Разновидности и назначение скважин

В нефтяной и газовой промышленности бурят скважины различ­ного назначения:

- эксплуатационные скважины бурят для разработки и эксплуа­тации залежей нефти и газа. В эту категорию входят оценочные (для оценки коллекторов продуктивных горизонтов), добывающих (добыч­ные), нагнетательные (для закачки в продуктивные горизонты воды, воздуха или газа с целью поддержания пластового давления и удлине­ния периода естественного фонтанирования) и наблюдательные (кон­трольные, пьезометрические). К этой категории относят также сква­жины, предназначенные для термовоздействия на пласт при разработ­ке месторождений с высоковязкими нефтями;

- разведочные скваокмны бурят на площадях с установленной промышленной нефтегазоносностью для оконтуривания месторожде­ния, подсчета запасов и подготовки его к разработке;

- опорные скважины бурят для изучения геологического строе­ния и гидрогеологических условий крупных регионов, определения общих закономерностей распространения комплексов отложений, бла­гоприятных для нефтегазонакоплений, а также приобретения опыта бурения на данной площади;

- параметрические скважины бурят для изучения глубинного геологического строения и сравнительной оценки перспектив нефтега- зоносности возможных зон нефтегазонакопления, выявления наиболее перспективных районов для детальных геологических работ, а также для получения необходимых сведений о геолого-геофизической харак­теристике разреза отложений с целью уточнения результатов сейсми­ческих и других геофизических исследований;

- структурные скважины бурят для выявления и подготовки к поисково-разведочному бурению перспективных площадей (антикли­нальные складки, зоны экранирования, выклинивания и т.д.)- По полу­ченным в результате бурения структурных скважин данным опреде­ляют элементы залегания пластов (тектонику, стратиграфию и литоло­гию) в разных точках и составляют профили данной площади;

- поисковые скважины бурят на площадях, подготовленных гео­логопоисковыми работами (геологической съемкой, структурным бу­рением, геофизическими и геохимическими исследованиями или ком­плексом этих методов) с целью установления нефтегазоносности;

- специальные скважины бурят для сброса промысловых вод; ли­квидации открытых фонтанов нефти и газа; подготовки структур для подземных газохранилищ и закачки в них газа; разведки добычи тех­нических вод.

К качеству строительства предъявляются в настоящее время сле­дующие требования:

- проводка скважины не должна нарушать состояния окружающей природы и недр, естественную разобщенность пластов и т.д.;

- профиль скважины должен быть выдержан по интенсивности искривления и отклонению забоя в пределах заданных допусков;

- естественная проницаемость пласта должна быть сохранена при бурении скважины;

- эксплуатационная колонна должна иметь такой диаметр, чтобы обеспечивался пропуск ожидаемого количества нефти, газа, воды при минимальных затратах на их подъем и строительство скважины; обычно диаметр эксплуатационных колонн нефтяных скважин состав­ляет 140, 146, и 168 мм, а газовых 146, 168, 194, 219 мм;

- ствол скважины должен отвечать определенным требованиям по форме сечения и профилю, что необходимо для нормального даль­нейшего углубления скважины и спуска в нее обсадных колонн.

Общее требование - буровые работы должны выполняться с со­блюдением законов по охране труда и охране природы и недр.

Виды бурения (по способу разрушения породы): механическое, термомеханическое, струйное, взрывное, огневое, контактным плавле­нием, электрогидродинамическое, магнитострикционное, ультразвуко­вое и др.

При бурении скважин на нефть и газ повсеместно применяется как наиболее эффективное и экономичное механическое разрушение горных пород, сочетающееся в последнее время с активными физико- химическими и гидродинамическими воздействиями бурового раствора.

Механическое разрушение горных пород реализовано в наиболее распространенном вращательном и ударном бурении, которое предше­ствовало вращательному. В настоящее время ударное бурение при проходке нефтяных и газовых скважин у нас не применяется.

Вращательное бурение

Горная порода разрушается вращающимся долотом, на которое предается осевая нагрузка и крутящий момент. Крутящий момент пре­дается или от вращателя (ротора) с поверхности, или у забоя от забой­ного двигателя. Осевая нагрузка передается в основном частью веса утяжеленных бурильных труб (УБТ) и забойного двигателя. Исполь­зуются также гидравлические, гидроударные и другие способы пере­дачи нагрузки. На долото диаметром 215,9 мм создается нагрузка око­ло 150 - 250 кН (15 - 25 тс). Крутящий момент в зависимости от типа долота, свойств пород и других факторов при диаметре бурения 215,9 мм составляет 1000 - 3000 Н м (100 - 300 кгс-м). Частота враще­ния при роторном бурении 20 - 200 мин (об/мин); винтового двига­теля 150 - 250 мин"; при турбинном и электробурении без редуктора 250 - 800 мин^-1; с редуктором 200 - 300 мин^-1. При общей мощности привода буровой установки 1000 - 1500 кВт для бурения на глубину до 4500 м на долото передается от 200 до 500 кВт. Механическая ско­рость бурения достигает 100 м/ч и более при бурении мягких пород и пород средней твердости. Этому способствует непрерывная промывка.

Подача буровых насосов при диаметре долота 215,9 мм составля­ет 20 - 30 л/с, давление на выкиде насосов 5-20 МПа (50 - 200 атм.). Установочная мощность на приводе насосов около 600 кВт.

В зависимости от объема спуско-подъемных операций (СПО) применяются свечи длиной 25 и 37 м и вышки высотой соответственно 41 и 53 м. Оснастка 2x3; 3x4; 4x5; 5x6; 6x7 по мере возрастания глуби­ны скважины и массы колонны.

Вышки для бурения на глубину 4500 м имеют грузоподъемность около 2000 кН (200 тс).

Для облегчения СПО в России разработан комплекс механизмов спускоподъема (МСП), в котором механизированы свинчивание- развинчивание, расстановка свечей при подъеме и подаче свечей к оси скважины. Разработан автомат спуско-подъемных операций (АСП). В

настоящее время успешно применяется верхний привод, позволяющий серьезно улучшить технологический процесс бурения скважины и особенно направленных (в первую очередь горизонтальных с большим протяжением ствола). Каждая буровая установка представляет собой крупную автономную производственную единицу, требующую для своего обслуживания высококвалифицированных специалистов: буровиков-технологов, механиков - вышкомонтажников, механиков по эксплуатации, обслуживанию, ремонту бурового оборудования и ин­струмента, инженеров по КИП и автоматике.