Процесс бурения нефтяных скважин. Бурение скважин - виды скважин, общие понятия о бурении Что такое бурение

Бурение Общая схема буровой установки : 1 - буровое долото; 2 - УБТ; 3 - бурильные трубы; 4 - кондуктор; 5 - устьевая шахта; 6 - противовыбросовое устройства; 7 - пол буровой установки; 8 - буровой ротор; 9 - ведущая бурильная труба; 10 - буровой стояк; 11 - вертлюг; 12 - крюк; 13 - талевый блок; 14 - балкон верхового рабочего; 15 - кронблок; 16 - талевый канат; 17 - шланг ведущей бурильной трубы; 18 - индикатор нагрузки на долото; 19 - буровая лебёдка; 20 - буровой насос; 21 - вибрационное сито для бурового раствора; 22 - выкидная линия бурового раствора.

Бурение - процесс разрушения горных пород с помощью специальной техники - бурового оборудования . Различают три вида бурения:

• Вертикальное бурение
• Наклонно-направленное бурение

Бурение скважин - это процесс сооружения направленной цилиндрической горной выработки в земле, диаметр "D" которой мал по сравнению с её длиной по стволу "H", без доступа человека на забой. Начало скважины на поверхности земли называют устьем, дно - забоем, а стенки скважины образуют ее ствол.

Цикл строительства скважин

Шарошечное буровое долото

1. строительство наземных сооружений ;
2. углубление ствола скважины , осуществление которого возможно только при выполнении двух параллельно протекающих видах работ - собственно углубления и промывки скважины;
3. разобщение пластов , состоящее из двух последовательных видов работ: укрепления (крепления) ствола скважины опускаемыми трубами, соединёнными в колонну, и тампонирования (цементирования) заколонного пространства;
4. освоение скважин . Часто освоение скважин в совокупности с некоторыми другими видами работ (вскрытие пласта и крепление призабойной зоны, перфорация, вызов и интенсификация притока(оттока) флюида) называют закачиванием скважин.

1. Подготовительные работы к строительству. Получают документы на отвод лесного участка для вырубки леса, согласовываются с лесхозом; отбивка участка по координатам на месте; вырубка леса; планировка площадки; строительство жилого посёлка; подготовка основания для буровой; подготовка и планировка площадки; строительство фундаментов под ёмкости на складе ГСМ; устройства обволовки склада ГСМ; завоз оборудования и перевозка.

2. Вышкомонтажные работы. Монтаж оборудования; монтаж линий; монтаж подвышечных оснований, оснований и блоков; монтаж и подъём вышки; пусконаладочные работы.

3. Подготовительные работы к бурению. По окончанию монтажа буровой установки и строительства сооружений при вышках, буровая принимается спецкомиссией. Буровой мастер вместе с комиссией проверяет качество работ, опробует оборудование; проверяется состояние охраны труда. Электрическое освещение должно быть во взрывобезопасных светильниках; по буровой должно быть аварийное освещение 12 v; все недостатки и замечания комиссии должны быть устранены до забуривания. До начала работ буровая установка укомплектовывается буровым инструментом, долотами, обсадными трубами под кондуктор и буровыми трубами, приспособлениями малой механизации, контрольно-измерительными приборами, шурфом под квадрат, запасом воды, химических реагентов и т. д. На буровой должны быть: жилые домики, культурная будка, столовая, баня-сушилка, помещение для анализов растворов, противопожарный инвентарь на своих местах, набор ручного и вспомогательного инструмента, набор плакатов по технике безопасности, аптечки, запас ГСМ в емкостях с чёткой надписью типа топлива, склад для бурильного инструмента, склад для химических реагентов, амбар для сбора отработанных жидкостей, источник воды. После принятия установки от монтажников делается переоснастка талевой системы, монтаж оборудования и опробирование объектов малой механизации (УМК, противозатаскиватель и т. д.). Забуривание производится с установки мачтового направления, установленного строго по центру с осью вышки. Вышка центрируется, затем бурят под направление - опускают трубу и цементируют, верх направления соединяя с жёлобом. После направления ещё раз проверяется центрация вышки и ротора. Центр скважины бурят под шурф для квадрата и обсаживают трубой. Бурение шурфа производится турбобуром, придерживая его от реактивного вращения пеньковым канатом в три-четыре обвивки. Один конец привязывается к ноге вышки, второй держится в руках через блочок или ногу вышки. По окончанию подготовительных работ не позднее за 2 дня до пуска буровой, проводится пусковая конференция с участием администрации экспедиции (главного инженера, главного технолога, председателя профкома, главного геолога и начальника ПТО), где подробно знакомятся с конструкцией скважины, геологическим разрезом, свойствами пород, ожидаемыми осложнениями, режимом бурения. Рассматривается нормативная карта, обсуждаются мероприятия по безаварийной и скоростной проводке. Бурение может быть начато при наличии следующих документов: геолого-технического наряда (ГТН), акта о вводе в эксплуатацию буровой установки, нормативной картой, должны быть вахтовый журнал, журнал по буровым растворам, журнал по охране труда, журнал учёта работы дизелей. На буровой должны быть: цементировочное оборудование, коротажное оборудование, плакаты по охране труда и противопожарной безопасности, вертолётная площадка, питьевая и техническая вода, химические реагенты и материалы для буровых и цементных растворов, аварийный инструмент, бурильные и обсадные трубы.

4. Бурение скважины (проходка и крепление). В процессе бурения скважины выбуривается порода, в результате чего образуется ствол скважины, который необходимо крепить при помощи обсадных труб и цементажа.

5. Испытание скважин на приток нефти и газа. Производится перфорация стенок колонны для доступа к продуктивному горизонту с целью получения притока нефти и газа.

6. Демонтаж бурового оборудования и привышечных сооружений.

7. Рекультивация отведённой площади. Производится на скважине установка пломбы с табличкой о сроках бурения скважины и название предприятия, производящего работу. Зарываются все амбары, сжигается мусор, собирается металлолом для утилизации. Буровая площадка приводится в соответствие с нормами экологических служб.

Классификация скважин по назначению

Скважины на нефть и газ, можно систематизировать следующим образом:

• структурно-поисковые , назначение которых - установление (уточнение тектоники , стратиграфии , литологии , оценка продуктивности горизонтов) без дополнительного строительства скважин;
• разведочные , служащие для выявления продуктивных объектов, а также для оконтуривания уже разрабатываемых нефтяных и газоносных пластов;
• добывающие (эксплуатационные) , предназначенные для добычи нефти и газа из земных недр. К этой категории относят также нагнетательные, оценочные, наблюдательные и параметрические скважины;
• нагнетательные , предназначенные для закачки в пласты воды, газа или пара с целью поддержания пластового давления или обработки призабойной зоны. Эти меры направлены на удлинение периода фонтанного способа добычи нефти или повышение эффективности добычи;
• опережающие добывающие , служащие для добычи нефти и газа с одновременным уточнением строения продуктивного пласта;
• оценочные , назначение которых - определение начальной нефтеводонасыщенности и остаточной нефтенасыщенности пласта (и проведение иных исследований);
• контрольные и наблюдательные , предназначенные для наблюдения за объектом разработки исследования характера продвижения пластовых флюидов и изменения газонефтенасыщенности пласта;
• опорные скважины бурят для изучения геологического строения крупных регионов, чтобы установить общие закономерности залегания горных пород и выявить возможности образования в этих породах месторождений нефти и газа.

Способы бурения

Бурильная колонна

Бурильная колонна представляет собой спущенную в скважину сборку из бурильных труб скрепленных между собой бурильными замками, предназначенную для подачи гидравлической и механической энергии к долоту, для создания осевой нагрузки на долото, а также для управления траекторией бурящейся скважины.

Являясь совместно с долотом и забойным двигателем буровым инструментом, бурильная колонна выполняет следующие функции:

• передаёт вращение от ротора к долоту;
• воспринимает от забойных двигателей реактивные моменты ;
• подаёт к забою промывочный агент;
• подводит гидравлическую мощность к долоту и погружному гидравлическому двигателю ;
• вдавливает долото в горные породы на забое, действуя своей силой тяжести (осевую нагрузку на долото создает часть утяжеленных бурильных труб (УБТ), включенных в состав компоновки низа бурильной колонны (КНБК), часть утяжеленных бурильных труб (УБТ) служит для натяжения бурильной колонны (а именно для натяжения бурильных труб, как отвес) для создания перпендикулярности всей бурильной колонны относительно к поверхности земли). (правило до 75% от веса КНБК для создания осевой нагрузки на долото и 25% для натяжения бурильной колонны действует только на территории некоторых стран СНГ, многие заказчики и буровые подрядчики пренебрегаются этим правилом ставя приоритет на проходку);
• обеспечивает замену долота и погружного двигателя посредством транспортировки их к забою или на дневную поверхности;
• позволяет вести аварийные и другие специальные работы в стволе скважины.

Примечания

Литература

• Басарыгин Ю. М., Булатов А. И., Проселков Ю. М. Бурение нефтяных и газовых скважин. - Учеб. пособие для вузов. - М .: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2002. - 632 с. - ISBN 5-8365-0128-9
• Буровое оборудование. - Технический каталог. - М .: «Немецкая фабрика печати», 2008. - 265 с.
• Дэниел Ергин Добыча: Всемирная история борьбы за нефть, деньги и власть = The Prize: The Epic Quest for Oil, Money, and Power. - М .: «Альпина Паблишер», 2011. - 944 с. - ISBN 978-5-9614-1252-9
• Petroleum Engineering-Drilling and Well Completions , C. Gatlin (ed.), Prentice-Hall Inc., Englewood Cliffs, NJ (1960.
• Lessons in Rotary Drilling , U. of Texas, Unit II, Lesson 3.
• A Primer of Oil Well Drilling , third and fourth editions, U. of Texas.
• Rotary Drilling Handbook , sixth edition, J.e. Brantly (ed.) Palmer Pub., New York City.

См. также

Wikimedia Foundation . 2010 .

Бурением называется процесс, с помощью которого происходит сооружение цилиндрической горной выработки (скважины, шпура) вследствие разрушения горных пород. Чаще всего бурение производят в земной коре. Реже встречается в бетоне и асфальте. Бурение применяют для поиска, изучения и добычи полезных ископаемых; производства взрывных работ; осушения заболоченных районов; прокладки подземных коммуникаций; сооружения свайных фундаментов. Существует специальная классификация способов бурения. Первая классификация- это по характеру разрушения пород. Делятся они на механические и немеханические. Первый тип заключается в разрушительном воздействии бурового инструмента на горную породу. Второй тип – разрушительное воздействие происходит без контакта источника воздействия с породой. Механическое бурение, в свою очередь, подразделяется на вращательные, ударные, вращательные ударные и ударные вращательные. Вращательное бурение разрушает породу с помощью вращения прижатого к забою инструмента. Для такого вида, чаще всего, используется инструмент режущего типа (породоразрушающий), алмазный инструмент, дробовое бурение и дробовые колонки. Выбор типа инструмента зависит от прочности породы. К ударным способам относятся ударное бурение и ударно – поворотное (бурение с помощью перфораторов). Также бурение можно подразделить по типу инструмента, с помощью которого производиться бурение. Из этой классификации можно выделить шнековое, алмазное, шарошечное и штанговое.

Существует подразделение по типам буровых машин (турбинное, пневмоударное, перфораторное) и по способу проведения скважин (кустовое и наклонное).

Бурение при развитии и специализации применяется в основном к трем фундаментальным областям техники. Первая область – бурение на нефть и газ. Для этого бурятся достаточно глубокие скважины, глубиной несколько километров.

Вторая область – это скважины, достигающие глубины сотни метров. Такие скважины бурят при поисках твердых полезных ископаемых. Последнюю область применяют в строительстве и горном деле для укладки взрывчатых веществ в горные породы. Глубина таких скважин колеблется от нескольких метров до десятков метров.
Бурение на воду является самым ответственным этапом, когда решается вопрос водоотведения и водоснабжения для дома или дачи. Водоснабжение дачи или дома принято начинать с выбора, касающегося источника воды. Обычно этим занимается сам владелец. Для того, что бы выполнить следующие шаги по бурению, необходима специальная техника и опытный персонал. Бурение скважин на воду является высокотехнологичным видом строительных услуг. Здесь необходим высокий профессионализм исполнителя. Самым надежным источником водоснабжения на сегодняшний день можно считать артезианскую скважину. Так как не возможно найти одинаковых разрезов, процесс бурения на воду связывают с многими случайными факторами. И влияние человеческого фактора в этой сфере очень высоко.

Все компании – профессионалы на рынке и профильные организации по бурению скважин под воду должны владеть подробной и полной информацией о методах бурения и о местных геологических условиях. Они должны представить проекты, в которых очень точно будут указаны проектируемые глубины и остальные характеристики скважин и качества воды.

В этой работе самое главное, что бы геологическая специфика района и конкретного места, где собираются работы по бурению скважин на воду строго соответствовали уровню используемой технической базе. Установки, связанные с необходимостью оснастки и оборудования для монтажных работ скважины выбирают, учитывая глубину залегания и другие параметры водоупорного и водоносного слоев.

При обустройстве скважин для воды важно не само бурение, но и подбор и установка скважинного насоса. Также используется управляющая автоматика и водопроводные системы, проходящие от скважин до дачи или дома. В нашей повседневной жизни система водоснабжения обеспечивает нас комфортом. Трудно представить, что бы мы делали без нее. Качество, безотказность и надежность оборудования водоснабжения на сегодняшний день находиться на высоте. И все это благодаря усовершенствованным насосам и автоматике управления ими. Для того, что бы пробурить скважину под воду необходимо вскрыть известняковые горизонты. Такой вид бурения называется бурение на известняк.

Существует песчаная скважина под воду. Преимущества такой скважины в невысокой стоимости, простоте обслуживания, быстром монтаже и отсутствии необходимости в регистрации и лицензировании скважин. Вся необходимая вода находиться на большой глубине и что бы ее поднять с этой глубины используются специальные насосы для скважин. Бестраншейные технологии используются для прокладывания трубопровода из полиэтилена или стали. К таким технологиям относиться наклонное бурение, прокол под дорогой и проколы ГНБ. Если вы еще не связывались с бурением скважин под воду, вас может волновать вопрос, зачем они вообще нужны. Нужны они для того, что бы организовать индивидуальную систему водоснабжения для дома или дачи. Вы получите независимость от всех систем водоснабжения централизованного типа, некорректно работающей автоматики и вечной проблемы коррозии трубопроводов. Для правильной работы отопления и канализации своего дома, а также для удобства проживания нужно в обязательном порядке организовать собственную водяную скважину.

Для того, что бы правильно выбрать скважину, нужно полностью изучить потребности жильцов и цели использования скважины. Немалую роль играет место, для которого буриться скважина. Это может быть большой дом с водопотреблением или маленький дом с садовым участком.

В зависимости от качества водоснабжения, бюджета, и объема потребления воды можно выделить онекоторые виды бурения скважин на воду. Бурение на горизонт маленьких фильтрованных песчинок (бурение скважин на песок) производиться на глубину до 30 метров. Точнее, пока не будет достигнут песчаный горизонт. После этого обычно устанавливается скважина, диаметр которой от 126 миллиметров до 134 миллиметров. Внутренний диаметр трубы этой скважины достигает от 126 миллиметров до 134 миллиметров. Эта труба состоит из трубы, которая называется обсадной и пропускная способность которой значиться до 20 литров в минуту.

Чаще всего бурение скважины на песок занимает около двух рабочих дней. Если вы решились на бурение скважины и соотношение цены и качества для системы водоснабжения участка с низким водопотреблением, то для вас лучше всего подойдет мелкая песчаная скважина. Также, она подходит для дачи или дома, в котором вы проживаете только в летний период или весеннее - осенний. Как и все другие скважины, скважина на песок имеет свои минусы. Самый главный минус такой скважины – очень большая вероятность быть затопленной. Срок эксплуатации труб зависит от того, как часто используется скважина и от естественного потенциала горизонта. Помимо бурения скважин на песок, существует бурение скважин на известняк (артезианская скважина). Оно заключается в бурении скважин на глубину от 20 метров до 210 метров до водоносного слоя. Бурение производиться до слоев известняка. Скважины на известняк отличает от других скважин большая производительность, которая достигает до 100 кубических метров в час. Также такие скважины могут «похвастаться» высокой надежностью.

Что касается глубины скважин на известняк, она на много больше, чем глубина песчаных скважин. Но из-за этого увеличивается сложность работ. На бурение артезианской скважины, как правил, уходит около трех дней. Если вы собираетесь проживать в доме или даче круглый год, то этот вид скважины на воду подойдет вам больше всех. Она поможет вам всегда иметь в доме воду кристальной чистоты. Среди основных достоинств такой скважины можно выделить следующие: большой запас воды, значительный эксплуатационный срок из-за стабильности водоносных горизонтов плит известняка. Во время работы по бурению артезианской скважины ее стенки укрепляют. Это помогает скважине служить вам от 35 до 55 лет. Недостаток такого бурения – нужда в дополнительном оборудовании для воды, которая подается в скважину. После бурения важно правильно подобрать систему водоочистки. Если вы установили артезианскую скважину, то будьте уверены, что в вашем доме будет всегда чистая питьевая вода на протяжении долгих лет. Обычно, бурить скважины начинают до самого строительства дома. Это позволит вам сэкономить деньги и собственные силы. Также это существенно влияет на удобство при строительстве дома, ведь нужно будет много воды.

Перед тем как начать бурение, также нужно очень ответственно подойти к размещению всех объектов на участке. Если все - таки дача или дом построены до организации водоснабжения, то ничего страшного в этом нет. С помощью опытных специалистов бурение скважин можно производить в любой момент строительства дома. Для того, что бы проделать всю работу по бурению правильно, нужно профессиональное техническое оборудование, которое позволяет выполнять работы абсолютно разной сложности и при любых погодных условиях. В принципе, такие работы можно проводить в любое время года. Зимнее время благоприятно для заказчика тем, что достаточно тяжеловесные и мощные машины не испортят участок. Так же шлак, который выводиться на поверхность при бурении, не засоряет территорию строения.

Заранее, перед выбором места для бурения скважины на воду нужно точно отмерить 15 метров от септика. Если уклон местности на территории строения производиться в сторону скважины, то расстояние до септика нужно увеличить до 20 метров. Расстояние от фундамента или забора до скважины следует брать не ближе трех метров. Метод бурения выбирается в зависимости от строения грунта, а рабочая зона должна быть 24 кубических метра.
Так как скважину на воду можно назвать капитальной конструкцией, то область, в которой будет производиться бурение на воду нужно очень тщательно подбирать. Она должна располагаться над водоносным пластом, который благоприятен для последующей эксплуатации скважины. Так же территория строения должна быть приспособлена для ремонтных работ. Место, где будет расположена скважина должно отличаться соответствующими экологическими нормами и быть защищенным от загрязнений. Но надо помнить, что совсем не каждая скважина имеет возможность быть водоносной. Поэтому нужно с огромной ответственностью подходить к расчетам места будущей скважины перед началом бурения. Немаловажными пунктами в бурении являются: определение типа грунта, проверка территории на наличие растительности, произведение анализа поверхности участка. Этот анализ включает в себя рельефность, нахождение подходящего места для скважины, тщательнейшая проверка на вредные источники загрязнения и на присутствие вод на поверхности, изучение условий, которые находятся под поверхностью участка.
Для определения области бурения скважины на воду, на место, где предполагаемо будут вестись работы, выезжает высококвалифицированный специалист. Он обсуждает с заказчиком месторасположение будущей скважины, проверяет наличие на участке электроснабжения и занимается выбором места для специализированной техники, проживания рабочих, водовоза и буровой установки. Следующий шаг, после бурения скважины на воду – это обустройство самой скважины. Цель обустройства скважины – подача воды из самой скважины на поверхность участка с помощью специального насоса. Напор этого насоса должен поднять воду на поверхность. Бурение скважин на воду нуждается в установлении кессона. Именно благодаря ему, заказчик сможет употреблять чистую питьевую воду в любое время года. Кессон представляет собой металлический резервуар, с помощью которого предотвращается замерзание воды в зимнее время. Еще, он служит отличным защитником от грунтовых вод и других загрязнений. От кессона прокладывают трубопроводы, которые подходят к даче или дому. Прокладывают их на глубине 1,9 метров.

Бурение скважины включает в себя установку автоматической бесперебойной системы управления насосами и самые различные фильтры для чистки воды от ненужных примесей.

Ну и самым последним, заключающим, этапом в бурении скважин на воду значится химический анализ воды. Для этого, после всей проделанной работы по бурению, берут пробу воды из скважины и производят химический анализ. Этот анализ позволяет выявить, пригодна ли вода для ежедневного применения и для нормальной работы сантехники и бытовой техники. Ведь, если вода не пригодна и будет иметь загрязнения и примеси, она не только приведет к поломке сантехники, но и нанесет большой урон человеческому организму.

Ну и в конце работы по бурению остается только обустроить ее с помощью обсадной колонны. Обсадная колонна – это конструкция, которая состоит из труб. Между собой эти трубы соединяются с помощью резьбового метода. Точнее, эта резьба имеет название конусной трапецеидальной резьбы. В зависимости от типов работ также для обустройства обсадных колонн используется обыкновенная сварка. Если вы проделали все этапы, связанные с бурением скважин на воду, включая ее обустройство, то можно с уверенностью сказать, что работы подошли к концу и теперь можете наслаждаться своим личным водоснабжением. Если вы делали эти работы на своем дачном участке, на котором вы появляетесь только в определенное время, то естественно скважина будет долгое время не в рабочем состоянии. После долгого перерыва (год и более) скважину нужно обязательно проверить. Скорее всего, после проверки скважины, она будет нуждаться в восстановлении производительности водоносной скважины, произведении её очистки. Очистка заключается в промывки призабойной зоны при помощи водяно-воздушной смеси, очистке фильтра и также есть вероятность замены обсадных колонн.

Бурение скважин на воду в Перми включает этапы перечисленные сверху. Опытные специалисты помогут вам при выборе места работы и расчетах, которые нужны для правильной эксплуатации водоснабжения.

Бурение - технический процесс разрушения горных пород с помощью специальной техники - бурового оборудования. (реже термическим, гидроэрозионным, взрывным и другими способами) с удалением продуктов разрушения. Бурение скважин - это процесс сооружения направленной цилиндрической горной выработки, диаметр которой существенно мал по сравнению с её длиной по стволу, без возможности доступа человека на забой. Начало скважины на поверхности земли называют устьем, дно - забоем, а стенки скважины образуют её ствол.

Различают три вида бурения:

• Вертикальное бурение
• Наклонно-направленное бурение
• Горизонтальное бурение

При бурении разрушение ведётся по всей площади забоя (бескерновое бурение), реже только по кольцевому пространству для извлечения керна (колонковое бурение). Диаметры пробуриваемых выработок составляют десятки миллиметров (шпуры), сотни миллиметров (скважины), тысячи миллиметров (стволы шахтные). Глубина бурения определяется областью его применения и составляет несколько метров (в основном шпуры), десятки метров (скважины для размещения взрывчатых веществ, закрепления горных пород цементированием, замораживанием и др.), сотни и тысячи метров (скважины - разведочные на воду, нефть и газ, эксплуатационные и др.). Процесс сооружения глубоких скважин включает также крепление стенок ствола обсадными трубами с закачкой цементного раствора в кольцевой зазор между трубами и стенками.

Бурение глубоких скважин осуществляют буровыми установками, взрывных - буровыми станками, шахтных стволов - стволопроходческими агрегатами, шпуров - бурильными молотками, свёрлами и др. Технические средства бурения включают также буровой насос или компрессор для подачи бурового раствора и газа, бурильные трубы, буровую вышку с талевой системой, породоразрушающий инструмент, оборудование для приготовления промывочной жидкости, её очистки от шлама и дегазации, противовыбросовое оборудование и контрольно-измерительную аппаратуру. Бурение производится в основном механическим способом: буровой инструмент непосредственно воздействует на горные породы, разрушая их буровым долотом или буровой коронкой; при бурении взрывных скважин в кварцсодержащих горных пород применяют термическое бурение (струёй пламени). Механические способы бурения по методу воздействия инструмента на забой подразделяют на вращательное бурение, ударное бурение, ударно-поворотное и вращательно-ударное бурение.

По типу применяемого породоразрушающего инструмента различают шнековое бурение, шарошечное бурение, алмазное бурение, дробовое и такое прочее, по типу буровой машины - перфораторное бурение, пневмоударное бурение, гидроударное бурение, роторное бурение, турбинное бурение и такое прочее, по направлению и методу проводки скважин - кустовое бурение, вертикальное, наклонно направленное, многозабойное и др. Бурение развивается и специализируется применительно к трём основном областям горного дела: добыча жидких и газообразных полезных ископаемых, поиск и разведка полезных ископаемых, добыча твёрдых полезных ископаемых взрывным способом. Такое исторически сложившееся деление весьма условно, но методологически удобно для краткого изложения столь многопланового понятия, как "бурение".

В России бурение первых скважин относится к 9 в. и связано с добычей растворов поваренной соли в Старой Руссе. Затем соляные промыслы развиваются в Балахне (12 в.) и Соликамске (16 в.). Появление новых методов и техники бурения относится к 19 в. в связи с возрастающей необходимостью снабжения крупных городов питьевой водой. В 1831 в Одессе было образовано "Общество артезианских фонтанов" и пробурены 4 скважины глубиной 36-189 м.
В середине 19 в. ударное ручное бурение стало вытесняться портативными механическими станками. В России Г.Д. Романовский в 1859 впервые механизировал работы, применив паровой двигатель для бурения скважины вблизи Подольска. Первую скважину на нефть, пробуренную станком ударного бурения, заложил Дрейк в 1859 (США, штат Пенсильвания). Морская скважина впервые была пробурена в 1897 в Тихом океане у острова Сомерленд (шельф Калифорнийского полуострова, США), позже бурение на море получило широкое распространение. На Каспии шельфовое бурение начато в 1924 г. около г. Баку.

Развитие разведочного бурения на твёрдые ископаемые связано с изобретением швейцарцем Ж. Лешо алмазного бура (1862). В 1899 г. американским инженером Дейвисом предложено дробовое бурение. В СССР дробовое бурение применено в 1927-28 гг. советскими учёными В.М. Крейтером и Б.И. Воздвиженским для колонкового бурения, что позволило заменить этим способом алмазное бурение в крепких извержениях и метаморфических породах. В 1928-29 в СССР начинается производство буровых станков с рычажной подачей для колонкового вращательного бурения на глубине до 300-500 м, с 1947 создаются станки с рычажной дифференциальной подачей, многоскоростные станки для глубины 300-2000 м, самоходные буровые установки. С 1960 начались работы по освоению гидроударного бурения, что обеспечило значительное увеличение производительности твёрдосплавного колонкового бурения. Радикально совершенствуется алмазное бурение, объёмы которого для поисков месторождений полезных ископаемых увеличиваются. При разведке крутопадающих рудных тел, когда для пересечения их на разных горизонтах проходят несколько скважин, применяют направленное многозабойное бурение, которое проводится с помощью отклоняющих устройств, устанавливаемых в скважине на разных глубинах. Разведочное бурение на твёрдые полезные ископаемые осуществляется в основном роторным способом, на который приходится около 80% метража пробуренных скважин; в ограниченных объёмах применяются ударно-вращательное, гидроударное, шнековое, вибрационное бурение и др. Работы в области разведочного бурения направлены на обеспечение сохранности извлекаемого с большой глубины

Бурение - это строительства скважины, а также разрушения слоев земли с последующим извлечением продуктов разрушения на поверхность

Бурение: на воду, виды бурения, типы бурения, газ

Бурение - это

Бурение - это строительства скважины, а также разрушения слоев земли с последующим извлечением продуктов разрушения на поверхность.

— процесс разрушения горных пород с помощью специальной техники — бурового оборудования.

Различают три вида бурения :

Вертикальное бурение

Наклонно-направленное бурение

Горизонтальное бурение

Бурение скважин — это процесс сооружения направленной цилиндрической горной выработки в земле, диаметр "D" которой мал по сравнению с её длиной по стволу "H", без доступа человека на забой. Начало скважины на поверхности земли называют устьем, дно — забоем, а стенки скважины образуют ее ствол.

Типы скважин на воду

1. Фильтровая скважина на воду в песчаных горизонтах.

Для выявления наличия водоносного горизонта в песчаных грунтах сперва производится разведочное бурение.

При бурении разведоной скважины может быть 3 ситуации:

1) Наличие воды для сооружения скважины на воду, при наличии прослойки водонасыщенного песка мощностью > 0,8 м.

2) Наличие воды для сооружения колодца - при переслаивании водонасыщенного песка и других видов глинистых грунтов.

3) Отсутствие водоносных горизонтов.

Бурение разведочной скважины на воду производится обычно до глубины 13-15 метров. Стоимость разведочного бурения составляет 1000 рублей/метр. При нахождении в ходе разведочного бурения водоносных слоев для сооружения скважины на воду, стоимость метра разведочного бурения входит в стоимость метра бурения скважины на воду.

В случае обнаружения водоносного горизонта для сооружения скважины на него бурится эксплуатационная скважина с фильтром и обсадной трубой. Глубина такой скважины составляет обычно 13-25 м. Бурение скважины на песок производится комбинированным шнековым и ударно-канатным способом. При бурении в качестве внешней обсадной колонны (для удержания стенок скважины во время бурения) используются металлические трубы с резьбовым типом соединения, диаметром 168 мм. После установки эксплуатационной обсадной колонны с фильтром внутрь внешних обсадных труб, внешние трубы извлекаются.

Эксплуатационная обсадная колонна песчаной скважины состоит из трех частей:

1. Рабочая колонна - расположена от уровня земли до уровня водоносного горизонта. Трубы рабочей колонны с одной стороны, «обсаживают» скважину, удерживая ее стенки от обрушения, с другой - служат для размещения в них водоподъемных труб и насоса.

2.Фильтровая колонна - продолжение рабочей колонны, перфорированная труба, оснащенная нержавеющей сеткой галунного плетения (0.2 - 0.315 мм).

Через фильтровую колонну из толщи водонасыщенного песка вода поступает в скважину, а сетчатый фильтр предотвращает попадание частиц песка.

3. Накопитель - глухая труба, снизу закрытая заглушкой, которая служит для бесперебойного водоснабжения (запаса воды).

2. Скважина на водоносный горизонт в ордовикских известняках.

Скважина на известняк бурится на водоносный горизонт, залегающий в трещинах известняка. Известняк - горная порода , преимущественно состоящая из кальцита (карбоната кальция). Бурение скважин на водоносные горизонты в известняках производится шнеками, которые по виду представляют собой рабочую часть штопора.

В отличие от песчаной скважины на воду, процесс бурения менее трудоемкий. Во время бурения скважины на воду не требуется обсаживание внешними металлическими трубами, для удержания стенок скважины - в силу твердости известняка. Глубина такой скважины составляет обычно 15-40 м.

Скважина на ” известняк” состоит из трех частей:

1. Рабочая колонна.

2.Фильтровая колонна, представляет просто перфорированную трубу (дырчатый фильтр).

3. Накопитель - глухая труба.

3. Артезианские скважины на воду на кембро-ордовикский, ломоносовский водоносные горизонты и вендский водоносный комплекс (гдовский горизонт).

Артезианские водоносные горизонты, приурочены в нашем регионе, к глубоко залегающим песчаникам, которые сверху закрыты пластами водонепроницаемой породы (толща глин), образующими барьер на пути вод четвертичных отложений. Вода, содержащаяся в кавернах этих песчаников, находится на глубине под большим давлением. При вскрытии скважиной такого водоносного горизонта уровень воды под давлением устремляется к поверхности земли и устанавливается, обычно, на глубине 5-15 метров.

Первые артезианские скважины, из которых вода под собственным давлением вырывалась наружу, были пробурены во Франции, в провинции «Артуа», отсюда и название «Артезианская скважина».

Такие скважины обладают дебитом примерно 2-15 м3/час и имеют глубину от 80 м. Их бурят для водоснабжения предприятий, коттеджных поселков или отдельно стоящих жилых домов.

Бурение артезианских скважин производится при наличии у заказчика лицензии на право пользования участком недр с целью геологического изучения.

Ударно-канатный метод бурения

Ударный снаряд подвешен на канате, который подаётся с инструментального барабана. Снаряд при долблении поднимается и сбрасывается с помощью балансира - оттяжного механизма станка, либо с лебедки. При сбросе снаряд под действием собственного веса падает вниз, разрушая породу на забое. По мере углубления скважины бурильный канат стравливают с инструментального барабана, осуществляя подачу долота. Пробурив некоторый интервал скважины, прекращают долбление и приступают к очистке забоя. Эту операцию выполняют желонкой. После очистки скважины продолжают долбление или приступают к креплению скважины - неустойчивые интервалы закрепляют обсадными трубами.

Бурение (Drilling) - это

Буровой снаряд для УКБ состоит из долота, ударной штанги, ножниц (яссы) и канатного замка (ропсокет).

Долота применяются следующих типов: плоские, двутавровые, зетовые, округляющие, крестовые, пирамидальные и эксцентричные. Тип долота определяется характером проходимых пород. Угол заточки (атаки) зависит от твёрдости буримых горных пород .

При ударном бурении россыпных месторождений для забивки опережающей обсадной колонны одновременно с углубкой скважины, применяют дополнительно в составе снаряда забивную полуштангу и ударную головку.

Бурение (Drilling) - это

Для удаления с забоя разрушенной породы и при проходке пластов плывуна используется желоночный снаряд в следующем составе: желонка, ножницы и канатный замок. Иногда добавляют короткую ударную штангу (полуштангу).

Желонка с плоским клапаном и забивной стакан.

а) плоское; б) двутавровое; в) округляющее; г) крестовое

Основное преимущество ударно-канатного метода в том, что - не требуется снабжать буровые установки глиной и водой.

Основной недостаток - небольшая механическая скорость в легкопроходимых породах, относительно большой затрата обсадных труб, метод более энергозатратный. Так же при бурении в породах выше III-ей категории в непосредственной близости от зданий возможны повреждения фундаментов от возникающей вибрации при ударе долота о забой.

Вращательное бурение

Имеет несколько основных направлений: шнековое, колонковое, бурение с прямой и обратной промывкой, бурение с продувкой.

При шнековом способе бурения мягких и рыхлых пород разрушение породы на забое производят вращающимся долотом различных конструкций, разрушенная порода транспортируется с забоя на дневную поверхность шнеками, представляющими собой единый винтовой транспортер. При шнековом бурении кольцевым забоем применяют магазинные шнеки и специальные коронки. Этот вид бурения — наиболее распространенный и наиболее универсальный способ из всех видов неглубокого бурения. Его применяют при бурении в породах от I до VI категорий по буримости, в том числе в гравийно-галечных и в породах с включением небольших валунов. Широко распространено шнековое бурение ввиду того, что при бурении в большинстве пород происходит попутно закрепление стенок скважины поднимаемой породой.

Процесс бурения шнеками

Основным преимущество бурения шнеками - это высокая скорость проходки.

Основной недостаток - большая энергоемкость, искривление ствола скважины, невозможно бурение в породах выше VI категории.

Бурение (Drilling) - это

Колонковое бурение

При колонковом бурении разрушение породы на забое производится прорезанием кольцевого канала при помощи вращения колонковой трубы с размещенной на ее конце буровой коронкой. При этом в центральной части забоя (внутри колонковой трубы) образуется керн в виде столбика (монолит) ненарушенной структуры. После образования керна достаточной длины его отрывают от массива при помощи кернорвателя, устанавливаемого на колонковой трубе сразу над коронкой и поднимают на поверхность. Нередко колонковое бурение пород ведется с призабойной циркуляцией промывочной жидкости, реже с промывкой ствола скважины глинистым раствором. Вместо промывки применяется также продувка забоя сжатым воздухом. Продувка имеет ряд немаловажных преимуществ перед промывкой, с точки зрения разведочного бурения, а именно:

Бурение (Drilling) - это

Исключается дополнительное увлажнение, а также размыв керна и забоя;

Исключается возможность загрязнения и увлажнения шлама, а также смешивание разностей шлама, вынесенных с разных горизонтов.

Ну и конечно исключается такой важный пункт, как доставка воды к скважинам.

Колонковая труба

Основной недостаток препятствующий широкому использованию данного метода, заключается в геолого-гидрогеологическом ограничении возможности бурения: продувание забоя наиболее целесообразно и эффективно проводить в скважинах, не содержащих воду в жидком состоянии.

Основное преимущество - высокая скорость проходки в породах от V категории и выше. Возможность извлечения на дневную поверхность керна с ненарушенной структурой.

Бурение с промывкой.

Из общего объема бурения скважин на воду более 85% выполняют вращательным способом с промывкой технической водой или глинистым раствором. В качестве промывочной жидкости при вскрытии водоносных горизонтов используют воду, глинистые растворы, обработанные неионогенными ПАВ (ОП-7, ОП-10 и др.), водногипановые (3-5%-ные) и карбонатные растворы. При бурении вращательным способом используются два вида промывки: прямая и обратная.

Бурение (Drilling) - это

При прямой промывке промывочная жидкость подастся к породоразрушающему инструменту по бурильным трубам и по кольцевому зазору между бурильными трубами и стенками скважины поднимается на поверхность вынося с собой кусочки разрушенной породы (шлама).

При обратной промывке промывочная жидкость поступает в скважину через герметически закрытое устье по стволу скважины и поднимается по бурильным трубам на поверхность.

Схема промывки скважины

а - прямая; б - обратная; 1 - стенки скважины; 2 - направляющая труба; 3 - бурильная труба; 4 - сальник; 5 - отвод промывочной жидкости; 6 - крышка; 7 - подача промывочной жидкости; 8 - переходник.

Бурение сплошным забоем производится шарошечными долотами, тип которых подбирается исходя из категории буримой породы.

Бурение кольцевым забоем с прямой промывкой осуществляется с помощью колонковых наборов с твердосплавными или алмазными коронками.

Основные преимущества.Скорость бурения этим способом в породах мягких и средней твердости на любых глубинах примерно в 3 раза выше по сравнению с ударно-канатным. Конструкция скважины вращательного бурения значительно проще, а издержка обсадных труб на 40-60% меньше, чем при ударно-канатном бурении. Значительно меньшая по сравнению с другими способами энергоемкость и энергозатратность.

Основной недостаток - обеспечение буровых станков водой и глиной.

Бурение с продувкой.

При бурении с прямой продувкой процессы в общих чертах такие же как и при бурении с прямой промывкой. Только вместо раствора через сальнкик-вертлюг подается сжатый воздух. И разрушенная порода (шлам) выдувается на поверхность. Бурение осуществляется пневмоударниками, а так же шарошечными долотами или колонковыми снарядами с алмазными либо твердосплавными коронками.

Бурение (Drilling) - это

Расположение скважины

Так как скважина выполняет другие функции, чем колодцы, то при работе нет смысла искать верховую воду, определять оптимальное место. Заказчики, или если Вы бурите для себя, могу выбрать участок под скважину самостоятельно, в том месте, где это удобно и окажет лучший эффект.

Это тем более эффективно по той причине, что вода есть практически в любой почве, вопрос только в том - насколько глубоко она находиться. Бурильные установки бурят скважины до 50 метров, что дает практически гарантированный результат.

Как бурить разные типы почвы?

Вопрос отнюдь не праздный, так как в технологии пробивания глины или каменистых почв существуют значительные отличия. Не стоит забывать. что на разной глубине тип почвы может измениться, это стоит учитывать и менять оборудование и насадки.

Самый трудоемкий, медленный и дорогостоящий процесс бурения - это разработка известковых, твердых и каменистых прослоек и типов грунта.

Типичная ошибка новичков - в стремлении скорей пройти неприятный участок увеличиваются обороты, из-за чего бур «закусывается» и работа останавливается вовсе. Наоборот, обороты бурильного оборудования должны составлять 30-40, тогда вы стабильно пройдете сложный участок.

Вы сможете пробиться сквозь прочный и жесткий грунт намного легче. Если используете шарошечный долот, шарошку с прямоугольной ленточной резьбой.

К сожалению, бывают просто непроходимые участки - огромные камни, спрятанные в толще земли. В этом случае рекомендуется переставить установку.

Глинистые почвы - рай для бурильщика, бур пробивает такую почву легко и быстро. все идет как по маслу, более того - скважине ничего не грозит, глиняные участки не подвержены расслоению и осыпанию.

Песчаные почвы, плывуны.

Собственно, именно в песке и располагается подземная вода, источники, водоносные слои.

Однако верхний слой, плывун, не годится для эксплуатации, поэтому такие песчаные прослойки также проходятся. Самая большая сложность - это то, что песок осыпается, может завалить и испортить всю работу. Чтобы этого избежать, в оборотную воду добавляют специальные присадки - глины (природная, сухая и бентонитовая), стувамакс.

Самое главное - не спешить и внимательно следить за поведением буровой установки.

В частности, из ствола скважины всегда должна вытекать вода. Если нет, то нужно поднять колонну штанг и использовать мотопомпу. При наращивании штанг приподнимайте колонны. Прогоняйте воздушные столбы по штангам, чтобы прочищать инструменты.

Нефтяные и газовые скважины

По способу воздействия на горные породы различают механическое и немеханическое бурение. При механическом бурении буровой инструмент непосредственно воздействует на горную породу, разрушая ее, а при немеханическом разрушение происходит без непосредственного контакта с породой источника воздействия на нее. Немеханические способы (гидравлический, термический, электрофизический) находятся в стадии разработки и для бурения нефтяных и газовых скважин в настоящее время не применяются.

Механические способы бурения подразделяются на ударное и вращательное.

При ударном бурении разрушение горных пород производится долотом 1, подвешенным на канате (рис. 3). Буровой инструмент включает также ударную штангу 2 и канатный замок 3. Он подвешивается на канате 4, который перекинут через блок 5, установленный на какой-либо мачте (условно не показана). Возвратно-поступательное движение бурового инструмента обеспечивает буровой станок 6.

1 - долото; 2 - ударная штанга; 3 - канатный замок; 4 - канат; 5 - блок; 6 - буровой станок.

По мере углубления скважины канат удлиняют. Цилиндричность скважины обеспечивается поворотом долота во время работы .

Для очистки забоя от разрушенной породы буровой инструмент периодически извлекают из скважины, а в нее опускают желонку, похожую на длинное ведро с клапаном в дне. При погружении желонки в смесь из жидкости (пластовой или наливаемой сверху) и разбуренных частиц породы клапан открывается и желонка заполняется этой смесью. При подъеме желонки клапан закрывается и смесь извлекается наверх.

По завершении очистки забоя в скважину вновь опускается буровой инструмент и бурение продолжается.

Во избежание обрушения стенок скважины в нее спускают обсадную трубу, длину которой наращивают по мере углубления забоя.

В настоящее время при бурении нефтяных и газовых скважин ударное бурение в нашей стране не применяют.

Нефтяные и газовые скважины сооружаются методом вращательного бурения. При данном способе породы дробятся не ударами, а разрушаются вращающимся долотом, на которое действует осевая нагрузка. Крутящий момент передается на долото или с поверхности от вращателя (ротора) через колонну бурильных труб (роторное бурение) или от забойного двигателя (турбобура, электробура, винтового двигателя), установленного непосредственно над долотом.

Бурение (Drilling) - это

Турбобур - это гидравлическая турбина, приводимая во вращение с помощью нагнетаемой в скважину промывочной жидкости. Электробур представляет собой электродвигатель, защищенный от проникновения жидкости, питание к которому подается по кабелю с поверхности. Винтовой двигатель - это разновидность забойной гидравлической машины, в которой для преобразования энергии потока промывочной жидкости в механическую энергию вращательного движения использован винтовой механизм.

По характеру разрушения горных пород на забое различают сплошное и колонковое бурение. При сплошном бурении разрушение пород производится по всей площади забоя. Колонковое бурение предусматривает разрушение пород только по кольцу с целью извлечения керна - цилиндрического образца горных пород на всей или на части длины скважины. С помощью отбора кернов изучают свойства, состав и строение горных пород, а также состав и свойства насыщающего породу флюида.

Все буровые долота классифицируются на три типа:

долота режуще-скалывающего действия, разрушающие породу лопастями (лопастные долота);

долота дробяще-скалывающего действия, разрушающие породу зубьями, расположенными на шарошках (шарошечные долота);

долота режуще-истирающего действия, разрушающие породу алмазными зернами или твердосплавными штырями, которые расположены в торцевой части долота (алмазные и твердосплавные долота).

Буровая установка: 1 - долото; 2 - наддолотная утяжеленная бурильная труба; 3 - переводник; 4 - центратор; 5 - муфтовый переводник; 6, 7 - утяжеленные бурильные трубы; 8 - переводник; 9 - предохранительное кольцо; 10 - бурильные трубы; 11 - предохранительный переводник; 12, 14 - переводники штанговые нижний и верхний; 13 - ведущая труба; 15 - переводник вертлюга; 16 - вертлюг; 17 - стояк; 18 - шланг; 19 - крюк; 20 - талевый блок; 21 - вышка; 22 - кронблок; 23 - редуктор; 24 - лебедка; 25 - ротор; 26 - шламоотделитель; 27 - буровой насос

Систематизация скважин на нефть и газа по назначению

Скважины на нефть и газ, можно систематизировать следующим образом:

структурно-поисковые, назначение которых — установление (уточнение тектоники, стратиграфии, литологии, оценка продуктивности горизонтов) без дополнительного строительства скважин;

разведочные, служащие для выявления продуктивных объектов, а также для оконтуривания уже разрабатываемых нефтяных и газоносных пластов;

добывающие (эксплуатационные), предназначенные для добычи нефти и газа из земных недр . К этой категории относят также нагнетательные, оценочные, наблюдательные и параметрические скважины;

нагнетательные, предназначенные для закачки в пласты воды, газа или пара с целью поддержания пластового давления или обработки чфч призабойной зоны. Эти меры направлены на удлинение периода фонтанного способа добычи нефти или повышение эффективности добычи;

опережающие добывающие, служащие для добычи нефти и газа с одновременным уточнением строения продуктивного пласта;

оценочные, назначение которых — определение начальной нефтеводонасыщенности и остаточной нефтенасыщенности пласта (и проведение иных исследований);

контрольные и наблюдательные, предназначенные для наблюдения за объектом разработки исследования характера продвижения пластовых флюидов и изменения газонефтенасыщенности пласта;

опорные скважины бурят для изучения геологического строения крупных регионов, чтобы установить общие закономерности залегания горных пород и выявить возможности образования в этих породах месторождений черного золота и газа.

Бурение (Drilling) - это

Цикл строительства скважины

В цикл строительства скважины входят:

подготовительные работы;

монтаж вышки и оборудования;

подготовка к бурению;

Процесс бурения;

крепление скважины обсадными трубами и ее тампонаж;

вскрытие пласта и испытание на приток черного золота и газа.

В ходе подготовительных работ выбирают место для буровой, прокладывают подъездную дорогу, подводят системы электроснабжения, водоснабжения и связи. Если рельеф местности неровный, то планируют площадку.

Бурение скважин на море

В настоящее время на долю черного золота, добытой из морских месторождений, приходится около 30 % всей мировой продукции, а газа - еще больше. Как люди добираются до этого богатства?

Самое простое решение - на мелководье забивают сваи, на них устанавливают платформу, а на ней уже размещают буровую вышку и необходимое оборудование.

Другой способ - «продлить» берег, засыпав мелководье грунтом. Так, в 1926 г. была засыпана Биби-Эйбатская бухта в районе Баку и на ее месте создан нефтяной промысел.

После того как в Северном море были обнаружены большие залежи черного золота и газа более полувека назад, родился смелый проект его осушения. Дело в том, что средняя глубина большей части Северного моря едва превышает 70 м, а отдельные участки дна покрыты всего лишь сорокаметровым слоем воды. Поэтому авторы проекта считали целесообразным с помощью двух дамб - через пролив Ла-Манш в районе Дувра, а также между Данией и Шотландией (длина более 700 км) - отсечь огромный участок Северного моря и откачать оттуда воду. К счастью, этот проект остался только на бумаге.

В 1949 г. в Каспийском море в 40 км от берега была пробурена первая в СССР вышка нефтедобычи в открытом море. Так началось создание города на стальных сваях, названного «Нефтяные Камни». Однако сооружение эстакад, уходящих на многие километры от берега стоит очень дорого. Кроме того, их строительство возможно только на мелководье.

При бурении нефтяных и газовых скважин в глубоководных районах морей и океанов использовать стационарные платформы технически сложно и экономически невыгодно. Для этого случая созданы плавучие буровые установки, способные самостоятельно или с помощью буксиров менять районы бурения.

Различают самоподъемные буровые платформы, полупогружные буровые платформы и буровые платформы гравитационного типа.

Энциклопедия инвестора . 2013 .