Полигон кафедры машин и оборудования нефтяной и газовой

промышленности

Сырая нефть - природная легко воспламеняющаяся жидкость, которая находится в

глубоких осадочных отложениях и хорошо известна благодаря ее использованию в

качестве топлива и сырья для химического производства. Химически нефть - это сложная

смесь углеводородов с различным числом атомов углерода в молекулах; в их составе могут

присутствовать сера, азот, кислород и незначительные количества некоторых металлов.

Природный (нефтяной) газ состоит из метана и других легких насыщенных

углеводородов. Главные составные части природного газа - метан, этан, пропан и бутан.Природный газ не содержит свободного водорода, монооксида углерода, кислорода,

олефинов или ацетилена, хотя во многих залежах имеются диоксид углерода (углекислый

газ), азот и сероводород. Ряд месторождений природного газа содержит промышленные

концентрации гелия.

Необходимы следующие условия для формирования месторождений нефти и газа в

залегающих в глубинах земли отложениях, из которых экономически выгодно извлекать

углеводороды: наличие соответствующих пород-коллекторов и относительно

непроницаемых покрышек и ловушек, которые предотвращают утечку углеводородов к

земной поверхности.

При поиске нефти на значительных глубинах широко используются геофизические

методы гравиметрический, магнитометрический и сейсмический, последний наиболее

важен и результативен.

После того как обнаружат район, благоприятный для скопления нефти или газа, на

этом месте начинается бурение нефтяных скважин.

Бурение должно обеспечивать разрушение горных пород тех отложений, через

которые проходит скважина, и вынос раздробленных частиц породы на поверхность; при

этом необходимо контролировать высокий напор флюидов (воды, нефти и газа), которые

могут неожиданно встретиться в проходимых скважиной пластах, а также обеспечивать

поддержку стенок скважины, чтобы они не обваливались и не образовывали пустот.

Конечно, оборудование должно обеспечивать бурение скважин требуемого диаметра на

любой необходимой глубине. Часто скважины бурятся на глубинах более 7500 м.

Начальный диаметр скважины может достигать 90 см, но обычно в зависимости от условий

он составляет от 25 до 70 см. Диаметр скважины обычно уменьшается с глубиной и у забоя

иногда составляет 8 см, но чаще находится в пределах 10-20 см.

Все методы бурения могут быть подразделены на ударное и вращательное бурение.

Установка ударного бурения бурит скважину путем возвратно-поступательного движения

(падения и подъема) тяжелой колонны труб бурового инструмента; эти удары крошат

породу, а раздробленные частицы породы поднимаются и выносятся из скважины в виде

водной суспензии. При вращательном (роторном) бурении проходка горных пород

осуществляется тяжелой вращающейся буровой колонной; срезанные у дна (забоя)

скважины обломки породы непрерывно поднимаются на поверхность рабочей жидкостью,

циркулирующей в скважине под давлением. Под действием веса тяжелой буровой

колонны, которая давит на долото, и ее вращения долото разрушает породы и углубляется

в них.Установка роторного бурения

Скважины укрепляют обсадными колоннами для предохранения стенок скважин от

обрушения и образования каверн, для изоляции водоносных горизонтов и ограничения тех

участков скважины, где могут неожиданно встретиться какие-либо проявления нефти и

газа. Обсадная колонна образуется из труб большого диаметра, выработанных по

определенной технологии. Обсаживание скважины допускает некоторую свободу в выборе

диаметра, длины и толщины труб; отдельные трубы соединяются друг с другом

посредством муфт с резьбой и устанавливаются в скважине по специальному проекту. При

обсадке нефтяной или газоносной скважины обычно используется несколько колонн,

которые телескопически вставляются одна в другую и опускаются на различные глубины.

Пластовые воды, которые встречаются при бурении скважин, должны быть

изолированы. Они обычно изолируются цементацией пространства между стенкой

скважины и обсадной колонной.

Обычно планируется бурение вертикальной и прямолинейной скважины, но при

бурении часто происходит отклонение от вертикали или ствол скважины изгибается.

Существуют специальные скважинные приборы для определения участков такого

отклонения. В некоторых случаях, напротив, ставится цель отклонения от вертикали для

того, чтобы достичь объекта на расстоянии, отстоящем в несколько десятков или сотен

метров по латерали от расположения устья скважины. Таким образом, забой скважины

может уходить от устья на километр или более, например, от берега под дно океана, озера

или реки.

Существует по крайней мере пять способов бурения в пределах водоемов. Созданы

суда, специально приспособленные для бурения в научных целях на дне океанов. Такие

суда сохраняют свое положение с помощью якорей или специальных гребных винтов.

После того как скважина пробурена и прошла нефтяной или газовый пласт,

необходимо подготовить ее к работе. Для опробования пласта и определения

производительности скважин используется специальное оборудование. Стенки скважины

должны быть очищены от глинистого раствора и твердых осколков, которые осели в

процессе бурения. Плотные отложения с низкой проницаемостью торпедируются. Взрыв

образует вокруг ствола скважины трещины, которые увеличивают приток нефти. С

середины 20 в. взрывы в основном заменяются гидроразрывом. При этом вода и нефть,

содержащие песок, проталкиваются в породы под большим давлением; породы

растрескиваются, и песок входит в трещины, поэтому последние остаются открытыми и

после снятия давления. Если необходимо укрепить стенки скважин у продуктивного пласта

(например, в случае их рыхлости и возможного осыпания), то устанавливают обсаднуюколонну, а затем перфорируют ее и оборудуют фильтром для предотвращения поступления

песка. Для повышения коэффициента продуктивности на продуктивном участке могут

быть созданы заполненные гравием пустоты. После установления на устье скважин

трубной головки, регулирующей арматуры, газового генератора, емкостей для жидкостей и

насосного оборудования скважина готова к эксплуатации.