бурение до проектной глубины скважины (3000-3400) осуществляется для спуска эксплуатационного хвостовика диаметром 178 мм. Для бурения под хвостовик используется следующая компоновка: долото Æ - 215,9 мм, УБТ Æ - 65 мм - 18,0 м, стабилизатор Æ - 215 - 9 мм, УБТ Æ - 195 мм -200 м, бурильные трубы Æ - 127 мм. Режим бурения следующий: нагрузка 17-20 т, число оборотов ротора 60-90 об/м, производительность 25-30 л/сек, давление на выкиде насосов - 180-200 атм. Хвостовик Æ -178 мм допускается на бурильных трубах и устанавливается в предыдущей колонне с помощью подвесок механического или гидравлического действия. Механическая подвеска устанавливается посредством различных манипуляций с бурильными трубами с поверхности. Для установки гидравлической подвески создается давление с помощью буровых насосов. При определенном давлении скользящие клинья - перемещаясь вверх, соприкасаются с обсадной колонной и заклинивают в ней хвостовик. Для получения, высокие технико-экономических показателей строительства скважин при бурении на шельфе о. Сахалин применяются несколько типов долот.
Для разбуривания самых мягких и слабо сцементированных пород залегающих, как правило, в верхней части геологического разреза используется долото, вооружение шарошек, которых представлено очень крупными широко расставленными стальными зубьями, на вершины и передние грани которых, наплавлен мелкозернистый релит. Опора выполнена по следующей схеме: ролико-шарик-подшипник скольжения ( -ЗА).
Для бурения мягких, но уже приближающихся к средним по твердости породам используются долота с меньшим смещением осей шарошек, имеют более мощное вооружение колебрующихся элементов - вставили твердосплавные зубки. Для долот этого типа и долот, применяемых для разбуривания твердых пород характерны герметизированные опоры с наличием автономного питания подшипников смазкой в процессе бурения (ХЗА, ). Правильный выбор бурового раствора, наряду с оптимальными гидравлическими параметрами промывки значительно позволяют повысить эффективность работы долот. Гидравлические параметры промывки конкретных условий определяются непосредственно на ПБУ. Кроме плавучей буровой установки самоподъемного типа бурение морских скважин на шельфе о. Сахалин также производилось с помощью полупогружной плавучей буровой установки. Плавучая полупогружная установка имеет следующие основные характеристики:
- длина корпуса - 64,0 м;
- ширина - 61,0 м;
- высота
- длины понтонов до главной палубы - 31 м;
- вес - 9109 т;
- рабочая осадка - 18 м.
Техника и технология бурения и особенно оборудование устья скважины с полупогружной установки существенно отличается от самоподъемного типа установок. Морское бурение с полупогружной установки связано с целым рядом трудностей, одной из которых является вертикальная качка установки при волнении моря. Стабилизация установки над точкой бурения осуществляется с помощью 8 якорей, сама установка оснащена различными устройствами для механизации работ, сложным подводным противовыбросовым оборудованием, а также устройствами компенсирующими действие вертикальной качки установки на бурильную колонну. Несмотря на большие затраты на сооружение и оборудование плавучей полупогружной установки, ее применение, оказывается выгодным благодаря мобильности, оперативности при бурении.
Для компенсирования вертикальных перемещений полупогружной установки используется амортизирующий переводник, который входит в состав бурильной колонны. Он представляет собой скользящее телескопическое соединение и является элементом бурильной колонны.
При качке полупогружной установки и вертикальных ее перемещений водозащитная колонна растягивается или сжимается, а при смещении установки от центра скважины - изгибается, тем больше, чем дальше отходит установка от оси скважины, поэтому конструкция водозащитной колонны отличается от конструкций используемых на подъемной установке.
Для обеспечения прочности морской водозащитной колонны в конструкцию вводятся следующие компоненты и устройства:
- скользящее телескопическое соединение, в верхней части колонны под ротором, для компенсации вертикальных перемещений установки;
- шарнирный узел, который устанавливается в низу колонны, около блока превенторов, для компенсации изгиба при смещении установки;
- натяжного устройства, устанавливаемого на палубе установки, для создания растягивающего усилия, прикладываемого к водозащитной колонне.
На полупогружной установке существенно отличается конструкция и оборудование устья скважины. Технология оборудования устья скважины заключается в следующем:
1. С помощью бурильной колонны на дно опускается временная направляющая база в виде бетонного кольца, утяжеленная баритом. К ушкам базы перед спуском прикрепляют направляющие канаты, которые натягиваются с установки;
2. В отверстие базы спускается долото, направляемое двумя канатами и приспособлением, для бурения скважины под направление;
3. Скважина бурится и расширяется до необходимого диаметра с промывкой водой и затем заполняется качественным глинистым раствором;
4. Направление диаметром 762 мм вместе с постоянной направляющей базой спускается в скважину и цементируется на всю длину;
5. С помощью гидравлического соединения производится стыковка райзера (водозащитной колонны).
Постоянная направляющая база служит для направления и центрирования блока противовыбросового оборудования. После бурения под кондуктор, производится его спуск и затем на постоянной направляющей базе устанавливается первая сборка блока превенторов. Послe окончания цикла строительства морской скважины, выяснения перспективности наличия нефти и газа, производится комплекс работ по ее ликвидации, как выполнившей свое геологическое назначение.
Работы по ликвидации морской скважины обеспечиваются с полной охраной окружающей среды; а также возможного поиска данной скважины для продолжения ведения каких-либо работ по данной скважине.
После испытания последнего объекта, в интервале перворации, на 50 м выше и на 25 м ниже кровли испытанного пласта устанавливается цементный мост. Скважина заполняется качественным глинистым раствором с параметрами, которыми производилось задавливание последнего объекта. Обсадные колонны диаметром 245 мм, 340 мм, 508 мм и водозащитная колонна Æ - 762 мм срезаются соответственно 7, 5, 3 метра ниже уровня моря. Последняя, водозащитная колонна обрезается на 0,5 м ниже дна моря. Срезка колонн производится при помощи труборезок с заменой резцов для различных диаметров колонн. Срезание трубы, с помощью труболовки извлекается из скважины и ликвидационные работы по скважине считаются законченными.
В процессе строительства морской нефтегазоразведочной скважины большое значение придается четкому и бесперебойному обеспечению ПБУ необходимыми материалами, инструментом, запасными частями. Учитывая погодные условия Сахалинского шельфа, доставка необходимых грузов осуществляется заблаговременно. Общий объем грузов, перерабатываемых на ПБУ в период строительства скважины достигает трех тонн. Почти весь этот груз, за незначительным исключением, доставляется транспортно-вепомогательными судами. Воздушным путем, с помощью вертолетов МИ-8, на буровую завозят только продукты питания, транспортно-вспомогательные суда или суда обслуживания представляют из себя многоцелевые буксирные суда, способные доставлять жидкие, сыпучие, а также штучные грузы. Для архитектуры таких судов характерна большая палуба, сдвинутая в носовую часть надстройка, большая осадка. Высокая устойчивость обеспечивает безопасную работу судна в любых условиях. Общий вес груза, который может принять судно обслуживания достигает 1000 тонн. Доставка грузов для ПБУ осуществляется из порта Холмск. Наиболее уязвимым звеном в пути движения грузов является момент выгрузки на ПБУ, т.к. эта работа производится в условиях открытого моря и судно может стоять под разгрузкой при волнении моря не более 1,5 метров.
Комплектация оборудования для бурения скважины начинается задолго до начала работ. Разработаны и внедрены комплектовочные ведомости, по которым на базе производственно-технического обеспечения загружаются стандартные контейнеры. Beдомости составлены таким образом, чтобы в одном контейнере были все инструменты для бурения