Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Бурение нефтяных и газовых скважин. 3

Оглавление

Введение

(6) Цикл строительства скважин……………………………….
Общее устройство, классификация шарошечных долот.
(57) Понятие о режиме бурения и его параметрах. Разновидности режимов бурения…………………………………………………
(76) Двухступенчатое цементирование………………………..
92. Причины, классификация аварий в бурении.
Заключение……………………………………………………….
Библиографический список…………………………..

Введение

Цикл строительства скважин состоит из следующих элементов:

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.

Основной объем бурения скважин различного назначения в нефтегазодобывающей, горнодобывающей и строительной промышленности России (нефтяных, газовых, газоконденсатных, геологоразведочных, водяных, взрывных и др.) осуществляется шарошечными долотами различных типов. Шарошечные долота представляют собой наиболее универсальный породоразрушающий буровой инструмент, поскольку область их применения охватывает практически все многообразие горных пород: от очень мягких до весьма твердых. Разработанный в последние годы ассортимент шарошечных долот по своим типоразмерам способен удовлетворить самые широкие запросы потребителей.

6. Цикл строительства скважин.

Цикл строительства скважин состоит из следующих элементов:

3. Подготовительные работы к бурению. По окончанию монтажа буровой установки и строительства привышечных сооружений, 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.

31 . Общее устройство, классификация шарошечных долот.

Далее представлены краткие описание и основные технические характеристики шарошечных долот трех видов: трехшарошечные - с указанием в начале шифра долота соответствующей римской цифры - III,двухшарошечные - II и одношарошечные – I.

СХЕМА КЛАССИФИКАЦИИ

Тип	Область применения	Исполнение
М	Бурение мягких пород	С фрезерованными зубьями
МЗ	Бурение мягких абразивных пород	Со вставными твердосплавными зубками
МС	Бурение мягких пород с пропластками пород средней твердости	С фрезерованными зубьями
МСЗ	Бурение мягких абразивных пород с пропластками пород средней твердости	С фрезерованными зубьями и вставными зубками
С	Бурение пород средней твердости	С фрезерованными зубьями
СЗ	Бурение абразивных пород средней твердости	Со вставными зубками
СТ	Бурение пород средней твердости с пропластками твердых пород	С фрезерованными зубьями
Т	Бурение твердых пород	С фрезерованными зубьями
ТЗ	Бурение твердых абразивных пород	Со вставными зубками
ТК	Бурение твердых пород с пропластками крепких пород	С фрезерованными зубьями и вставными зубками
ТКЗ	Бурение твердых абразивных пород с пропластками крепких пород	Со вставными зубками
К	Бурение крепких пород	Со вставными зубками
ОК	Бурение очень крепких пород	Со вставными зубками

Для низкооборотного бурения (Н, А)	С открытой опорой шарошек	ГН	Боковая промывка
	С герметизированной опорой (У)	ГНУ	Боковая промывка
		ГАУ	Боковая промывка
		ЦГАУ	Комбинированная промывка
Для высокооборотного бурения (В)	С открытой опорой шарошек	ГВ	Боковая промывка
		ЦВ	Центральная промывка
		ЦГВ	Комбинированная промывка
		ПГВ	Боковая продувка воздухом
	С герметизированной опорой (У)	ГВУ	Боковая промывка

ТРЕХШАРОШЕЧНЫЕ ДОЛОТА

Вооружение шарошек долот типов М, МС, С, СТ и Т, предназначенных для разрушения неабразивных и малоабразивных пород, выполнено в виде фрезерованных зубьев призматической формы, имеющих различные параметры по углу заострения, высоте над корпусом шарошки и величине притупления, наплавленных зерновым твердым сплавом разной толщины. Наплавочный материал на основе окатанных спеченных, спеченных дробленых и литых дробленых карбидов вольфрама различной грануляции наносится на все поверхности зуба (боковые, торцевые и притупления), что обусловливает более высокую износостойкость вооружения и долота в целом и, как следствие, увеличение показателей его работы. Высота зубьев или твердосплавных зубков и их шаг по венцам максимальны в долотах, предназначенных для бурения в мягких породах, и минимальны в долотах для бурения очень крепких пород. У долот большого диаметра зубья могут выполняться как фрезерованными, так и литыми, составляющими единое целое с корпусом шарошки. Долота с фрезерованным вооружением для бурения мягких пород (типа М) спроектированы с максимальным смещением осей шарошек относительно оси долота и максимальным углом наклона осей шарошек к оси долота (57°) с целью усиления ударно-сдвигающего воздействия зубьев на породу.

Долота с фрезерованным вооружением для бурения пород средней твердости (типа С) спроектированы со средним смещением осей шарошек и соответствующим углом наклона осей шарошек к оси долота (54°) с целью получения, как скалывающего воздействия, так и достаточно высокого ударно-сдвигающего воздействия зубьев на породу.

Долота с фрезерованным вооружением для бурения твердых пород (типа Т) спроектированы без смещения осей шарошек с целью получения чисто ударного воздействия зуба на породу, что обеспечивает минимальный износ, характерный для "чистого" качения по забою. При конструировании шарошек используется принцип разношагового расположения зубьев на их венцах, обусловливающий снижение рейкообразования на забое скважины.

Обратные конуса шарошек с фрезерованными зубьями также наплавляются зерновым твердым сплавом, а по заказу потребителей они армируются вставными твердосплавными зубками с целью повышения износостойкости долота по диаметру. Армирование спинок лап фрезерованных долот осуществляется наплавкой козырька и набегающего ребра зерновым твердым сплавом, запрессовкой твер-досплавных зубков или комбинированно наплавкой и запрессовкой одновременно, это обеспечивает полное перекрытие спинки по высоте. Указанные конструктивные решения существенно повышают стойкость долота как от износа по диаметру, так и его работы в целом.

Для уменьшения абразивного износа корпуса шарошки по венцам и межвенцовым канавкам увеличивается глубина цементированного слоя.

ДВУХШАРОШЕЧНЫЕ ДОЛОТА

Двухшарошечные долота выпускаются ОАО "Уралбурмаш" как с фрезерованными зубьями (типов II 93 С-ЦВ, II 112 М-ЦВ, II 112 МС-ЦВ, II 112 С-ЦВ, II 132 М-ЦВ), так и со вставными твердосплавными зубками сферической формы (типа II 93 К-ЦВ).

Для подачи бурового раствора на забой скважины в корпусе долот всех типов предусмотрено центральное отверстие круглого сечения.

Опоры шарошек долот диаметром 93 мм типов С и К состоят из трех подшипников — двух скольжения и одного шарикового (замкового), опоры шарошек долот диаметром 112 мм типов М-ЦВ и С-ЦВ состоят из трех подшипников — скольжения, шарикового (замкового) и роликового; опоры шарошек долот диаметром 132 мм типа М-ЦВ состоят из трех подшипников — двух шариковых (один из них замковый) и роликового.

Все зубья и поверхности шарошек долот, образующие диаметр долота с фрезерованным вооружением, наплавлены твердым сплавом, который предохраняет их от истирания и способствует сохранению диаметра долота при бурении скважин.

ОДНОШАРОШЕЧНЫЕ ДОЛОТА

Одношарошечные долота обладают очень важным для бурения глубоких скважин положительным свойством — кратно большей мощностью лапы и шарошки, прочностью опоры и тел качения по сравнению с мощностью всех трех лап, шарошек и опор трехшарошечного долота идентичного диаметра. Такое техническое решение обеспечивает предотвращение аварий одношарошечного долота из-за выхода из строя опоры и тел качения и практически исключает оставление единственной шарошки на забое, что имеет особое значение при бурении на больших глубинах, в то время как оставление шарошек на забое при использовании трехшарошечных долот — явление частое.

Отрицательное свойство этих долот заключается в том, что они эффективны в основном при бурении абразивных пород средней твердости, поскольку сильно заостренные копытообразные зубки при соскребании породы со стенок сферического забоя скважины обеспечивают достаточно высокую механическую скорость бурения только до затупления или скола режущей кромки. Другое отрицательное свойство серийных одношарошечных долот состоит в том, что полное перекрытие забоя из-за сложного планетарного движения режущих кромок зубков относительно его полусферической поверхности происходит только после 18 — 20 полных оборотов. ОАО "Уралбурмаш" освоил производство одношарошечных долот типов I 161 СЗ-Н и 139,7; 161; 190,5; 215,9 типа СЗ-АУ. Долото I 161 СЗ-Н предназначено для бурения в абразивных породах средней твердости. Опора шарошек долота диаметром 161 мм типа СЗ состоит из трех подшипников скольжения и двух шариковых подшипников, один из которых замковый. Шарошка оснащена 64 твердосплавными зубками, которые расположены по двухзаходной спирали. Для подачи бурового раствора на забой в корпусе долота предусмотрено наклонное промывочное отверстие круглого сечения, а на корпусе .

Для подачи бурового раствора на забой в корпусе долота предусмотрено наклонное промывочное отверстие круглого сечения, а на корпусе шарошки выполнены дополнительные продольные пазы.

ОАО "Уралбурмаш" освоил производство одношарошечных развальцевателей диаметрами от 120 до 157 мм, предназначенных для развальцевания профильных перекрывателей, разработанных совместно с институтом Тат-НИПИнефть, с целью реализации технологии крепления скважин в осложненных геолого-технических условиях.

ОАО "Волгабурмаш" выпускает одношарошечные долота типа I 190,5 СЗ-АУ и I 215,9 СЗ-АУ, предназначенные для бурения абразивных пород средней твердости.

57. Понятие о режиме бурения и его параметрах. Разновидности режимов бурения.

Режим бурения – это совокупность тех факторов, которые влияют на эффективность разрушения породы, определяют интенсивность износа долота и которыми можно управлять в процессе работы долота на забое.

Оптимальный режим бурения – обеспечивает наилучшие показатели работы долота и углубления скважины (интервала).

Специальный режим бурения – обеспечивает выполнение специальных операций (набор или стабилизация угла наклона ствола скважины; предотвращение искривления ствола скважины; отбор керна; вскрытие продуктивного пласта; аварийные работы в скважине и др.).

Факторы, определяющие режим бурения, называются параметрами режима бурения.

Основные параметры режима бурения:

n Расход бурового раствора Q, м3/с (л/с) - - обеспечивает полную и своевременную очистку забоя и скважины от шлама, а также работу ГЗД.

- условие очистки забоя: Q1=qуд Fз (qуд = 0,57 – 0,65 м/с)

- условие выноса шлама: Q2 = V Fк (V = 0,4 – 0,6 м/с)

- условие работы ГЗД ;

n Осевая нагрузка на долото G, кН (тс) - создает необходимое усилие для разрушения горной породы на забое.

G = g D (g = 1,5 – 15 кН/см);

n Частота вращения долота n, с-1 (об/мин) - - оказывает влияние на скорость углубления забоя.

- низкооборотный режим n < 150 об/мин

- среднеоборотный режим n = от 150 до 450 об/мин

- высокооборотный режим n = от 450 до 750 об/мин .

n Плотность ρ, кг/м3 (г/см3) - масса единицы объема жидкости, кг/м3 (г/см3), характеризует гидростатическое давление столба жидкости в скважине и определяет гидравлические потери при циркуляции.

n и другие свойства бурового раствора.

ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ ДОЛОТА(показатели бурения скважины):

v Проходка на долото, h (м) – количество метров, пробуренных данным долотом от начала разрушения породы на забое до момента окончания его работы по углублению скважины;

v Время механического бурения, t (ч) - количество часов работы долота при разрушении породы на забое;

v Механическая скорость проходки, Vм = h / t (м/ч) – количество метров, пройденных данным долотом за единицу времени механического бурения. Мехскорость проходки характеризует интенсивность разрушения породы на забое. Изменение текущей механической скорости связано с изнашиванием долота, чередованием пород по твердости, изменением режимных параметров в процессе отработки долота. Снижение механической скорости проходки свидетельствует о необходимости подъема долота;

v Рейсовая скорость бурения, Vр = h / t+tсп (м/ч) – количество метров, пройденных данным долотом за единицу суммарного времени механического бурения, спуско-подъема долота и вспомогательных работ. Рейсовая скорость определяет темп углубления скважины. Долото, поднятое при достижении максимума рейсовой скорости, обеспечивает наиболее быструю проходку ствола скважины;

v Эксплуатационные затраты на 1 м проходки (стоимость 1 м проходки), руб/м. - (стоимость одного метра проходки) равняются сумме стоимости долота, а также всех расходов, необходимых для углубления скважины в данном интервале бурения, отнесенных к длине этого интервала. Расходы, необходимые для углубления скважины, выражаются в величине стоимости 1 часа работы буровой установки по затратам, зависящим от времени.

v Проходка за рейс долота (hр) – количество метров, пробуренных данным долотом от начала разрушения породы на забое до момента окончания его работы по углублению скважины и подъема долота на поверхность, с целью его повторного использования для бурения. Обычно для шарошечных долот h = hр. Для алмазных долот h = суммеhр.

Влияние дифференциального давления на забое скважины на механическую скорость проходки

Дифференциальное давление на забой – комплексный фактор, интегрирующий плотность и вязкость бурового раствора, режим циркуляции, соотношение геометрических размеров ствола и бурильного инструмента и т.д. Независимо от первоначальной причины его увеличение всегда сопровождается ухудшением показателей работы долот. Установлено что при прочих равных условиях механическая скорость проходки увеличивается с уменьшением дифференциального давления на забой.

Гидравлическое давление p_з= ρgz + p_кз+ p_у’, где ρ – плотность бурового раствора; z – глубина забоя; p_кз– сопротивление движению раствора в кольцевом зазоре между бурильным инструментом и стенкой скважины;

p_у’– давление на устье скажины.

По оси У – скорость механическая (м/ч), по оси Х – давление дифференциальное (МПа).

Схема влияние дифференциального давления на разрушение горной породы

1 – вдавливание клина (зубка долота);

2 – ядро всестороннего сжатия (предразрушенная порода);

3 – боковые трещины.

Давление в скважине – гидростатическое давление столба промывочной жидкости в скважине, плюс гидродинамическая составляющая от движения промывочной жидкости – Pск = Pгс + Pгд.

Влияние параметров режима бурения на стойкость (время работы) шарошечных и алмазных долот

Проходка на долото зависит от скорости разрушения породы и длительности работы его на забое, т. е. долговечности. При бурении разрушается не только порода забоя, но и вооружение самого долота, а в шарошечных долотах — также подшипники. Любое изменение параметров режима сказывается на интенсивности износа долота. По мере его износа снижается механическая скорость проходки. Наиболее интенсивно зубья изнашиваются в начале работы долота, пока площадь контакта их с породой мала, а контактное давление велико. По мере их износа и увеличения площади контакта уменьшаются контактное давление и скорость износа. Поэтому механическая скорость проходки наиболее интенсивно снижается также в начальный период работы долота на забое. Скорость износа возрастает примерно пропорционально осевой нагрузке, пока контактное давление не достигнет некоторого значения, зависящего от предела текучести материала зубьев, а при высоких скоростях вращения — от предела выносливости. При дальнейшем повышении осевой нагрузки темп прироста скорости износа существенно увеличивается. Если на первом этапе износ в основном происходит в результате истирания, то при высоком контактном давлении наблюдается объемно-усталостное (а порой — объемное) разрушение металла. Важное значение имеет характер шероховатости поверхности контакта пары зуб—порода и соотношение микротвердостей минеральных зерен породы и зуба. Чем больше шероховатость породы, тем интенсивнее износ, так как выше реальные контактные давления л местах касания зуба с выпуклостями поверхности породы. Износ особенно интенсифицируется, если микротвердость минеральных норой породы близка к микротвердости зубьев долота. Скорость износа зубьев возрастает примерно пропорционально скорости вращения долота или даже несколько быстрее, особенно при бурении в твердых породах. Последнее объясняется тем, что при бурении в твердых породах контактные давления часто близки (а иногда превышают) к пределу выносливости материала зубьев, и износ имеет объемно-усталостный характер. Чем больше скорость износа, тем меньше долговечность вооружения долота.

Большое влияние параметры режима оказывают на долговечность опор шарошечных долот. Основными причинами выхода из строя опор являются появление большого люфта в подшипниках вследствие истирания тел качения и беговых дорожек и усталостное разрушение их под воздействием больших переменных контактных напряжений. Экспериментальные исследования показали, что срок службы опор при неизменной скорости вращения долота уменьшается быстрее, чем растет осевая нагрузка. Это связано, видимо, с интенсификацией усталостного разрушения.

Экспериментальные исследования показали, что срок службы опор при неизменной скорости вращения долота уменьшается быстрее, чем растет осевая нагрузка. Это связано, видимо, с интенсификацией усталостного разрушения.

Улучшение очистки забоя от выбуренных частиц и снижение концентрации их в промывочной жидкости в призабойной зоне, достигаемое увеличением расхода жидкости и, особенно, гидравлической мощности, реализуемой и насадках гидромониторного долота, положительно сказываются на долговечности опор. И подшипники шарошек поступает менее загрязненная жидкость, и срок их службы до износа заметно возрастает.

улучшение очистки забоя, способствующее росту механической скорости проходки и долговечности долота, обеспечивает повышение проходки за рейс.

На показатели работы долота существенное влияют:

1.Удельныйрасход промывочной жидкости,

2.Скорость истечения бурового раствора из промывочных отверстий или насадок долота,

3.Форма и расположение промывочных отверстий,

4.Организация и режим течения раствора относительно забоя,

5.Показатели свойств бурового раствора.

Увеличение твердой фазы, вязкости отрицательно сказывается на показателях работы долот.

ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТЫ ДОЛОТА (показатели бурения скважины):

v Проходка на долото, h (м);

v Время механического бурения, t (ч);

v Механическая скорость проходки, Vм = h / t (м/ч);

v Рейсовая скорость бурения, Vр = h / t+tсп (м/ч);

v Эксплуатационные затраты на 1 м проходки (стоимость 1 м проходки), руб/м.

Проходка на долото (h) – количество метров, пробуренных данным долотом от начала разрушения породы на забое до момента окончания его работы по углублению скважины.

Проходка за рейс долота (hр) – количество метров, пробуренных данным долотом от начала разрушения породы на забое до момента окончания его работы по углублению скважины и подъема долота на поверхность, с целью его повторного использования для бурения.

Обычно для шарошечных долот h = hр.

Для алмазных долот h = сумме hр.

Механическая скорость проходки – количество метров, пройденных данным долотом за единицу времени механического бурения.

Мехскорость проходки характеризует интенсивность разрушения породы на забое. Изменение текущей механической скорости связано с изнашиванием долота, чередованием пород по твердости, изменением режимных параметров в процессе отработки долота. Снижение механической скорости проходки свидетельствует о необходимости подъема долота.

Рейсовая скорость бурения – количество метров, пройденных данным долотом за единицу суммарного времени механического бурения, спуско-подъема долота и вспомогательных работ.

Рейсовая скорость определяет темп углубления скважины. Долото, поднятое при достижении максимума рейсовой скорости, обеспечивает наиболее быструю проходку ствола скважины.

Эксплуатационные затраты на 1 м проходки (стоимость одного метра проходки) равняются сумме стоимости долота, а также всех расходов, необходимых для углубления скважины в данном интервале бурения, отнесенных к длине этого интервала.

Расходы, необходимые для углубления скважины, выражаются в величине стоимости 1 часа работы буровой установки по затратам, зависящим от времени.

1.Стоимость метра проходки.

2.Рейсовая скорость проходки.

3.Частота вращения.

Критерии:h → max; V_m→ max; V_p→ max; C_м→ mix;

76. Двухступенчатое цементирование.

Двухступенчатое цементирование применяют, когда по геолого-техническим причинам цементный раствор не может быть поднят на требуемую высоту в одну ступень. Целесообразно его использовать в следующих случаях: 1) при наличии зон поглощения в нижележащих пластах;

2) при наличии резко различающихся температур в зоне подъема цемент
ного раствора, вызывающих быстрое его схватывание в нижней части;

3) если на буровую нельзя одновременно вызвать большое количество це
ментировочных агрегатов; 4) при поглощении цементного раствора. При
менение двухступенчатого способа цементирования может способствовать
экономии цемента.

При двух- (иногда трех-) ступенчатом цементировании колонну цементируют в две стадии — вначале цементируют нижнюю часть колонны, затем — верхнюю часть.

Бурение нефтяных и газовых скважин. 3 📙 Контрольная → 🆔 11235