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

1.4. Понятие о цикле строительства скважины. Структура цикла.

Комплекс работ, начиная с подготовки площадки под буровую и кончая демонтажом бурового оборудования, перевозкой его на новую точку и рекультивацией земель, называется циклом строительства скважины.

Цикл строительства скважины включает следующие виды работ:

• 
  подготовительные работы к строительству буровой (устройство подъездных путей, линий электропередач, связи, трубопроводов, планировка площадки и др.);
  
• 
  монтаж бурового оборудования (сборка буровой вышки, бурового оборудования, привышечных сооружений);
  
• 
  подготовительные работы к бурению скважины (установка направления, оснастка талевой системы, осмотр и наладка оборудования, бурение под шурф и установка в нем трубы и др.);
  
• 
  бурение скважины, крепление ее стенок обсадными колоннами, разобщение пластов;
  
• 
  вторичное вскрытие продуктивного пласта, испытание, освоение и сдача скважины в эксплуатацию;
  
• 
  демонтаж буровой установки, перевозка оборудования на новую точку, восстановление площадки для ведения других работ.
  

1.5. Геостатическая температура горных пород и тепловой режим скважины

Геостатической температурой называется практически постоянная для данного района и для данной глубины залегания породы температура. С глубиной геостатическая температура возрастает. Геотермическим градиентом Г называют величину прироста температуры при увеличении глубины на 1 м. В среднем он равен 0,03 к/м.

Ориентировочно геостатическую температуру определяют по формуле

Т Т₀ + Г ( z - z₀ ),

где Т₀ – температура нейтрального слоя земли, Г – средний геотермический градиент пород данного района,

---

z₀ – глубина нейтрального слоя.

При промывке естественное поле земли в окрестности скважин нарушается. Температура в верхнем участке скважины повышается, в нижнем – снижается против геостатической.

Для ориентировочной оценки распределения температур в нисходящем и восходящем потоках промывочной жидкости после двух-трех циклов циркуляции можно воспользоваться экспресс-методом ВНИИКРнефти (рис.10).

Температура у забоя скважины Т_з примерно равна геостатической на глубине z₁ = 2/3 z_c, где z_c – глубина забоя:

Т_з  Т₀ + 0,67 (Т_пл – Т₀) ,

где Т_пл – геостатическая температура породы забоя, К.

Температура восходящего потока на глубине z₁

Т _z1  T_з.

Температура восходящего потока на выходе из скважины

Т_вых  Т_пл - T_з + Т₀.

Температура нисходящего потока на входе в колонну труб

Т_вх = Т_вых - Т_вых,

где Т_вых – уменьшение температуры жидкости в наземной циркуляционной системе, зависящее от температуры атмосферы и конструкции этой системы, К.

Температура пород стенок скважины примерно равна температуре восходящего потока.

Р
Рис.10. Приближенная схема распределения температур по глубине скважины при промывке ( по данным ВНИИКРнефти).

Температура: 1 – геостатическая; 2 – нисходящего потока в колонне труб; 3 – восходящего потока в кольцевом пространстве
ешающую роль на характер распределения температуры раствора по скважине играет интенсивность теплообмена между. Нисходящими и восходящими потоками.

Лекция 2

---

2. Породоразрушающие инструменты

2.1 Назначение и классификация породоразрушающих инструментов

Породоразрушающий инструмент (ПРИ) предназначен для разрушения горной породы на забое при бурении скважин.

По назначению весь ПРИ делится на три большие группы:

1. 
   для бурения сплошным забоем (без отбора керна), разрушающий породу по всей площади забоя – буровые долота;
   
2. 
   для колонкового бурения (с отбором керна), разрушающий породу по периферии забоя, т.е. кольцевым забоем – бурильные головки;
   
3. 
   для специальных работ в пробуренной скважине (выравнивание и расширение ствола) и в обсадной колонне (разбуривание цементного камня) и т.д. – долота специального назначения.
   

По принципу разрушения породы весь ПРИ делится на:

• 
  ПРИ режуще-скалывающего действия, разрушающий породу лопастями, наклонными в сторону вращения долота;
  
• 
  ПРИ дробящего действия; 
  

 шарошечные долота

• 
  ПРИ дробяще-скалывающего действия; 
  
• 
  ПРИ истирающе-режущего действия, разрущающий породу алмазными зернами или твердосплавными штырями, располагающимися в торцевой части ПРИ или в кромках вертикально расположенных по отношению к забою скважины лопастей и твердосплавными штырями, расположенными на сферической шарошке одношарошечного долота.
  

По конструктивному исполнению ПРИ делится на три группы:

1. 
   лопастной;
   
2. 
   шарошечный;
   
3. 
   секторный.
   

По материалу породоразрушающих элементов ПРИ делится на четыре группы:

1. 
   со стальным вооружением;
   
2. 
   с твердосплавным вооружением;
   
3. 
   с алмазным вооружением;
   
4. 
   с алмазно-твердосплавным вооружением.
   

2.2. Конструкции, достоинства и недостатки, области применения буровых долот

2.2.1. Лопастные долота

При бурении нефтяных и газовых скважин применяют трехлопастные долота ЗЛ и ЗИР, а также шестилопастные 6ИР. Лопастное долото ЗЛ состоит из корпуса, верхняя часть которого имеет ниппель с замковой резьбой для присоединения к бурильной колонне, и трех приваренных к корпусу долота лопастей

---

, расположенных по отношению друг к другу под углом 120 градусов. Для подвода бурового раствора к забою долото снабжено промывочными отверстиями, расположенными между лопастями.

Лопасти выполнены заостренными и слегка наклонными к оси долота в направлении его вращения. В этой связи по принципу разрушения породы долота ЗЛ относят к долотам режуще-скалывающего действия, так как под влиянием нагрузки лопасти врезаются в породу, а под влиянием вращающего момента скалывают ее.

Долота ЗЛ предназначены для бурения в неабразивных мягких пластичных породах (тип М), для бурения в неабразивных мягких породах с пропластками неабразивных пород средней твердости (тип МС) и отчасти для бурения в неабразивных породах средней твердости.

Для увеличения износостойкости долот их лопасти укрепляют (армируют) твердым сплавом. У долот типа М в прорезанные по определенной схеме пазы на лопастях наплавляют зернистый твердый сплав релит и лопасть покрывают чугуном, а у долот типа МС в пазы укладывают и припаивают твердосплавные пластинки и покрывают лопасти релитом.

Долота ЗЛ выпускают как с гидромониторными насадками, так и без. В последнем случае выходные кромки промывочных каналов армируют релитом.

Согласно ОСТ 26-02-1282-75 «Долота лопастные» предусмотрен выпуск долот ЗЛ диаметром от 120,6 до 489,9 мм.

Долота 3ИР в сравнении с ЗЛ имеют следующие отличительные особенности. Три лопасти выполнены притупленными, а не заостренными и приварены к корпусу так, что они сходятся на оси долота, а не наклонены к ней. Лопасти долота армируются также как и у ЗЛ типа МС, но с дополнительным усилением кромок лопастей , контактирующих с забоем и стенкой скважины, твердосплавными зубками (штырями).

Такая особенность вооружения позволяет долоту ЗИР разрушать породу резанием (микрорезанием) и истиранием абразивных мягких пород с пропластками абразивных пород средней твердости (тип МСЗ).

Отраслевым стандартом ОСТ 26-02-1282-75 предусмотрено изготовление долот ЗИР диаметром от 190,5 до 269,9 мм.

Долота 6ИР имеют три основные лопасти, предназначенные для разрушения породы на забое, и три дополнительные укороченные лопасти, калибрующие стенку скважины. Основные лопасти притуплены и сходятся на оси долота. Дополнительные лопасти также притуплены и распложены между основными лопастями. Эти долота относятся к типу С.

Отраслевым стандартом ОСТ 26-02-1282-75 предусмотрено изготовление долот 6ИР диаметром от 139,7 до 269,9 мм.

Несмотря на простоту конструкции

---

, лопастные долота имеют ряд существенных недостатков:

- интенсивный износ лопастей в связи с непрерывным контактом режущих и калибрующих ствол скважины кромок лопастей долота с забоем и стенками скважины;

- сужение ствола скважины в процессе бурения из-за относительно быстрой потери диаметра долота;

- относительно высокий крутящий момент на вращение долота;

• 
  неудовлетворительная центрируемость на забое, приводящая к интенсивному непроизвольному искривлению.
  

Отмеченные недостатки объясняют причины редкого применения лопастных долот в практике бурения нефтяных и газовых скважин даже при разбуривании мягких пород.
2.2.2. Шарошечные долота
Шарошечным долотом называется такой породоразрушающий инструмент, у которого основным рабочим органом является шарошка — стальная конусообразная деталь, свободно посаженная на ось и несущая на своей поверхности инденторы — зубцы, штыри (рис.11). Оно представляет собой своеобразный механизм, у которого враще­ние его корпуса преобразуется во вращательное движение шарошек вокруг их оси, в результате чего происходит поражение забоя зубцами, периодически вступающими с ним в контакт.

В нашей стране на долю шарошечных долот приходится свыше 90 % объема глубокого бурения.

Долото может иметь от одной до трех и более шарошек. Наиболее распространены трехшарошечные долота; одно- и двухшарошечные долота производят в ограниченном количе­стве. Одношарошечные долота предназначены для бурения твердых неабразивных пород на больших глубинах, двухшарошечные — в основном для бурения на небольших глубинах в мягких породах с пропластками пород средней

твердости. Каждая шарошка снабжена множеством резцов, которые располагаются венцами.

Рис. 11. Шарошечное долото: корпус с резьбовой головкой; 2 - лапа с опорой; 3-шарошка.

Всем венцам шарошек присвоены буквенные индексы по направлению от вершины к основанию: А,Б,В,Г. Венец, расположенный у основания шарошки, называют периферийным. Венцы соседних шарошек располо­жены таким образом, что позволяют разрушать породу по всей поверхности забоя. Применяют два способа оснащения шарошки зубцами: фрезерование зубцов из тела шарошки с последующей наплавкой зерненого твердого сплава (релита и т.п.) или установка твердосплавных штырей (резцов) в гнезда методом холодного прессования. У одного и того же долота шарошки могут различаться по виду. Так, у некоторых трех­шарошечных долот

---