Большая Энциклопедия Нефти и Газа. Устройство скважин
Устройство нефтяной скважины: виды, добыча нефти бурением
Конструкция нефтяной скважины зависит от конкретного региона и описывается проектом. Она должна обеспечивать беспрепятственное бурение глубину, необходимую для того, чтобы вскрыть продуктивный нефтяной или газовый пласт на месторождении.
Конкретная схема разрабатывается с учетом нескольких факторов, к которым относятся:
- геологическое строение;
- методы бурения;
- прямое назначение;
- технология вскрытия нефтегазоносных пластов;
- требования техники безопасности.
От грамотного и правильного проекта зависят не только надежность конструкции, но и её стоимость, дебет и срок эксплуатации. В рабочем проекте должен быть полный комплекс технически обоснованных решений, касающихся крепления скважины, разработанных с учетом географического положения региона и геологических условий, в которых планируется бурение.
Обосновать необходимо конструкцию разных участков, а также способы и интервалы цементирования, необходимого для обсадной колонны, выбор и количество её материалов. Также обосновываются конкретные технические решения, определяющие методы вскрытия продуктивных пластов, устойчивость ствола и способы гидроизоляции.
Исходными данными при проектировании и обосновании являются:
- координаты устья;
- глубина и способ бурения;
- диаметры колонн для каждого интервала, планируемые по показателю планируемого дебета;
- данные геологоразведки конкретного региона и данные геологических разрезов;
- особенности конкретных пород, в аспекте методов бурения;
- наличие в пластах жидкостей и их состав;
- назначение и тип скважины;
- профиль;
- интервалы нефтегазоносных пластов;
- способы дальнейшей эксплуатации;
- значения внутрипластовых давлений;
- показатели давлений для определения гидравлического разрыва.
Устройство нефтяной скважины
Скважины формируются бурением, которое представляет собой процесс разрушения горных пород.
Скважина – это горная выработка круглого сечения, которая сооружается без доступа внутрь её человека, длиной, которая превышает диаметр во много раз.
Верхнюю часть называют устье, дно – это забой, боковая часть – стенка, а ограниченное стенкой пространство – это ствол.
Длиной скважины называется расстояние между устьем и забоем, измеряемое по оси ствола. Глубиной является проекция длины скважины на её вертикальную ось. Для вертикальных скважин эти значения одинаковы, а вот для искривленных и наклонных – различаются.
Схема вертикальной скважины приведена ниже.
Расшифруем обозначения:
1 – это так называемые обсадные трубы;
2 – цементный камень;
3 – продуктивный пласт;
4 – перфорация, которая делается в цементном камне и обсадных трубах;
Участок I называется направлением скважины; II – её кондуктором; III – участок, называемый промежуточной колонной; участок IV называется эксплуатационной колонной.
Направление скважины (участок I) находится в её устье, которое находится в зоне пород, подверженных размыванию. В связи с этим устье нуждается в укреплении, поэтому направление формируется таким: в самом начале проводят бурение шурфа (колодца) на глубину залегания пород с высокой степенью устойчивости (обычно – на 4 – 8 метров). После этого в шурф ставится труба нужной длины и необходимого диаметра. Пространство между трубой и стенками шурфового колодца заполняется бутовым камнем и скрепляется при помощи цементного раствора (на схеме – номер 2).
Все участки скважины, которые располагаются ниже, имеют цилиндрическую форму.
Сразу после направлением начинается бурение на глубину 50-400 метров. Диаметр этого участка может доходить до 900 миллиметров. Его называют кондуктором (на схеме – II) и проводят его укрепление с помощью обсадных труб (номер 1 на схеме). Обсадная труба представляет собой свинченные стальные трубы. Все затрубное свободное пространство на участке кондуктора заливается цементом. Назначение кондуктора – изоляция неустойчивых, мягких и трещиноватых горных породы, которые могут осложнить дальнейшее бурение.
Сразу пробуриться до проектной глубины после установки кондуктора удается далеко не всегда. Это связано, как правило, либо с необходимостью прохождения осложняющих бурение горизонтов, либо с необходимостью перекрыть те продуктивные пласты, которые этой скважиной эксплуатировать не планировалось.
В этом случае обустраивается и также цементируется так называемая промежуточная колонна (номер III).
Если разрабатываемый нефтегазоносный пласт имеет очень большую глубину залегания, то промежуточная колонна может быть и не одна.
Участок IV – это эксплуатационная колонна.
Её основное назначение – подъем нефти и газа из забоя к устью, либо нагнетание газа или воды в разрабатываемый пласт, которое позволяет поддерживать в нем необходимое для добычи давление. Чтобы предотвратить перетекания газа или нефти в более высокие горизонты, а воды, наоборот, в продуктивный пласт, все свободное пространство, расположенное между стенкой скважины и эксплуатационной колонной цементируется.
Методы вскрытия продуктивного пласта
Чтобы извлечь из пласта нефть и/или газ, его необходимо вскрыть. Происходит это в забое скважины и может происходить разными способами.
Чаще всего стенки эксплуатационной колонны (в той её части, которая находится в разрабатываемом пласте) перфорируются рядом отверстий (номер 4), простреливающих обсадные трубы и цементную оболочку. В породах с повышенной устойчивостью зону забоя не цементируют и устанавливают там фильтры различной конструкции. Есть вариант, когда обсадная колонна опускается лишь до кровли пласта, а само разбуривание для последующей эксплуатации проводят без укрепления ствола.
В зависимости от назначения обустраиваемой скважины, её устье оборудуется различной арматурой, например, задвижками, колонной головкой, крестовиной и так далее.
Виды скважин
В процессе поиска, разведки и разработки углеводородных месторождений пробуриваемые скважины могут быть:
- опорными;
- структурными;
- параметрическими;
- поисковыми;
- разведочными;
- эксплуатационными;
- наблюдательными;
- нагнетательными и так далее.
Опорные обустраивают в не исследованных с помощью бурения районах. Их основное назначение – исследование возраста и состава горных пород.
Структурные необходимы для определения перспективных в плане разработки площадей, а также для их подготовки к бурению поисково-разведочного характера.
Параметрические скважины используются в достаточно неплохо исследованных районах. Их назначение – уточнить геологическое строение и перспективность продуктивных слоев.
Поисковые необходимы для открытия новых запасов углеводородов.
Разведочные используют в районах с уже установленной нефтегазоносностью. Их предназначение – изучение строения конкретной залежи и её размеров, а также получение исходных данных, необходимых для количественного расчета нефтяных и газовых запасов и для проектирования способов их разработки.
Эксплуатационные используются непосредственно для извлечения необходимого природного сырья.
Целью бурения наблюдательных скважин является контроль за процессом разработки (колебаниями давления, текущего положения зон контакта воды и нефти (или газа и нефти) и так далее).
Нагнетательные необходимы для внешнего воздействия на разрабатываемый пласт (для закачки туда воды, газа и прочих веществ).
Существуют также сейсморазведочные, картировочные и прочие специальные виды скважин.
Конструкция скважины
Загрузка...neftok.ru
Устройство скважин ООО "СтройТехнология"
Статьи 15.06.2017Устройство скважин
К бурению прибегают в следующих случаях: при исследовании свойств и качеств грунтов, определении уровня грунтовых вод, устройстве скважин водоснабжения и водопонижения грунтовых вод, выполнении земляных работ с применением взрывчатых веществ, разработке и дроблении твердых пород, устройстве свайных фундаментов, искусственном закреплении грунтов и т.п. В этих случаях сооружают вертикальные, наклонные или горизонтальные цилиндрические выработки.
Буровые выработки делаются в виде шпуров и скважин. Шпуры — это цилиндрические выработки диаметром до 75 мм и глубиной до 5 м, скважины — более глубокие выработки большего диаметра. Верхнюю часть шпура или скважины называют устьем, нижнюю (дно выработки) — забоем, боковые поверхности — стенками. Разрушенная при бурении порода в забое скважины называется буровой мелочью.
По характеру образования буровых выработок различают бурение сплошным забоем и колонковое. При бурении сплошным забоем всю породу в скважине разрушают и в разрушенном виде удаляют. При колонковом бурении породу разрушают по кольцевой поверхности забоя, а внутреннюю часть породы в виде цилиндра (керна) извлекают из скважины целиком.
Еще один специальный термин — буримость. Это сопротивляемость конкретного грунта бурению. Буримость характеризуется временем бурения 1 м скважины (шпура). Для этого надо обычно от 3 мин (для мягких пород) до 15-25 мин (для крепких).
При бурении породу разрушают механическим или физическим воздействием.
МЕХАНИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ БУРЕНИЯ
Процесс механического бурения складывается из следующих технологических операций: разрушения породы, транспортировки породы на поверхность, обеспечения устойчивости стенок буровых выработок, вспомогательных операций. Грунт разрушают резанием, истиранием, ударами, сколом и комбинированным воздействием.
Измельченный грунт подают на поверхность двумя методами: гидравлическим (путем вымывания водой, направляемой в выработку под давлением) и сухим (сжатым воздухом или шнеком).
В основном механическое бурение ведут тремя способами: вращательным, ударно-вращательным и ударным. Для работы используют буровые станки и машины, а при незначительных объемах работ — ручные механизмы.
При вращательном способе бурения порода забоя истирается, породу режут или откалывают буровым инструментом, закрепленным на нижнем конце вращающейся штанги. Основные виды вращательного способа бурения — шнековое и роторное. Они выполняются с помощью самоходных установок или станков, применяются также электрические сверлильные машины.
Способ шнекового бурения применяется для скважин глубиной до 30 м диаметром 125-160 мм в грунтах средней крепости и в мягких. Шнековые буровые станки представляют собой металлическую раму, которая состоит из двух направляющих стоек, установленных на передвижной платформе или на полозьях. По направляющим стойкам рамы движется электродвигатель с редуктором, в шпиндель которого вставлены рабочие буровые штанги длиной 2 м. Штанги представляют собой трубы, на поверхности которых по винтовой линии наварены стальные полосы — реборды. По мере углубления скважин штанги наращивают, соединяя их между собой специальными патронами. Звенья заканчиваются рабочей частью в виде долота или лопастного резца. Грунт с помощью шнека выдается на поверхность. Производительность станков шнекового бурения — 15-100 м в смену.
Роторное бурение чаще применяется для устройства скважин диаметров до 200 мм и глубиной до 50 м в грунтах средней и большой крепости. Роторная бурильная установка состоит из ротора, сборной вышки и оборудования для промывки скважины глинистым раствором. Рабочая (ведущая) труба проходит через вкладыши круглого стола ротора, который предназначен для передачи вращения от двигателя к бурильным трубам, присоединенным к рабочей трубе. Размеры вкладышей ротора соответствуют наружному диаметру рабочей трубы, что позволяет ей одновременно с вращением перемещаться вверх и вниз.
Нижний конец бурильной трубы имеет шарошечные и лопастные долота, которые разрабатывают грунт по всей площади забоя скважины. Верхним концом рабочая труба соединена с вертлюгом. К вертлюгу присоединен шланг от насоса, подающий в бурильные трубы глинистый раствор. Рабочие и бурильные трубы поднимают и опускают канатом.
Электрическими сверлильными машинами бурят шпуры в мягких породах и породах средней крепости, а также в мерзлых грунтах. Различают электрические сверлильные машины легкие (с ручной подачей) и тяжелые (колонковые).
В ручной электросверлильной машине осевое давление создается за счет мускульной энергии бурильщика. Колонковые электросверлильные машины имеют автоматическую подачу. Буровую штангу закрепляют в патроне шпинделя. К нижнему концу электрической ручной сверлильной машины при помощи замка присоединяют резец из твердого сплава. Буровые штанги подбирают комплектно в соответствии с глубиной шпура.
При бурении ручной электрической сверлильной машиной для удаления буровой мелочи быстро извлекают сверло, не прекращая его вращения. При работе колонковыми сверлильными машинами шлам удаляют промывкой.
Ударно-вращательное бурение применяют для бурения скважин диаметром 100-200 мм и глубиной до 30 м в труднобуримых породах. Производительность станков — 10-35 м в смену. Главная особенность этого способа состоит в том, что вращение и ударное действие инструмента выполняется двумя независимыми механизмами: вращателем и пневмоударником. Пневмоударник представляет собой пневматический молоток, в котором движущийся возвратно-поступательный поршень со штоком наносит бойком удары по хвостовику коронки. Коронка при бурении может передвигаться вдоль оси пневмоударника на 20 мм.
Сжатый воздух поступает к пневмоударнику по буровым штангам. При работе станка вращатель, состоящий из электродвигателя и редуктора, приводит во вращение буровую штангу и пневмоударник, внедряющийся в грунт.
Ударное бурение ведут пневматическими бурильными молотками — перфораторами, которые бывают ручными (массой до 24 кг) и станковыми (массой до 40 кг). Последние обеспечивают бурение шпуров глубиной до 5 м. Воздух (2-4 м3/мин) подводится к перфоратору от компрессора.
Рабочий орган перфоратора — буровая головка. При бурении нетрещиноватых пород мягкой и средней крепости применяют головку с одним долотом, армированную твердыми сплавами. Двухдолотчатыми головками бурят вязкие и трещиноватые породы. Головки крестообразной формы используют для бурения пород средней крепости с незначительной трещинноватостью, а также вязких пород. Крепкие и трещиноватые породы бурят с применением крестообразных и звездообразных головок.
Перфораторные молотки по характеру очистки каналов от пыли и каменной мелочи подразделяются на «сухие» и «мокрые». Перфораторы «мокрого» типа имеют устройства для промывки канала водой, в перфораторах «сухого» типа канал продувается воздухом. Предпочтительнее мокрое бурение, так как применение воды снижает сопротивляемость породы и увеличивает стойкость головки бура из-за ее охлаждения водой и уменьшения трения о стенки канала.
ФИЗИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ БУРЕНИЯ
Основные физические способы бурения — термический и гидравлический. Есть также электрогидравлический, плазменный, ультразвуковой и некоторые другие.
При термическом способе бурения горные породы разрушаются высокотемпературными источниками тепла — открытым пламенем. Рабочим органом станка для такого бурения является термобур с огнеструйной горелкой, из которой со сверхзвуковой скоростью на забой скважины направляется газовая струя с высокой температурой. В камеру сгорания через форсунку подают смесь тонкораспыленного керосина с газообразным кислородом. Образующиеся внутри камеры газообразные продукты горения с температурой до 2000°С под действием давления внутри камеры вылетают через отверстия в днище горелки со скоростью около 2000 м/с и воздействуют на забой скважины. Горелка охлаждается водой.
Ручной термобур представляет собой металлическую штангу-кожух диаметром 30 мм, в котором имеется горелка с системой охлаждения. Керосин и газообразный кислород поступают в горелку под давлением 0,7 МПа, а вода для охлаждения — под давлением 1-1,3 МПа.
Ручными термобурами можно бурить шпуры диаметром 60 мм и глубиной 1,5-2 м, передвижными станками термического бурения — шпуры и скважины диаметром до 130 мм и глубиной до 8 м.
По сравнению с механическим термический способ бурения шпуров более эффективен и при бурении пород кристаллической структуры превышает его по производительности в 10-12 раз.
Гидравлический способ бурения используется для разработки скважины в легких суглинках и плывунах. При этом способе воду нагнетают в забой скважины через колонну труб и специальную струйную насадку, прикрепленную к нижней части колонны. Вода размывает забой, а трубы погружаются в грунт. Гидромасса, образованная размывом грунта, под давлением воды выжимается вдоль наружных стенок обсадной трубы, извлекаемой из грунта лебедкой.
Этим способом бурения можно проходить скважины глубиной до 8 м со скоростью до 1 м/мин.
svai-burenie.ru
Устройство - скважина - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Устройство - скважина
Cтраница 1
Устройство скважин для установки игл производится пневматическими перфораторами или электросверлами; устройство скважин ручным способом малопроизводительно и, как правило, не должно допускаться. [2]
Для устройства скважин глубиной 2 - 3 м и диаметром до 800 мм применяются бурильно-крановые машины на базе тракторов и автомобилей. Навесное буровое оборудование предназначено для бурения скважин в талых и мерзлых грунтах под сваи, опоры линий связи и электропередач, столбы ограждений и установки в них опорных элементов и столбов. [3]
Система устройства скважины, в которой предусматриваются изменение ее диаметра с глубиной, диаметры и длина обсадных колонн, высота подъема цементного раствора в затрубном пространстве, оборудование забоя, диаметр и глубина спуска фонтанных ( эксплуатационных) труб, а также комплекс оборудования, включающий пакеры, забойные и приустьевые клапаны ( близк. [4]
При устройстве скважины в напорном водоносном слое, уровень воды в котором находится выше поверхности земли, вода будет изливаться на поверхность земли. Такую скважину называют артезианской напорной самоизливающейся. Если вода из скважины не выходит на поверхность земли, скважина называется артезианской несамоизливающейся. [5]
При устройстве скважины 5, верхняя часть которой находится ниже горизонта стояния воды в скважинах 3 и 4, вода будет самоизливаться из скважины. [7]
При устройстве скважины в рыхлых, неустойчивых скальных и полускальных породах необходимо устанавливать фильтры. Они предохраняют скважину от занесения в нее частиц грунта из водоносного пласта. Правильность выбранной конструкции и установки фильтра в значительной степени обеспечивают надежность работы скважины. [9]
При устройстве скважин в мелкозернистых песках глубиной до 20 - 30 м можно использовать сетчатые фильтры из пластических масс, применяя одновременно обсыпку из мелкого гравия. Для этого необходимо пробурить скважину конечным диаметром 150 мм и установить фильтр диаметром 62 - 75 мм; пространство между фильтром и трубой во время подъема обсадных труб следует засыпать мелким гравием. [10]
При устройстве скважин с уширенным основанием в глинистом водоупоре в г. Кремгэс ( УССР) были получены уширенные основания диаметром 2 5 м при взрыве зарядов весом 50 кг и диаметром 3 4 м - при взрыве зарядов весом 100 кг. Сначала бурится скважина с заглублением в водоупор на глубину 1 - 3 м, обеспечивающим размещение взрывчатого вещества. Над зарядом устанавливается труба диаметром около 150мм для выброса газов в атмосферу после взрыва, а затем на 5 - 7 м поднимается обсадные трубы. После взрыва заряда скважина добуривается до низа уширения, устанавливается фильтр и проводится прокачка. [12]
При устройстве водоразборных скважин для внутренних нужд предприятия воду из скважины можно закачивать в водонапорные резервуары, располагаемые внутри здания. [14]
Страницы: 1 2 3
www.ngpedia.ru
Правила устройства скважины для воды в частном доме
Устройство водяной скважины обеспечит бесперебойное водоснабжение только что строящего объекта технической водой. Для уже действующих объектов источник станет независимым и надежным сооружением, обеспечивающим воду для питьевых нужд и хозяйственных целей. Наша компания, специализирующаяся на протяжении многих лет на возведении различных гидротехнических сооружений, выполнит комплексные работы по обустройству источников водоснабжения любой сложности.
Устройство скважины для воды начинается с приглашения на участок специалиста нашей компании из гидрогеологической службы. На месте он оценит фактические условия объекта, изучит исходящие документы и выявит все пожелания заказчика. Оборудование артезианской скважины требует более тщательной предварительной подготовки и дополнительных изысканий.
Для работ по бурению необходимо обеспечить следующие условия:
- Устройство для бурения скважин должно быть обеспечено подъездными путями к участку (желательно шириной не менее 3 м).
- Заказчик должен обеспечить доступ к сети электропитания в 220В с нормативной мощностью около 2кВт.
- Устройство скважин под воду – это площадка с параметрами 4х9 м (при бурении песчаной скважины) или размерами 4х12 м (при обустройстве артезианской скважины).
Все работы проводятся только при соблюдении технологических нормативов и действующих стандартов, а также санитарных правил и экологических норм. Устройство колодцев, скважин осуществляется с особой аккуратностью, чтобы не нарушать целостность газонов и цветников, а также фасады домов и внешнюю отделку других строений. По окончании работ на готовое гидротехническое сооружение наша компания выдает паспорт, в котором указаны данные о геологическом разрезе и диаметре источника, динамическом и статическом уровне воды и дебите, и другие технические данные.
Для того, чтобы специализированная бригада нашей компании приступила к бурению, Вам необходимо заранее заключить договор на выбранный вид услуг. Устройство скважины, стоимость работ «под ключ» и другие вопросы могут разъяснить опытные менеджеры компании.
burenienn.ru
