Скважины, для которых предусматривается отклонение ствола от вертикали, а ствол проводится по заданной траектории, называют наклонно направленными.
Наклонные скважины бурят, когда нефтегазовые пласты залегают под акваториями водоемов (морей, рек, озер), под населенными пунктами, промышленными объектами и т.д. Различают две группы профилей наклонных скважин: профили обычного типа (кривая, лежащая в вертикальной плоскости) и профили пространственного типа.
Рассмотрим профили наклонно направленных скважин обычного типа. Профиль типа А состоит из трех участков: вертикального 1, участка набора угла наклона ствола 2 и прямолинейного наклонного участка 3. Этот профиль применяется при бурении неглубоких скважин в однопластовых месторождениях, если предполагается большое смещение забоя.
Профиль типа Б вместо прямолинейного наклонного участка имеет участок естественного снижения угла наклона 4. Такой профиль рекомендуется применять при больших глубинах скважин.
Профиль типа В состоит из пяти участков. После участка снижения угла наклона добавляется еще один вертикальный участок. Подобный профиль используется при проводке глубоких скважин, пересекающих несколько продуктивных пластов.
Профиль Г отличается от предыдущего тем, что в нем участки 3 и 4 заменены участком самопроизвольного снижения угла наклона. Данный профиль рекомендуется при бурении глубоких скважин, в которых возможны отклонения в нижней части ствола скважины.
Для профиля Д характерна большая длина участка 2 набора угла наклона ствола. Профиль применяют при необходимости выдержать заданный угол входа в пласт и вскрыть его на наибольшую мощность.
Все типы профилей имеют в начале вертикальный участок, глубина которого должна быть не менее 40 – 50 м. Окончание вертикального участка приурочивают к устойчивым породам. Для отклонения скважины от вертикали применяют специальные отклоняющие приспособления: искривленную бурильную трубу, отклонители различных типов и др.
В последние годы большое распространение получили вертикальные и наклонные скважины, имеющие горизонтальные окончания большой протяженности. Это делается для того, чтобы увеличить площадь поверхности, через которую в скважину поступает нефть и соответственно увеличить её приток. Одновременно стало возможным извлекать в промышленных масштабах нефть, считавшуюся ранее неизвлекаемой.
Бурение скважин на море
Нефть и газ добывают не только на суше, но также на шельфе и более глубоких участках дна морей и океанов. Шельфом называют относительно неглубокую часть дна, примыкающую к берегу. Границей шельфа служит бровка (перегиб дна, за которым глубина моря или океана резко возрастает).
Запасы нефти на шельфе оцениваются в 100 млрд. т., а газа в 15 трлн. м3. В настоящее время около 40% углеводородов в мире добывается из морских месторождений.
Бурение нефтяных и газовых скважин на море осуществляется с помощью буровых судов или буровых платформ. Буровые суда представляют собой самодвижущиеся установки с большой грузоподъемностью, благодаря чему они способны перевозить большое количество оборудования и использоваться в отдаленных акваториях. Буровые суда широко применяются при глубоководном бурении.
Различают самоподъемные буровые платформы, полупогружные буровые платформы и буровые платформы гравитационного типа.
Самоподъемная буровая платформа представляет собой плавучий понтон с вырезом, над которым расположена буровая вышка. Понтон имеет трех-, четырех- или многоугольную форму. На платформе размещаются буровое и вспомогательное оборудование, многоэтажная рубка с каютами для экипажа и рабочих, электростанция и склады. По углам платформы устанавливаются колонны-опоры.
В точке бурения с помощью гидравлических домкратов колонны опускаются, достигают дна, опираются на грунт и заглубляются в него, а платформа поднимается над поверхностью воды. После окончания бурения в одном месте платформу переводят в другое. Самоподъемные платформы используются при глубинах моря 20 – 100 м. Надежность их установки зависит от прочности донного грунта в месте бурения.
Полупогружные буровые платформы используют при глубинах от 100 м до 2500 м, где неприменимы самоподъемные платформы. Они не опираются на морское дно, а плавают над местом бурения на понтонах. От перемещений подобные платформы удерживаются якорями массой 15 т и более. С помощью стальных канатов они связаны с автоматическими лебедками, ограничивающими смещения относительно точки бурения. Полупогружные платформы оборудованы гребными винтами с приводом от электродвигателей суммарной мощностью 4,5 тысяч кВт.
Недостатком полупогружных платформ является возможность их смещения относительно точки бурения под воздействием волн.
Более устойчивыми являются буровые платформы гравитационного типа. Они снабжены мощным бетонным основанием, опирающимся на морское дно. В этом основании размещаются направляющие колонны для бурения, ячейки-резервуары для хранения дизельного топлива и добытой нефти, а также трубопроводы. Элементы основания доставляются к месту монтажа в виде крупных блоков. Морское дно в месте установки гравитационных платформ должно быть тщательно подготовлено. Даже небольшой уклон дна способен вызвать крен буровой платформы, а наличие выступов на дне может привести к расколу основания. Поэтому перед постановкой буровой «на точку» все выступающие камни убирают, а трещины в дне заделывают бетоном.