Файл: 1. Общие понятия о строительстве скважин понятие о скважине, ее конструкции и элементах.doc

Скважиной называется цилиндрическая горная выработка, которая строится без доступа человека к забою и имеющая диаметр во много раз меньше длины.

Начало скважины называется устьем, дно - забоем, боковые поверхности - стенками или стволом.

Скважины различного назначения - это капитальные, дорогостоящие сооружения, работающие десятки лет.

Скважины предназначены для поисков, разведки и разработки нефтяных и газовых месторождений.

Незакрепленный открытый ствол скважины не представляет собой надежный канал для соединения продуктивного пласта с дневной поверхностью вследствие неустойчивости горных пород, наличия пластов, насыщенных различными флюидами (вода, нефть, газ, их смеси), которые находятся под различным давлением, и др.

Крепление ствола скважины и разобщение пластов производится путем спуска стальных труб, называемых обсадными, а все спущенные трубы представляют собой обсадную колонну.

Для исключения перетоков различных флюидов из пласта в пласт кольцевое пространство между стенкой скважины и спущенной в нее обсадной колонной заполняется тампонирующим материалом с инертными и активными наполнителями, с химическими реагентами с помощью насосов.

Из вяжущих веществ наиболее широко применяются тампонажные портландцементы.

Поэтому сам процесс разобщения пластов называется цементированием.

В процессе бурения скважин встречаются такие пласты горных пород, где возможны различные осложнения, без ликвидации которых путем спуска дополнительных обсадных колонн невозможно дальнейшее бурение.

В итоге создается устойчивое подземное сооружение определенной конструкции.

Под конструкцией скважины понимается совокупность данных о числе обсадных колонн, их диаметрах и длине, диаметрах ствола скважины под каждую колонну

, интервалах цементирования, а также о способах соединения скважины с продуктивным пластом.

В скважину спускают обсадные колонны особого назначения. Это направление, кондуктор, промежуточные колонны, эксплуатационная колонна.

Направление

Направление спускается в скважину для создания направления стволу скважины, для предупреждения размыва и обрушения горных пород со стенок скважины и для соединения ствола скважины с желобами очистной системы. Направление цементируется на всю длину. Длина направления колеблется от нескольких метров до сотни метров в зависимости от разреза горных пород и условий бурения (море, болото, илистые рыхлые грунты и т. д.).

Кондуктор

Кондуктором перекрывают верхнюю часть геологического разреза неустойчивых пород, пласты, насыщенные водой и другими флюидами, поглощающие промывочную жидкость или проявляющие, подающие пластовые флюиды на поверхность. Кондуктором обязательно перекрываются все пласты пресной воды. На кондуктор устанавливается противовыбросовое оборудование, на устье кондуктор служит также опорой для подвески очередных колонн.

Эксплуатационная колонна

Эксплуатационная колонна спускается в скважину для извлечения нефти, газа или для нагнетания в продуктивный горизонт воды или газа с целью поддержания пластового давления.

Эксплуатационная колонна в газовых и разведочных скважинах цементируется полностью. В нефтяных скважинах - либо по всей длине, либо с перекрытием предыдущей колонны на 100 м.

П ромежуточная колонна

Промежуточные колонны спускаются в том случае, если невозможно бурение без предварительного разобщения зон осложнений (проявления, поглощения, обвалы). Промежуточные колонны могут быть сплошными, т е. их спускают от устья до забоя и не сплошные, так называемые хвостовики.

О
Рис. 1. Конструкция скважины

сь скважины практически всегда имеет пространственное искривление

, однако, при небольшой интенсивности искривления (менее 0,1^о на 10 м. длины ствола) скважину называют вертикальной (при суммарном отклонении не более 1-2^о).

При большой интенсивности искривления скважины называют искривленными.

Специально искривленные под необходимыми углами с заданной интенсивностью и в определенном направлении скважины называются наклонно - направленными.

При отклонении от вертикали на 90^о скважины называются горизонтальными.

Несколько наклонно - направленных скважин, расположенных рядом (несколько метров между устьями), образуют куст. Разбуривание месторождений, таким образом, называют кустовым бурением.

Для увеличения области дренирования иногда от основного пласта бурят несколько дополнительных наклонных стволов. Такие скважины называются многозабойные.

Различают скважины большого, нормального, уменьшенного и малого диаметров. Скважины большого диаметра - это больше 760 мм. Скважины, бурящиеся долотом 190,5 мм - уменьшенного диаметра. Скважины глубиной менее 1000 м - мелкие скважины, до 5000 м - глубокие, свыше - сверхглубокие.

1.2. Классификация скважин по назначению

По назначению скважины делятся на опорные, параметрические, структурные, поисковые, разведочные, эксплуатационные и специальные.

Опорные скважины бурят для изучения основных черт глубинного строения малоисследованных крупных регионов, определения общих закономерностей стратиграфического и территориального распределения отложений, благоприятных для нефтегазонакоплений. Бурение производят на максимальную глубину. По данным этих скважин производится ориентировочный подсчет запасов нефти и газа.

Параметрические скважины позволяют детально изучить геологический разрез, выявить наиболее перспективные зоны нефтегазонакопления и подготовить их к детальным геолого-геофизическим исследованиям и поисковому бурению.

Структурные скважины служат для тщательного изучения структур, выявленных при бурении опорных и параметрических скважин и для подготовки к проведению поисково - разведочного бурения на эти структуры.

Поисковые скважины бурят на подготовленных предыдущим бурением и ГИС площадях или на ранее открытых месторождениях с целью открытия новых залежей нефти и газа.

Результатом бурения поисковых скважин является детальное изучение геологического разреза и его нефте-газоносности, испытание продуктивных горизонтов на приток нефти и газа с отбором проб породы и флюида.

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

Эксплуатационные скважины бурят на полностью разведанном месторождении с целью добычи нефти и газа. К эксплуатационным скважинам кроме добывающих относятся и те скважины, которые способствуют более эффективной разработке месторождения. Это: нагнетательные, оценочные и наблюдательные скважины.

Нагнетательные скважины служат для законтурного и внутриконтурного нагнетания в продуктивный пласт воды, газа или воздуха с целью поддержания пластового давления.

Оценочные скважины предназначены для уточнения режима работы пласта, для выявления и уточнения границ продуктивных пластов.

Наблюдательные скважины служат для контроля давления, положения водонефтяного, газоводяного и газонефтяного контактов в процессе эксплуатации месторождения.

Специальные скважины бурят для взрывных работ при сейсмических методах поисков и разведки месторождений, для сброса промысловых вод в поглощающие пласты, разведки и добычи воды, для организации подземных газохранилищ и закачки в них газа, для ликвидации открытых фонтанов.

1.3. Основные представления о современных способах бурения

Наиболее эффективным на сегодняшний день является механический способ бурения с физико-химическим и гидродинамическим воздействием бурового раствора. Механическое разрушение горных пород может осуществляться вращательным и ударным методами.

Ударное бурение подразделяется на ударно-штанговое и ударно-канатное, а вращательное - на роторное и с использованием забойных двигателей: гидравлических (турбобуры и объемные двигатели) и электробуров. В настоящее время ударное бурение в нашей стране практически не применяется.

1.3.1. Ударное бурение

Из всех разновидностей ударного бурения ударно-канатное получило большее развитие. При таком способе с помощью специального устройства долото поднимается и резко опускается на забой с постоянным проворачиванием после каждого удара, производя разрушение горных пород на забое в виде цилиндрического ствола. Буровой снаряд кроме долота, ударной штанги, каната и канатного замка включает раздвижную штангу, служащую для предохранения поломки штанг (при штанговом бурении) и облегчения выбивания заклиненного долота при бурении в трещиноватых и вязких породах, и расширитель, который обеспечивает увеличение диаметра скважины больше наружного диаметра уже спущенной обсадной колонны.

Рис.2. Схема ударно-канатного бурения

1 - долото, 2 – ударная штанга, 3 – раздвижная штанга, 4 – канатный замок, 5 –канат, 6 – блок, 7 – амортизатор, 8 – оттяжной ролик, 9 – балансирная рама, 10 – направляющий ролик, 11 – барабан, 12 – тормоз, 13 – желонка, 14 – кривошип, 15 – шатун, 16 – желоночный барабан, 17 – канат, 18 – мачта.