Строительство скважин

 

Создание скважины, как ориентированно направленной горной выработки, называется бурением. По сути, бурение это воздействие на горные породы (их разрушение), в процессе кото­рого происходит постоянное взаимное влияние пластов пород, составляющих разрез скважины, и технико-технологических ре­шений, направленных на их разрушение.

Совокупным показателем, который характеризует воздей­ствие на горные породы, является способ бурения. Способ буре­ния характеризует не только чисто механическое разрушение по­роды, но и сопутствующие этому процессу виды обеспечения:

—      техническое (инструменты и оборудование);

—      технологическое (очистка забоя от выбуренной породы,
эксплуатационное обслуживание породоразрушающего
инструмента, крепление стенок скважины, номенклатура
и последовательность технологических операций и др.);

—      организационных (контроль процесса бурения, обеспече­
ние безопасности работ, квалификация персонала и др.).

Наиболее известные способы бурения, которые оказывают существенное воздействие на поведение системы "скважина-пласт", следующие:

1. Механический, который в свою очередь подразделяется на:

—  вращательный (роторный, турбинный, забойными двига­
телями, электробуром), при котором разрушение породы проис­
ходит за счет вращения специального породоразрушающего ин­
струмента (долото);

— ударный  (ударно-канатный,  ударно-штанговый,   гидро­ударный, вибрационный, взрывоударный), при котором разруше

ние породы происходит за счет возвратно-поступательного дви­жения специального породоразрушающего инструмента.

2.  Термический (расплавление).

3.  Химический (растворение).

4.  Электрофизический (электроэрозия).

При бурении на нефть и газ практически 100% приходится на механический вращательный способ.

Использование этого способа всегда связано с цикличе­ским характером бурения, суть которого состоит в циклическом чередовании процессов разрушения и выноса породы; подъема, замены и спуска породоразрушающего инструмента; обсажива-ния и крепления ствола скважины и т.п.

Вынос разрушенной породы во всех способах механическо­го разрушения производится промывкой и, редко, продувкой ствола скважины.

При механическом вращательном способе бурения опреде­ляющими фонтаноопасность воздействиями на пласты являются:

—      колебание забойных давлений, гидродинамическая состав­
ляющая которых при бурении имеет наибольший диапазон
при использовании забойных двигателей и турбобуров;

—      количество поступления пластовых флюидов с выбурен­
ной породой, которое увеличивается с ростом степени
измельчения породы, то есть зависит от типов исполь­
зуемых долот (режущие, скалывающие, истирающие);

—      колебание забойных давлений, при проведении опера­
ций подъема и спуска колонн бурильных труб для заме­
ны   породоразрушающего  инструмента   (фонтаноопас­
ность выше при подъеме).

Строительство нефтяных и газовых скважин представляет собой многоэтапный процесс. Различают следующие основные этапы строительства скважин:

—      проектирование строительства;

—      подготовительные и вышкомонтажные работы;

—      бурение (углубление) ствола;

—      крепление интервалов бурения;

—      заканчивание.

На каждом из этих этапов (кроме проектирования) исполь­зуется специфическая техника и применяется соответствующая технология ведения работ.

Каждый из этих этапов, в той или иной степени, характери­зуется фонтаноопасностью. Однако ее причины и способы про­филактики на каждом этапе различны.

Проектирование строительства скважины. Фонтаноопас-ность на этом этапе является предполагаемой и обусловливается двумя причинами: типом проектируемого объекта (скважины) и внешними (природными) условиями, в которых этот объект будет строиться.

Тип проектируемого объекта определяют: функциональное назначение скважины, ее пространственная форма, количество стволов, местоположение на земной поверхности, способ бурения и тип флюида, для разведки или добычи которого предназначена скважина. Фонтаноопасность каждого из перечисленных факто­ров была рассмотрена выше (параграф 1.2.1.).

Фонтаноопасность природных условий для конкретной проектируемой скважины определяется совокупностью фонтане-опасности горно-геологических факторов, рассмотренных в пара­графах 1.1.1.-1.1.3.

Очевидно, что при проектировании, при определении тех­нических, технологических и организационных решений, должны быть учтены все факторы фонтаноопасности проектируемой скважины. Эти решения лежат в областях выбора:

—      технических средств углубления, противовыбросового
оборудования, средств контроля, оборудования для очи­
стки бурового раствора от выбуренной породы и его де­
газации и т.д.;

—      технологии ведения буровых работ, контролирования
процессов и операций, крепления и освоения скважины;

—      организации контролирования технологических процес­
сов и мероприятий по профилактике и предупреждению
осложнений и аварий.

Подготовительные и вышкомонтажные работы. Эти работы представляют собой последовательно или одновременно выпол­няемые операции по подготовке строительной площадки, соору

жению фундаментов и оснований, доставке оборудования к на­значенному месту и расположению его на площадке в соответст­вии с технологической схемой, установке и пуску смонтирован­ного оборудования, линий связи, водо- и энергосетей.

Все, что касается сборки, установки и пуска технологиче­ского оборудования, принято называть технологическим процес­сом монтажа. Различают монтаж технологического оборудования на «нулевой точке», то есть до начала бурении скважины, и мон­таж технологического оборудования в процессе бурения (напри­мер, замена одного типа ПВО на другое или замена вышедшего из строя технологического оборудования).

Естественно, в процессе монтажа на нулевой точке вопро­сов, связанных с газонефтеводопроявлениями и открытыми фон­танами, не возникает.

Если монтаж технологического оборудования проводится в процессе бурения, то всегда эти операции связаны с повышенной фонтаноопасностью. Особенно это касается оборудования, обес­печивающего контроль и управление скважиной (механизмы спуска и подъема бурильной колонны, насосная группа, оборудо­вание для очистки и дегазации, контрольно-измерительные при­боры и аппаратура и др.), а также безопасность ведения работ (например, противовыбросовое оборудование или его элементы). Демонтаж — это совокупность работ, связанных с разборкой или перетаскиванием бурового оборудования и вышки.

Демонтаж оборудования производится либо в процессе бу­рения, либо по его окончании. В обоих случаях он представляет собой достаточно фонтаноопасную ситуацию.

Проведение монтажа оборудования в процессе бурения или его демонтажа без принятия предварительных мер по обеспече­нию чревато возможностью возникновения ГНВП или даже от­крытого фонтана.

В некоторых ситуациях проведение этих работ запрещено правилами безопасности в нефтяной и газовой промышленности. Например, монтаж, демонтаж буровой вышки на устье скважины (с устья) при наличии давления на устье запрещается (п. 2.3.8 ПБ НГП, 1998г.).

Бурение (углубление') ствола скважины. Этап бурения сква­жины объединяет процессы:

—   механического бурения (углубления);

—   промывки скважины;

—   спуско-подъемных операций.

Процесс механического бурения (углубления) заключается в разрушении горных пород долотом, вращающимся с определен­ной скоростью и находящимся под определенной нагрузкой при постоянном очищении забоя скважины от выбуренной породы буровым раствором в результате промывки. Процесс разбурива-ния (углубления) является одним из основных этапов, при произ­водстве которых существует опасность возникновения ГНВП и открытых фонтанов.

Факторы, обусловливающие фонтаноопасность при меха­ническом углублении:

—      вскрытие интервалов разреза скважины с недостоверно
известными геофизическими или петрофизическими ха­
рактеристиками;

—      насыщение   бурового   раствора   разбуренной   породой
(шламом)   и   содержащимися   в   выбуренной   породе
флюидами, при этом происходит изменение плотности
бурового раствора и его свойств;

—      увеличение гидродинамической составляющей забойно­
го давления из-за необходимости обеспечения энергией
работы   породоразрушающего   инструмента   (особенно
при турбинном бурении) и очистки забоя скважины. При
этом увеличивается вероятность поглощения бурового
раствора в пласты, склонные к поглощениям, или вслед­
ствие гидроразрыва, с последующим падением статиче­
ского уровня в скважине и снижением давления на
флюидосодержащие пласты.

Промывка скважины включает в себя процессы приготов­ления раствора и применение его в скважине при промывке и технических отстоях со строго определенными параметрами: плотность, вязкость, водоотдача, толщина корки, статическое на­тяжение сдвига (СНС) и др. От качества промывочной жидкости,

естественно, зависит безаварийность в бурении, в том числе, воз­никновение ГНВП и открытых фонтанов.

Основные факторы, обусловливающие фонтаноопасность при промывке скважин:

—      потери давления на гидравлические сопротивления при
перемещении бурового раствора по затрубному  про­
странству скважины.  При  высоких значениях  потерь
давления увеличивается вероятность поглощения буро­
вого раствора с последующим падением статического
уровня в скважине и снижением давления на флюидосо­
держащие пласты;

—      низкие структурно-механические свойства бурового рас­
твора могут привести к выпадению (осаждению) утяже­
лителя при технических отстоях с последующим посту­
плением пластового флюида из пластов-коллекторов;

—      высокие  структурно-механические  свойства  бурового
раствора могут при технических отстоях привести к «за­
висанию» раствора на стенках скважины, что приведет к
падению давления на флюидосодержащие пласты и соз­
даст условия для проявления;

—      высокие реологические свойства бурового раствора мо­
гут  привести  к  созданию  условий  для  поступления
флюида из флюидосодержащих пластов при проведении
спуско-подъемных операций.

Спуско-подъемные операции (СПО) — проводятся с целью замены долота, КНБК, проведения профилактических работ, при необходимости прерывания цикла бурения и др.

Спуско-подъемные операции являются одной из наиболее рискованных операций в бурении в отношении опасности воз­никновения ГНВП и открытых фонтанов.

Основные факторы, обусловливающие фонтаноопасность при проведении спуско-подъемных операций:

—   падение уровня бурового раствора в скважине (при про­
ведении подъема бурильной колонны) вследствие извле­
чения из скважины объема металла бурильных труб;

—      падение давления в скважине в результате возникнове­
ния  отрицательной  гидродинамической  составляющей
давления при движении колонны (подъем);

—      падение давления в скважине в результате возникнове­
ния эффекта поршневания при подъеме бурильной ко­
лонны;

—      рост гидродинамической составляющей давления при
спуске колонны (бурильной или обсадной). При этом
возможно поглощение бурового раствора с последую­
щим падением уровня и проявлением.

Крепление интервалов бурения. В этап строительства сква­жины, называемый креплением интервалов бурения, входит пе­речень работ, связанных с подготовкой ствола скважины к спус­ку, спуск и цементирование обсадных колонн.

Этап крепления имеет существенное значение с позиций обеспечения фонтанобезопасности бурения последующих интер­валов. Качество изоляции пластов, перекрываемых обсадной ко­лонной, во многом определяет вероятность возникновения про­явлений из вышележащих интервалов при бурении нижележащих с пониженной плотностью бурового раствора.

Напрямую фонтаноопасность крепления заключается в возможности падения уровня бурового раствора при спуске об­садной колонны при разрушении обратного клапана или при по­глощении цементного раствора при цементировании и продавке с последующим проявлением.

Заканчивание. Этот этап объединяет работы, связанные с опрессовкой колонн, перфорацией колонн, вызовом притока, от­работкой и исследовательскими работами по консервированию или ликвидации скважины.

Очевидно, что крайне фонтаноопасными среди перечис­ленных являются перфорация и вызов притока. Это связано, во-первых, с технологией проведения работ (вызов притока осуще­ствляется путем искусственного снижения давления на флюидо-содержащий пласт), а, во-вторых, необходимостью (технологиче­ской) воздействия на высоконапорный флюидосодержащий пласт. Очевидно, что неверный выбор режимно-технологических параметров проведения операции или неправильная реализация

технологического регламента ее проведения может привести к возникновению неуправляемого поступления флюида в скважину (ГНВП) или открытому фонтану.

Специалистами Украинской ВЧ было проанализировано 176 случая сложных ГНВП, из которых 75 перешли в открытое фон­танирование. Данные по авариям приведены в табл. 1.6.

Таблица 1.6. Причины возникновения ГНВП и открытых фонтанов

 

 

 

№ пп	Причина	Бурение
		ГНВП	Перешло в фонтан
I.	Встречен пласт с непредвиденно повышен­ным градиентом пластового давления	78	12
2.	Недолив скважины при подъеме	40	30
3.	Несоответствующая  проектной   плотность промывочной жидкости	18	13
4.	Поршневание скважины при подъеме	10	3
5.	Катастрофическое поглощение при бурении	7	2
6.	Катастрофическое поглощение при спуске	7	4
7.	Неконтролируемая    установка    нефтяной ванны	7	5
8.	При вскрытии цементного моста над про­дуктивным горизонтом	4	2
9.	Разрушение  обратного   клапана  обсадной колонны	5	4
		176	75

В результате анализа было определено, что, в подавляющем большинстве (95%, 167 случаев из 176), возникновение проявле­ний и открытых фонтанов имело место при строительстве сква­жин на этапе бурения, включая случаи ликвидации аварии (уста­новка ванн).

Анализируя выше приведенные статистические данные по ГНВП и открытым фонтанам, получаем практические данные о том, что основная доля сложных ГНВП и открытых фонтанов произошла при проведении технологического процесса подъема инструмента. Основная причина возникновения аварийной си

туации — недолив скважины во время подъема, к которым следует отнести и поршневание при подъеме. Из рассмотренных 176 слу­чаев на их долю приходится 28% (50 случаев). Отметим, что тя­жесть этих аварий весьма велика — из 50 случаев возникновения ГНВП, в 33 (66%) случаях дальнейшее его развитие привело к

открытому фонтану.

Интересен тот факт, что по геологическим причинам (при­чина №1 в табл. 6), которые однозначно не являются проявлени­ем «человеческого фактора», произошло 44% аварий. Это означа­ет, что в более чем половине случаев (56%) в той или иной степе­ни были виноваты исполнители работ. Причем среди этих аварий 51% (50 случаев из 98) произошли при подъеме инструмента.

Отметим, что второе место среди обстоятельств, привед­ших к возникновению ГНВП, занимает несоответствие плотности бурового раствора проектному значению.

Особую роль в вопросах управляемости скважин при воз­никновении и развитии ГНВП играют:

—    конструкция скважин;

—    противовыбросовое и устьевое оборудование.

Одной из важнейших функций конструкции является обес­печение совместимых условий бурения с позиций проявлений и поглощений, а также создание наиболее безопасных условий при ликвидации ГНВП и фонтанов.

Противовыбросовое оборудование и устьевое оборудование — это технические средства безопасного управления и контроля за стволом, от качества и работоспособности которых практически полностью зависит предупреждение внезапных флюидопроявле-ний и их форс-мажорное развитие.

www.poilg.ru

Что такое скважина в нефтяной промышленности?

Скважиной называется горная выработка цилиндрической формы, чей диаметр во много раз меньше общей длины её ствола (глубины).

Помимо скважины,  есть еще такие горные выработки, как колодец и шахта. В чем их отличие от рассматриваемого нами определения?  На само деле, все довольно просто. В шахту или колодец человек может попасть, а в скважину – нет. Таким образом, дополнительное определение этого сооружения таково – горная выработка, схема и форма которой исключает доступ в неё человека.

Верхнюю часть такой выработки называют устьем, а нижнюю часть – забоем. Уходящие вниз стенки образуют так называемый ствол.

Всем известно, что скважины делают при помощи бурения. Однако сказать, что их просто бурят было бы неверно. Эти капитальные сооружения, сложные в своем строении,  под землей скорее строят, в связи с чем  они относятся к основным средствам организации,  а затраты на их бурение и обустройство являются  капитальными вложениями.

Строительство нефтяных и газовых скважин

Конструкция скважины выбирается на этапе проектирования и должна отвечать следующим требованиям:

• конструкция должна предоставлять возможность свободного доступа к забою геофизических приборов и глубинного оборудования;
• конструкция должна не допускать обрушения стенок ствола;
• также она должна  обеспечивать надежное разделение  друг от друга всех проходимых пластов и не допускать перетекания флюидов из пласта в пласт;
• в случае необходимости, конструкция этой выработки должна давать возможность герметизировать её устье в случае возникновения такой необходимости.

Строительство и монтаж нефтяных и газовых скважин проводится следующим образом:

1. Первым делом  бурится начальный ствол большого диаметра. Его  глубина составляет около   30-ти метров. Затем в пробуренное отверстие опускается  металлическая труба, которую называют направлением, а окружающее её пространство уставляется специальными обсадными трубами и цементируется. Задача направления – предотвратить размывание верхнего почвенного  слоя в процессе дальнейшего бурения.
2. Далее до глубины от 500 до 800 метров бурится ствол меньшего диаметра, в который опускается колонна из  труб, называемая кондуктором. Пространство между стенками трубы и горной породой также заливается цементным раствором на всю глубину.
3. Только после обустройства направления и кондуктора скважину пробуривают на заданную проектом глубину, и опускают в неё колонну труб еще меньшего диаметра. Эта колонная называется эксплуатационной. Если глубина залегания пласта – большая, то возможно использование так называемых промежуточных трубных колонн. Все пространство между стволом скважины и окружающей её горной породой заливается цементом.

В чем основное назначение кондуктора? Дело в том, что на  глубинах до 500 метров располагается активная зона пресных вод, а ниже этой глубины (в зависимости от региона разработки)  начинается  зона с  затрудненным  водообменном, в которой много  соленых вод и прочих подвижных  флюидов (в том числе – газов и нефти). Так вот, основная задача кондуктора – это дополнительная защита, которая предотвращает засолонение поверхностных пресных вод и не позволяет проникать в них  вредным веществам, которые сконцентрированы в нижних пластах.

Какие бывают скважины?

В зависимости от того, в каких геологических условиях расположены нефтяные месторождения, бурятся разные типы таких выработок.

Основные виды скважин:

• вертикальные;
• наклонно-направленные;
• горизонтальные;
• многоствольные или многозабойные.

Вертикальной называют скважину, угол отклонения ствола которой от вертикали – не более пяти градусов.

Если этот угол больше пяти градусов, то это уже – наклонно-направленный тип.

Горизонтальной называют скважину, если угол отклонения от вертикали её ствола приблизительно равен 90 градусов. Однако есть некоторые нюансы этого определения. Поскольку в живой природе редко встречаются «прямые линии», а разрабатываемые пласты чаще всего залегают с некоторым уклоном, то с практической точки зрения бурить строго  горизонтальные  скважины смысла, как правило, нет.

Проще и эффективнее направить ствол вдоль оптимальной траектории залегания. Исходя из этого, можно дать определение горизонтальному типу таких выработок как скважина, которая имеет протяженный ствол, пробуренный максимально близко к направлению  целевого продуктивного пласта с соблюдением оптимального азимута.

Скважины, у которых два и более ствола, называются многоствольные или многозабойные. Их отличие друг от друга – в расположении точки разветвления, в которой от основного стола отходят дополнительные. Если эта точка располагается выше уровня продуктивного горизонта, то этот тип выработки называется многоствольным.  Если эта точка располагается в пределах продуктивного горизонта, то это –  многозабойный тип скважины.

Проще говоря, если основной ствол пробуривают  до  разрабатываемого пласта, а уже внутри него бурятся дополнительные отростки,  то это – многозабойный тип (продуктивный пласт пробивается в одной точке). Все остальные выработки с несколькими стволами относятся к многоствольным (несколько точек пробития пласта). Также такой тип скважин характерен в случаях, когда пласты расположены на разных горизонтах.

Кроме того, бывают еще кустовые скважины. В этом случае несколько стволов расходятся под разными углами и на разную глубину, а их устья находятся близко друг к другу (как посаженный вверх ногами куст).

Деление скважин по своему назначению

Эта классификация предусматривает следующие категории таких горных выработок:

№	Полезная информация
1	поисковые скважины
2	разведочные выработки (для геологоразведочной работы)
3	эксплуатационные стволы

К категории поисковых относятся скважины, пробуриваемые в процессе поиска новых нефтяных и газовых месторождений.

Разведочное бурение производится на площадях, нефте- или газоносность которых уже установлена, с целью уточнения объемов обнаруженных залежей углеводородного сырья и для  уточнения исходных параметров месторождения, которые необходимы при проектировании способа разработки промысла, поэтому разведке уделяется особое внимание.

Эксплуатационное бурение создает выработки следующих типов:

• основные (добывающие и нагнетательные);
• резервные;
• контрольные;
• оценочные;
• дублирующие;
• скважины специального назначения (поглощающие, водозаборные и так далее).

Сама добыча сырья производится через добывающие выработки, которые бывают насосными, газлифтными и фонтанными.

Назначение нагнетательных скважин –  воздействие на разрабатываемый  пласт с помощью  нагнетания в него пара, газа или воды, а также прочих рабочих сред. Они бывают внутриконтурными, приконтурными и  законтурными.

Резервные необходимы для разработки  отдельных и застойных зон, а также  зон выклинивания, которые не входят в контур основных скважин.

Контрольные нужны для наблюдения за текущим положением зон контакта добываемого ресурса и воды и прочими изменениями пласта, находящегося  в разработке. Кроме того, с их помощью контролируют давление в продуктивных  пластах.

Оценочные нужны для предварительной оценки подготавливаемых к разработке месторождений. Они помогают определить границы и размеры запасов, а также прочие необходимые предварительные параметры.

Дублирующие используются во время замены ликвидируемых вследствие физического износа или аварий скважин  основного фонда.

Через специальные  добывают техническую воду, сбрасывают промысловые  воды, с их помощью ликвидируют открытые фонтаны  и так далее

Способы бурения нефтяных и газовых скважин

Процесс бурения нефтяной скважины  по характеру своего  воздействия на горные  породы бывает:

• механическим;
• термическим;
• физико-химическим;
• электрическим и так далее.

Промышленное освоение месторождений подразумевает использование  только механических способов, в которых используются разные режимы бурения. Все другие способы разбуривания находятся в экспериментальной разработке.

Механические методы бурения делятся на вращательные и ударные.

Ударный способ  – это  механическое разрушение горной породы, которые выполняется подвешенным на канате специальным инструментом – долотом. В состав такого бурового комплекса также входят  канатный замок и ударная штанга.  Это устройство подвешивается на канате, который перекинут блок, установленный на буровой мачте. Возвратно-поступательное движение долота обеспечивается специальным  буровым станком. Цилиндрическую форму ствол приобретает вследствие  поворота долота во время работы.

Очистку забоя от разрушенной породы выполняют при помощи желонки, которая напоминает длинное ведро с клапаном на днище. Инструмент вынимают из ствола, опускают желонку, открывают в забое её клапан. Ведро наполняется жидкостью с кусочками породы, клапан закрывается, и полная желонка поднимает на поверхность. Все, можно продолжать бурение.

В России на данный момент  ударное бурение  практически  не применяется.

Вращательный метод основан на погружении долота  в толщу пород с помощью одновременного воздействия на инструмент и вертикальной нагрузки, и  крутящего момента. Вертикальная нагрузка позволяет погрузить долото в  породу,  а  затем, с помощью крутящего момента, долото  скалывает, истирает и дробит горную породу.

По способу расположения силового агрегата вращательное бурение делится на роторное и забойное. В первом случае двигатель стоит на поверхности, а крутящий момент долу передает колонны буровых труб. Во втором случае двигатель ставиться сразу за долотом, и вращения буровой колонны не происходит (вращается только долото).

Интересный факт

Самой глубокой в мире скважиной является Кольская сверхглубокая (СГ-3). Её глубина – 12 262 метра.  Её пробурили в Мурманской области для изучения глубинного строения Земли.

Тайна кольской сверхглубокой скважины

13:32

Заголовок

Тайна кольской сверхглубокой скважи ...

Просмотров

2,272,666 views

2:12

Заголовок

анимация процесса добычи нефти

Просмотров

1,044,281 views

1:58

Заголовок

Oil well accident (Kazakhstan). Ава ...

Просмотров

629,033 views

neftok.ru

Этап строительства скважины	Технологический процесс
1. Строительно-монтажные и подготовительные работы к бурению скважины	1.1. Землеустроительные работы 1.2. Сооружение оснований и фундаментов, монтаж буровой установки 1.3. Строительство вспомогательных сооружений и монтаж инженерных коммуникаций 1.4. Подготовительные работы к бурению скважины
2. Бурение скважины	2.1. Углубление скважины 2.2. Промывка скважины 2.3. Крепление скважины обсадной колонной 2.4. Цементирование скважины (разобщение пластов)
3. Заканчивание скважины	3.1. Первичное вскрытие продуктивного пласта 3.2. Оборудование призабойной зоны пласта 3.3. Вторичное вскрытие продуктивного пласта 3.4. Испытание и освоение скважины 3.5. Специальные работы в скважине
4. Заключительные работы по окончании бурения и заканчивания скважины	4.1. Демонтаж буровой установки, вспомогательных сооружений и инженерных коммуникаций 4.2. Утилизация и захоронение производственных отходов, рекультивация земельного участка

Весь комплекс работ, связанных со строительством скважины, образует "цикл строительства скважины"

Структура производственного цикла строительства скважины

1. Строительно-монтажные и подготовительные работы к бурению скважины:

1.1. Землеустроительные работы

Горный отвод — статус участка недр (геометризированный блок недр), предоставленного пользователю в соответствии с лицензией на пользование недрами для добычи полезных ископаемых, строительства и эксплуатации подземных сооружений …

Земельный отвод — участок земли, предоставляемый для размещения зданий, сооружений, объектов транспорта, связи и т.п., организации работ и услуг.

Размеры и площадь земельного отвода, как правило, не совпадают с границами горного отвода.

Землеотвод выделяется во временное краткосрочное (на период строительства скважины) и временное долгосрочное (на период эксплуатации скважины — добыча) пользование.

Норма землеотвода зависит от:

1) назначения скважины (разведочная или эксплуатационная),

2) буровой установки:

· грузоподъемности (75-80 тс, 125-200 тс, более 200 тс)

· типа ее привода (дизельный или электрический),

· высоты вышки (41 или 53 м).

 

В ходе подготовительных работ:

· выбирают место для буровой установки (БУ),

· прокладывают подъездную дорогу,

· подводят системы электроснабжения, водоснабжения и связи;

· если рельеф местности неровный, то планируют площадку.

Сооружение оснований и фундаментов, монтаж буровой установки

Монтаж вышки и оборудованияпроизводится в соответствии с принятой для данных конкретных условий схемой их размещения. Оборудование стараются разместить так, чтобы обеспечить безопасность в работе, удобство в обслуживании, низкую стоимость строительно-монтажных работ и компактность в расположении всех элементов буровой.

Различают следующие методы монтажа буровых установок:

· поагрегатный (сборка из отдельных агрегатов — используется автомобильный, железнодорожный или воздушный транспорт)

· мелкоблочный (собирается из 16…20 мелких блоков);

· крупноблочный (монтируется из 2…4 блоков).

При поагрегатном методе буровая установка собирается из отдельных агрегатов, для доставки которых используется автомобильный, железнодорожный или воздушный транспорт.

При мелкоблочном методе буровая установка собирается из 16…20 мелких блоков. Каждый из них представляет собой основание, на котором смонтированы один или несколько узлов установки.

При крупноблочном методе установка монтируется из 2…4 блоков, каждый из которых объединяет несколько агрегатов и узлов буровой.

1.3. Строительство вспомогательных сооружений и монтаж инженерных коммуникаций

Инженерное обустройство земельного участка заключается в его подготовке к сооружению вспомогательных сооружений, инженерных коммуникаций, а также выполнению природоохранных мероприятий.

1.4. Подготовительные работы к бурению скважины

· опробование смонтированного оборудования;

· доставка инструмента и материалов;

· подготовка бурового инструмента к работе;

· приготовление или доставка промывочной жидкости;

· оснастка талевой системы;

· проверка работоспособности КИП;

· строительство шахтового направления (шурф).

По окончании этих работ составляется Акт приемки буровой Госгортехнадзором и проводится пусковая конференция.

В ходе пробного бурения проверяется работоспособность всех элементов и узлов БУ.

Бурение скважины

Бурение — процесс создания и крепления ствола скважины. Создают ствол скважины путем разрушения горных пород и удаления обломков пород (выбуренной породы) из скважины (углубление).

Пробуренные интервалы ствола скважины закрепляют с целью предотвращения разрушения и разобщения пластов путем спуска и цементирования обсадных колонн (крепление и цементирование).

Бурение скважин– сложный технологический процесс строительства ствола буровых скважин, состоящий из следующих основных операций:

· углубление скважин посредством разрушения горных пород буровым инструментом (породоразрушающим инструментом (ПРИ));

· удаление выбуренной породы (шлам) из скважины;

· крепление ствола скважины в процессе ее углубления обсадными колоннами;

· проведение комплекса геолого-геофизических работ по исследованию горных пород и выявлению продуктивных горизонтов;

· контроль процесса (параметров – L; P; V; T) бурения

· спуск на проектную глубину, цементирование последней (эксплуатационной) колонны и оборудование забоя.

Процесс вращательного бурения (рис.5) начинают, привинтив первоначально к ведущей трубе квадратного сечения долото. Вращая ротор, передают через ведущую трубу вращение долоту.

Во время бурения происходит непрерывный спуск (подача) бурильного инструмента таким образом, чтобы часть веса его нижней части передавалась на долото для обеспечения эффективного разрушения породы.

В процессе бурения скважина постепенно углубляется.

Рисунок 5 — Принципиальная схема вращательного бурения

 

Углубление скважины

Углубление (проходка ствола) скважины осуществляется путем реализации двух технологических процессов:

• основного — разрушение горной породы (РГП) на забое скважины;

• вспомогательного — удаление обломков породы с забоя и из скважины.

Разрушение горной породы на забое скважины осуществляется породоразрушающим инструментом (ПРИ) — долотом.

Забуривание скважины начинают ведущей трубой, к нижнему концу которой присоединено долото.

Ведущая труба имеет четырехгранное поперечное сечение для облегчения передачи ей вращающего момента от ротора.

 

 

Рисунок 6 – Углубление скважины

 

После того как ведущая труба вся уйдет в скважину, необходимо нарастить колонну бурильных труб. Наращивание выполняется следующим образом. Сначала останавливают промывку. Далее бурильный инструмент поднимают из скважины настолько, чтобы ведущая труба полностью вышла из ротора. При помощи пневматического клинового захвата инструмент подвешивают на роторе. Далее ведущую трубу отвинчивают от колонны бурильных труб и вместе с вертлюгом спускают в шурф — слегка наклонную скважину глубиной 15… 16 м, располагаемую в углу буровой. После этого крюк отсоединяют от вертлюга, подвешивают на крюке очередную, заранее подготовленную трубу, соединяют ее с колонной бурильных труб, подвешенной на роторе, снимают колонну с ротора, опускают ее в скважину и вновь подвешивают на роторе.

Подъемный крюк снова соединяют с вертлюгом и поднимают его с ведущей трубой из шурфа. Ведущую трубу соединяют с колонной бурильных труб, снимают последнюю с ротора, включают буровой насос и осторожно доводят долото до забоя. После этого бурение продолжают.

В ходе работы на забое скважины долото изнашивается. Когда дальнейшая работа его становится малоэффективной, долото поднимают из скважины, заменяют новым, после чего бурильный инструмент вновь спускают в скважину.

2.2. Промывка скважины

При бурении на нефть и газ порода разрушается буровыми долотами, а забой скважин обычно очищается от выбуренной породы потоками непрерывно циркулирующей промывочной жидкости (бурового раствора), реже производится продувка забоя газообразным рабочим агентом.

megalektsii.ru

Содержание

Какие скважины можно построить на участке ↑

Существует несколько видов скважин:

• «Иглы» (абиссинские колодцы)

Их бурят на глубину 3-12 м. При этом важно правильно выбрать место для строительства, т.к. в обсадную конструкцию могут просачиваться загрязненные воды с поверхности. Лучше всего располагать сооружения вдали от септиков, выгребных ям, хлевов.

• Песчаные (до 50 м)

В такую скважину вода поступает из песчаного водоносного пласта. Качество воды во многом зависит от глубины залегания, но даже если она составляет 40-50 м, требуется провести химический и микробиологический анализ. Средний срок эксплуатации источника – около 15 лет.

• Артезианские (до 200 м)

Продуктивность скважины настолько высока, что она способна обеспечивать водой два-три участка. Ее бурят на известковый пласт, где водоносный слой находится между двумя водоупорами.

Отличия артезианской скважины от других гидротехнических сооружений ↑

Основное отличие артезианской скважины от других видов гидротехнических сооружений заключается в области питания. Как правило, вода поступает из отдаленных источников, расположенных иногда за сотни километров. Она скапливается во впадинах, мульдах, флексурах и находится под напором. Поэтому при вскрытии скважины вода поднимается выше уровня водоносного слоя и даже может фонтанировать.

Водоупорные породы надежно защищают воды от загрязнений, но при этом они могут содержать железо и другие химические элементы в высоких концентрациях. Для очистки от минералов приходится устанавливать специальные фильтры. Благодаря обширной области питания в артезианских скважинах воды много, и она не иссякает. Источник может бесперебойно прослужить до полувека.

Видео: опытный бурильщик о скважинах ↑

Что нужно учитывать при строительстве артезианских скважин ↑

Пользование полезными ископаемыми регламентируется законодательством. Это касается и артезианских вод. Поэтому до начала бурения нужно получить лицензию и согласовать документацию в компетентных организациях. Также следует внимательно отнестись к выбору места для строительства гидротехнического сооружения. Существуют санитарные нормы, в соответствии с которыми источник должен располагаться:

• на расстоянии 30 м от строений или растений;
• в 200 м от любых потенциальных загрязнителей: туалетов, канализационных систем и т.п.;
• в 300 м от предприятий, способных загрязнить источник опасными химическими веществами.

После строительства скважины необходимо оформить паспорт, в котором должны быть указаны такие данные:

• глубина конструкции;
• диаметр обсадной трубы;
• статический и динамический уровень воды.

Технология строительства: подготовка и бурение ↑

До начала буровых работ нужно провести геологоразведку, которая даст необходимую информацию о глубине залегания водоносного слоя, особенностях пород. Разведочной деятельностью занимаются организации, имеющие лицензию и специальное оборудование. Потом необходимо разработать проект конструкции, согласовать его в соответствии с установленным порядком. Лишь после этого можно приступать к бурению.

Поскольку конструкция сложна и шурф бурится на большую глубину, лучше обратиться к специалистам. Заключив договор с профильной компанией, владелец скважины избавляет себя от хлопот, связанных с оформлением документов, и технически сложных работ. Возможно обустройство артезианской скважины своими руками, но для этого придется приложить немалые усилия.

Как пробурить глубокий шурф своими руками ↑

Когда подготовительные работы закончены, можно приступать к выкапыванию установочного шурфа 15х15 см. Его глубина должна быть не менее 1 м, а стенки укреплены досками. В углубление устанавливают основной рабочий бур, над ним треногу, опоры которой вкапывают в землю, а в верхней части фиксируют лебедку.

После сборки буровой установки начинают сам процесс бурения шурфа, постепенно наращивая колонну дополнительными металлическими штангами. Рабочую часть установки поднимают лебедкой, после чего резко опускают и проворачивают с помощью газового ключа. В зависимости от породы используют разные буры, для песчаных грунтов используют буры-ложки, для глины буры-змеевики. Эффективен метод гидробурения.

Бурить нужно до тех пор, пока в поднимаемом грунте не появится большое количество воды. После этого устанавливают фильтры, обсадную трубу, а пространство между готовой конструкцией и стенками скважины заполняют щебнем. Вокруг оголовка скважины устанавливают глиняный замок и промывают скважину от песка.

Варианты обустройства: приямок, кессон и адаптер ↑

В готовую скважину опускают погружной насос. Также нужно защитить ее от промерзания и загрязнения. Для этого устанавливают кессон, адаптер или строят приямок. Выбор способа обустройства зависит от особенностей самого гидротехнического сооружения и личных предпочтений владельца.

Если скважинное оборудование планируется установить в доме или в подсобном помещении, самым разумным решением будет монтаж адаптера. Если же гидробак и автоматика должны располагаться возле скважины, ставят герметичные кессоны или приямки. Далее прокладывают трубопровод и организуют подачу к точкам водоразбора в доме.

Строительство и обустройство скважины – сложный процесс, требующий знаний, опыта, навыков. Ошибки недопустимы, т.к. в будущем они станут причиной перебоев с водоснабжением. Если на каком-то этапе обустройства скважины возникают сомнения, имеет смысл обратиться к специалистам.

aqua-guru.ru