Розвідувальне буріння

Так, тепер ніхто не закладає свердловину навмання, проте, як не дивно, певна частка ризику все-таки залишається. Не дивуйтеся: і до цього дня при закладці перші свердловини чималу роль грає «пані Удача», а остаточний вирок всім прогнозам і розрахунками виносить «майстер Долото».

Те, що ми зараз називаємо розвідувального буріння, практикується досить давно, хоча до пори до часу коректніше було б назвати цю дію розвідувальних довбанням.

В 20-і роки 19-го століття у Франції свердловини бурили для пошуку води. У 1845 році французький інженер Фовель зробив фундаментально відкриття - він знайшов спосіб, як витягати з свердловини раздолбленную породу. «Ларчик відкривався просто »- для цього потрібно було використовувати ту ж воду, для пошуків якої і вони робили перші свердловини.

В Наприкінці 50-х років 19-го століття почали бурити нафтові свердловини. Швидкість проходки в цей час становила не більше метра на добу, а глибина свердловини рідко перевищувала півкілометра.

Лише на початку 20-го століття свердловини дійсно почали бурити. Піонерами нового способу стали Бакинські промисловці, першими вже встиг роторне буріння. При обертанні долота в свердловині порода кришилась, стирається, і її уламки піднімали вгору за допомогою водних розчинів. Швидкість проходки зросла до 400-500 метрів на добу! Свердловини стали в 3-4 рази глибше.

Сучасні свердловини бурят з урахуванням досвіду всіх попередників. Порода руйнується буровим долотом, яке приєднано до бурильних трубах. У міру буріння долото зношується і його необхідно замінювати. Це дуже трудомістка операція, адже для зміни долота потрібно підняти всю колону бурильних труб, зняти зношене долото, накрутити нове і знову зробити спуск всієї колони. Діаметр долота більше діаметру бурильних труб і після того, як долото проходити пласт породи, залишається простір між бурильної трубою і пробуреної породою. Буровий розчин за допомогою потужних насосів подають в бурильні труби, він опускається вниз, а потім піднімається нагору по затрубний простору, тобто простору між бурильними трубами і пробуреної породою. Вгорі буровий розчин відчищає від вибуреного породи (шламу) і знову закачується в свердловину. Ротор - спеціальне пристрій, який на поверхні приводить в обертання бурильні труби, які у свою чергу надають обертальний рух долото.

Малюнок 1.

Сам по собі роторний інструмент досить громіздкий і вимагає частої зміни. Все це, звичайно, стримувало розвиток роторного буріння. Дійсно, куди це годилося, якщо при глибині свердловини у 4 кілометри колона бурильних труб, на яке насаджувалася долото, важила вже понад 200 тонн! Велика частина енергії витрачалася вже не на поглиблення свердловини, а на обертання самих труб.

В 1922 радянський інженер М. А. Капелюшников запропонував новий оригінальний метод буріння - турбінний. Двигун, що обертає долото, був опущений на дно свердловини. Таким чином відпала необхідність в обертанні всіх колони труб, а це, природно, сприяло більшої економії енергії.

В Надалі метод турбінного буріння неодноразово удосконалився. Сучасний турбобур - це складна машина, довжиною близько 10 метрів. Кожна ступінь турбобура - всього їх може бути близько сотні - має два диски з профільованими лопатками. Один з дисків - статор - нерухомо закріплений в корпусі турбобура. Другий - ротор - обертається. А призводить турбобур в обертання буровий розчин, який під тиском нагнітається в свердловину для вимивання залишків разбуренной породи і обтікає при цьому роторні лопатки.

Кожна секція турбобура розвиває щодо невелике зусилля. Проте їх багато, і сумарна потужність виявляється достатньою, щоб пробурити і саму тверду породу.

В Останніми роками набули поширення і електричні турбобури. Вони приводяться в дію спеціальними електромоторами малого діаметру, знову ж таки поміщається в нижньому кінці колони. Енергія підводиться до двигуна за спеціальному кабелю, розташованому всередині бурильної труби. Такий спосіб дозволяє розвивати на долоті значні зусилля, легко піддається автоматизації.

За суті, сучасна бурова установка є невелике промислове підприємство. Тут є і своя силова підстанція, і установка для отримання бурового розчину, і сама бурова вежа, на якій монтуються потужні лебідки, й інше обладнання, необхідне для спуску і підйому бурильних і обсадних труб.

Малюнок 2.

Особливе увагу при бурінні приділяють бурового розчину. Він повинен виконувати декілька завдань. Про деякі ми вже говорили: піднімати на поверхню уламки вибуреного породи, приводить в обертання турбобур, також буровий розчин охолоджує долото, яке при терті значно нагрівається. Чому в сучасному бурінні як бурового розчину не використовують просту воду, як це робили раніше? Виявляється, що вода не дуже вдало вписується в цю роль. Так, вода дійсно може виносити вибуреного породу. Але що станеться, якщо раптом процес буріння несподівано зупиниться? Таке цілком може статися, хоча це небажану явище на буровій. У цьому випадку вся вибуреного порода, яка знаходиться у воді, і яка вже прямувала вгору, почне осідати вниз і через деякий час з певної глибини засипле Міжтрубний простір, по суті, поховавши на завжди долото, турбобур і, можливо, бурильні колону. А це дуже дорогий інструмент. На даний момент є долота, вартість яких перевищує півмільйона рублів (2005 рік). А вартість колони бурильних труб може перевищувати десять мільйонів рублів. Для того, щоб таке не відбувалося застосовують не воду, а спеціальний буровий розчин. Найчастіше глинистий розчин на основі глинопорошків. Такий розчин не дає осідати вибуреного породу, і при відновленні буріння знову продовжити підйом шламу на поверхню.

До буровому розчину висувають ще одну вимогу. При бурінні глибокої свердловини на її шляху можуть зустрічатися різні пласти різного характеру (водні, нафтові, газові). Одним з головних умов буріння є забезпечення недоторканності пластів. Буровики повинні пробурити свердловину, а там вже інші фахівці розберуться який пласт їм потрібен. Уявіть собі пусте отвір діаметром 30 сантиметрів, глибиною 4 кілометри. Що станеться, якщо такий отвір загерметизувати зверху залишити напризволяще? Спочатку з різних пластів різні суміші заповнять цей простір, а потім з шару з найбільшим тиском рідина або газ витіснить інші фракції і почне проникати в інші пласти. А цими пластами можуть виявитися водні пласти, близькі до поверхні землі і нафта або газ може з'явитися в річках і озерах, а потім і в міських водопроводах. Цього, звичайно, допускати у жодному разі не можна. Тому поки йде процес буріння свердловини весь стовбур свердловини заповнений буровим розчином, який не дає вмісту зустрічаються пластів проникнути в свердловину. Для цього у бурового розчину повинна бути певна щільність, при цьому він сам не повинен тікати в пласти. Підібрати потрібну щільність бурового розчину є не простим завданням, адже на шляху свердловини як правило зустрічається багато різних пластів. І, на жаль, іноді неможливо підібрати потрібну щільність, що б тримати в рівновазі всі пласти. У цьому випадку, як правило, в свердловині передбачається, так звана проміжна колона обсадних труб. Добре буриться до певної глибини з одним параметром бурового розчину. Потім спускаються металеві обсадні труби, простір між обсадними трубами і пробуреної породою цементується так званим тампонажні розчином. Після чого продовжують буріння з іншим буровим розчином. Зрозуміло, що встановлені вище обсадні труби повинні бути більшого діаметру ніж, бурильні колона і обсадні труби, які будуть спущені нижче. Іноді потрібно встановлювати декілька проміжних колон і тоді конструкція свердловини може прийняти такий вигляд:

Малюнок 3.

Остання колона, яка спускається нижче інших, називається експлуатаційної колоною. Часто першу проміжну колону називають кондуктором.

Однак до бурових розчину пред'являється ще одна вимога, якому глинисті розчини відповідають не повною мірою. Коли долото розкриває покришку і починає проходку в колекторі, в колектор також потрапляє буровий розчин. Крім того, що він подається під великим тиском в свердловину, на колектор тисне весь стовп рідини. Адже стовп бурового розчину висотою 3-5 кілометрів теж створює значний тиск. У результаті може вийти, що частина бурового розчину потрапить в колектор біля свердловини і заб'є його пори. У підсумку біля самої свердловини колектор виявиться забрудненим і нафту не зможе легко просочуватися в свердловину. Як правило, це позначається на так званому дебіте свердловини, тобто обсязі видобутку. Якщо при правильному розтині шару дебіт міг скласти одне значення, то при неправильному, обсяг видобутку свердловини може зменшиться в декілька разів, а іноді й взагалі дорівнювати нулю. Правда, це проблема більше стосується експлуатаційних свердловин, однак і у розвідувальних свердловинах важливо довідатися показники пластів. Що б уникнути таких неприємностей останнім часом використовують різні бурові розчини, засновані не на глині. Великого поширення набули так звані біополімерние розчини. Через деякий час після розкриття пласта дані розчини розкладаються і не залишають після себе засмічень в колекторі.

Як правило, розвідувальні свердловини бурят вертикальними. Тобто без значного відхилення від місця забуріванія. Похило-спрямоване буріння зустрічається в експлуатаційному бурінні, про що ми поговоримо пізніше.

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://ngfr.ru/