Лекция №2. Искривление скважин и направленное бурение

Классификация способов бурения

Классификация способов бурения на нефть и газ приведена на рис. 2.

 

 

 

Рисунок 2 Классификация способов бурения скважин на нефть и газ.

 

По способу воздействия на горные породыразличают 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 способыбурения подразделяются наударное и вращательное.

При ударном бурении разрушение горных пород производится долотом 1, подвешенным на канате (рис. 3). Буровой инструмент включает также ударную штангу 2 иканатный 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.

 

Рис. 3 Схема ударного бурения

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 внее опускают желонку, похожую на длинное ведро склапаном 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 клапанзакрывается, 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 прибурении нефтяных игазовых 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.

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 вращатель ного движения использован винтовой механизм.

По характеру разрушения горных пород на забоеразлича­ют сплошное и колонковое бурение. При сплошномбурении разрушение пород производится по всей площади забоя. Колонко­воебурение 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 долотаклассифицируются на три типа:

1) долота режуще-скалывающего действия, разрушающие по­
роду лопастями (лопастные долота);

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

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

Контрольные вопросы:

1. Что такое скавжина?
2. Какие способы бурения существуют?
3. Классификация способов бурения?

При бурении вертикальных скважин вращательным способом часто встречается самопроизвольное искривление скважин, т.е. откло­нение их ствола от вертикального. Искривление вертикальных скважин влечет за собой ряд проблем: нарушение запланированной сетки разработки нефтяных и газовых месторождений, повышенный износ бурильных труб, ухудшение качества изоляционных работ, не­возможность использования штанговых насосов при эксплуатации скважин и т.д.

Причинами искривления скважин являются геологические, технические и технологические факторы. К геологическим - относятся наличие в разрезе скважин крутопадающих пластов; частая смена по­род различной твердости; наличие в породах, через которые проходит скважина, трещин и каверн. Техническими факторами, способствую­щими искривлению скважин, являются несовпадение оси буровой вышки с центром ротора и осью скважины; наклонное положение стола ротора; применение искривленных бурильных труб и т.д. К техноло­гическим факторам, обуславливающим искривление скважин, относятся создание чрезмерно высоких осевых нагрузок на долото; несоответствие типа долота, количества и качества промывочной жид­кости характеру проходимых пород.

В соответствии с перечисленными факторами принимаются меры но предотвращению искривления скважин. В сложных геологи­ческих условиях применяется особая компоновка низа бурильной колонны, включающая калибраторы и центраторы. Кроме того, необ­ходимо:

- монтаж оборудования проводить в соответствии с техническими условиями;

- тип долота выбирать соответственно типу пород;

- снижать нагрузку на долото и т.д.