Технологические процессы бурения

Для каждой группы, вида и разновидности скважин характерны свои результирующие технологические процессы бурения(ТП) (табл. 1), обеспечивающие достижение конечной цели бурения. Прибурении скважин, относящихся к группе А1(Геологоразведочные), основной задачей является изучение концентрации, свойств и условий залегания ПИ(полезных ископаемых). Решение указанных задач достигается с помощью отбора и изучения образцов породы (керна).

Отбор керна - сложный технологический процесс, при котором горная порода разрушается не по всей плоскости забоя, а по кольцу, с сохранением внутренней части породы в форме столбика - керна. Процесс отбора керна затрудняется множеством неблагоприятных геологических факторов. К таким факторам относится наличие рыхлых, неустойчивых, размываемых потоком бурового раствора, трещиноватых, переслаиваемых ГП и ПИ, залегающих под различными углами к горизонту. Для качественного отбора керна применяется большое количество технико-технологических средств бурения.

При сооружении инженерно - геологических скважин (А2), наряду с отбором керна лабораторными исследованиями его ненарушенных образцов, применяется зондирование, прессиометрия, метод штампов и гидрогеологические исследования (Б1).

Зондирование - процесс исследования плотности и прочности грунтов посредством принудительного (динамического или статического) внедрения в него металлического наконечника.

Прессиометрия - измерение радиальной устойчивости грунта посредством нагнетания в резиновую цилиндрическую камеру, установленную в скважине, жидкости или газа.

Метод штампов используется для определения модуля деформации грунта посредством нагружения (грузом, домкратом) установленной в скважине металлической плиты, диаметров 320 мм.

При бурении скважингруппы Б1(Гидрогеологические) основными технологическими задачами является изучение качества жидких, газообразных ПИ, а также фильтрационных характеристик продуктивных горизонтов. Данные задачи решаются в процессе вскрытия и опробования продуктивных горизонтов (ПГ).

Вскрытие продуктивных горизонтов (ПГ)- комплекс работ, включающих его разбуривание при максимальном сохранении естественных свойств ПИ и фильтрационных характеристик ПГ.

Опробование ПГ включает отбор проб, определение дебита, удельного дебита, радиуса влияния скважины и т.п. Опробование ПГ производится с помощью испытателей пластов, эрлифтов и насосов.

При бурении геотехнологических скважин (Б2) особое внимание уделяется изучению возможности преобразования твердых ПИ в подвижное состояние. Целью изучения является выбор оптимального процесса добычи ПИ (растворение, выщелачивание, гидродобыча, выплавка, сжигание, газификация и т.п.).

Основной задачей, решаемой при сооружении скважин группы В1(Водно-рассольные), является обеспечение режима эффективной фильтрации жидких и газообразных ПИ из пласта в скважину.

Добыча жидких и газообразных ПИ сложный, комплексный технологический процесс, включающий вскрытие ПГ, оборудование и освоение скважин, откачку ПИ.

Вскрытие продуктивных горизонтов эксплуатационно - фильтрационных скважин сопровождается засорением (кольматажем) призабойной зоны скважины частицами шлама и бурового раствора. К тому же такие скважины, как правило, предполагают установку фильтра - сложный процесс оборудования призабойной зоны. Бесфильтровые скважины бурятся редко.

Освоение скважины - процесс восстановления естественных фильтрационных характеристик ПГ - осуществляется с помощью интенсивной откачки ПИ до момента достижения проектного дебита. После прокачки скважина переводится на проектный режим работы.

Преобразование твердого ПИ в подвижное состояние (В2) осуществляется с помощью растворения, гидродобычи, выщелачивания, выплавки, сжигания, газификации и других результирующих ТП, которые выбираются с учетом состава, свойств, условий залегания конкретного ПИ и Других эколого - экономических и геолого - технических факторов.

Все скважины группы Г (Эксплуатационно – технические) бурятся сплошным забоем. При этом общей технологической задачей является поддержание устойчивости стенок скважины в процессе бурения. Эта задача решается с помощью промывки скважин различными ОА или заполнением скважины цементным раствором по мере извлечения бурового снаряда.

Основной, результирующей задачей при бурении скважин группы Г1 является обеспечение качественного сцепления, сооружаемой буронабивной сваи, со стенками скважины. Основные ТП в данном случае сводятся к монтажу стальных несущих конструкций и их качественному цементированию.

Сооружение взрывных скважин (Г2) связано с закладкой взрывчатых веществ на забой скважины и их последующим взрыванием, поэтому специалисты буровики должны проходить специальные подготовительные курсы.

Буровые скважины, относящиеся к группе ГЗ, имеют, как правило, сильно искривленную траекторию. При этом наряду с проблемой проводки скважины по заданной траектории, усугубляются вопросы, связанные с обеспечением устойчивости стенок скважины. Особое значение эта задача приобретает в процессе сооружения горизонтально-направленных (сильно искривленных) скважин.

Изложенные выше общие и частные технологические процессы на практике выполняются с помощью различных видов и разновидностей бурения. Следует отметить, что вращательные виды и разновидности бурения являются более перспективными по сравнению с другими, т.к. допускают параллельное выполнение нескольких технологических процессов, позволяя уменьшать себестоимость работ.

Таблица 1 Классификация скважин и технологических процессов:

Группы, виды и разновидности скважин	Технологические задачи	Результирующие технологические процессы
группа А Разведочные общего назначения
А1     А2	Геологоразведочные: опорные, параметрические, структурные, картировочные, поисковые, разведочные, эксплуатационно-разведочные Инженерно-геологические: разведочные, параметрические	Изучение концентрации, свойств и условий залегания твердых ПИ Изучение несущих свойств ГП	Отбор керна Зондирование (А2) Прессиометрия (А2) Штампирование (А2)
группа Б Разведочно - фильтрационные
Б1   Б2	Гидрогеологические: разведочные, наблюдательные. режимные Нефтегазовые: опорные, параметрические, структурные, картировочные, поисково- оценочные, разведочные Геотехнологические: параметрические, гидрогеологические	Изучение качества жидких и газообразных ПИ, а также фильтрационных характеристик продуктив­ных горизонтов Изучение возможности преобразования твердых ПИ в подвижное состояние (Б2)	Вскрытие продуктив­ных горизонтов Опробование продуктивных горизонтов
группа В Эксплуатационно-фильтрационные
В1   В2	Водно-рассольные: добычные, дренажные, нагнетательные Нефтегазовые; добычные, нагнетательные, специальные Геотехнологические: солевые, серные, угольные, поли- металлические, тепловые	Обеспечение эффективной фильтрации жидких и газообразных ПИ из пла­ста в скважину Преобразование ПИ из твердого в подвижное состояние (В2)	Вскрытие продуктивных горизонтов. Оборудование скважин Растворение, гидродо­быча, выщелачивание, газификация ПИ, сжи­гание, выплавка (В2) Освоение скважин. Откачка ПИ
группа Г Эксплуатационно - технические
Г1   Г2 Г3	Несущие: буронабивные, буроинъекционные     Взрывные Коммуникационные: трубопроводные, кабельные	Обеспечение качества сцепления опоры со стенками скважины Обеспечение безопасности взрывных работ Бурение скважины по заданной траектории	Монтаж несущих конструкций Цементирование Взрывные работы Управление траекторией скважины