Способы бурения скважин

Содержание

1. Введение
2. Классификация скважин
3. Способы бурения скважин
4. Буровая установка для ремонта и освоения скважин КОРО 1-80

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Введение

    Бурение - процесс сооружения горной выработки цилиндрической формы — скважины, шпура или шахтного ствола — путём разрушения горных пород на забое. Осуществляется, как правило, в земной коре, реже в искусственных материалах (бетоне, асфальте и др.). В ряде случаев процесс включает в себя крепление стенок скважин (как правило, глубоких) обсадными трубами с закачкой цементного раствора в кольцевой зазор между трубами и стенками скважин.

    Скважина - буровая, горная выработка круглого сечения глубиной свыше 5 метров и диаметром обычно 75—300 миллиметров, проводимая с помощью буровой установки. Скважины проходят с поверхности земли и из подземных горных выработок под любым углом к горизонту. Различают начало скважины (устье), дно (забой) и ствол. Глубины скважин составляют от нескольких метров до 9 и более километров. При бурении разведочных скважин на твёрдые полезные ископаемые их диаметр обычно 59 и 76 миллиметров, на нефть и газ — 100—400 миллиметров.

    Способы бурения были разработаны еще в древние века. Они применялись при копании колодцев и тоннелей. Рассмотрим более современные способы.

Способ наклонно-направленного бурения с применением забойных двигателей был разработан в СССР и начал внедряться в 1938 году. Он появился как результат поисков новых, более рациональных и экономичных, методов добычи нефти в сложных природных условиях. Кустовые строительства скважин впервые начали применяться при освоении нефтяных месторождений Каспия. На суше кустовое бурение нашло применение с 1944 года.

    Новый этап в развитии кустового метода строительства скважин связан с началом освоения нефтяных богатств Западной Сибири.

    Впервые вопрос о возможности обнаружения залежей нефти и газа в недрах Западно-Сибирской низменности был поставлен на Уральской сессии Академии наук в 1932 году. Поиски сибирской нефти в те годы велись в не большом объёме, до недавнего времени вся территория от Уральских гор до Енисея на карте нефтяных месторождений была огромным белым пятном. Только после Великой Отечественной войны, когда стали применять методы геофизических исследований и глубокого разведочного и опорного бурения, поиски нефти дали обнадёживающие результаты.

    Вся история проведения поисково-разведочных работ на нефть и газ в пределах Западной Сибири условно делится на три периода: 1937-1948 гг., 1949-1960 гг., 1961 г. – наши дни. Для первого периода характерны рекогносцированные эпизодические исследования отдельных районов Западно-Сибирской низменности, преимущественно южных приуральских и арктических. Целью геофизического исследования явилось изучение геологического строения Западно-Сибирской низменности, а также подготовка площадей для нефтепоискового бурения.

    Во второй период на Западно-Сибирской низменности развернулись крупные комплексные работы по поиску нефти и газа. Для изучения разреза осадочного чехла низменности начали бурить глубокие скважины. В 1953 году был получен первый промышленный фонтан газа из Березовской опорной скважины, а первые реальные признаки нефти отмечены при бурении Мало-Атлымской опорной скважины.

    В результате региональных геофизических исследований проведённых в 1948-1960 годах между реками Конда – Обь и в широтном течении реки Оби, были выявлены крупные месторождения. С открытием первых нефтяных месторождений (Шаимского, Мегионского, Усть-Балукского) начался третий период в истории разведочных работ на нефть и газ Западной Сибири. К этому времени полностью подтвердились предположения о высокой перспективности центральной и северной областей Западно-Сибирской низменности в отношении нефтегазоносности. Основным препятствием при освоении и обустройстве нефтяных и газовых месторождений Западной Сибири является большая заболоченность площадей, иногда до 80-85% территории.

    В настоящее время применяют современные технологии для бурения почвы и каменных пород. Немного об этом…

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.Классификация  скважин

По назначению:

- картировочные (для изучение коренных пород, скрытыми под наносами) <50м;

- сейсморазведочные (для  закладки взрывчатого вещества) <50м;

- опорные (для изучения  геологического разреза крупных  регионов);

- параметрические (для более  детального изучения геологического  разреза);

- структурные (для тщательного  изучения структур, выбуренных из  скважин, и составления проекта  поисково-разведочного бурения на  перспективные структуры);

- поисковые (открытие новых месторождений нефти и газа);

- разведочные (на открытых  местностях с целью их оконтуривания  и сбора необходимого материала, для дальнейших разработок);

- эксплуатационные (добывающие – транспортировка нефти и газа из залежей на поверхность);

- нагнетательные (для закачки в скважины воздуха, газа или воды, для поддержания внутрипластового давления);

- законтурные и внутриконтурные;

- оценочные и наблюдательные (контроль режима работы нефтяного  пласта, проектирование режима его  эксплуатации).

По глубине и наклонности бурения:

- вертикальные (ось близка  к вертикали);

- наклонные (ось наклонена  от вертикали);

- сверхглубокие (>5000метров);

- глубокие (1000-5000метров);

- мелкие (<1000метров).

 

3.Способы бурения  скважин

Вся структура работ по проводке ствола скважины, включающая в себя комплекс наземного бурения, буровой инструмент и технологические приемы работы характеризуются:

1) по характеру разрушения  грунтового пласта:

- механический способ (силовое воздействие долота на грунтовое покрытие.):

- ударный;

- ударно-канатный;

- ударный на штангах.

- вращательный:

- роторный;

- с забойными двигателями:

- турбинный;

- с винтовыми забойными  двигателями;

- электрический;

- физический (различные физические воздействия на грунтовую поверхность, гидродинамическое, воздействие лазером);

- химический (разрытие химическим взаимодействием).

2) подводом энергии к  долоту.

3) способу удаления шлама  из скважин.

 

 

 

 

 

4.Буровая установка  для ремонта и освоения скважин  КОРО 1-80

    Установка КОРО 1-80 предназначена для спускоподъемных операций с насосно-компрессорными и бурильными трубами, фрезерования и рейбирования при ловильных работах, нагнетания технологических жидкостей в скважины при их освоении и капитальном ремонте. Она смонтирована на шасси автомобиля высокой проходимости МАЗ-537. Состоит из следующих основных узлов: лебедки, вышки с талевой системой, трансмиссии, гидросистемы и системы управления. Установка оснащена системой механизации вертикальной установки труб с частичным совмещением операций, выполняемых верхним рабочим.

    Лебедка — однобарабанная, сварной конструкции. К ребордам бочки барабана приварены цапфы вала, установленные на двух сферических роликовых подшипниках, размещенных в жесткой сварной станине. Лебедка имеет тормоза двух типов — механический и электропорошковый. Механический тормоз расположен на одном конце барабанного вала, а со стороны приводной шестерни-колеса консольно расположен ротор электропорошкового тормоза. Бочка барабана по поверхности цилиндра имеет винтовую нарезку для правильности укладки талевого каната.

    Фрикционная муфта лебедки — однодисковая, пневматическая, консольная, размещена на трансмиссионном валу. Второй конец трансмиссионного вала с помощью карданного механизма выведен за пределы станины для привода насоса, закачивающего жидкость в скважину.

    Лебедка оснащена механизмами против затаскивания талевого блока автоматического действия и пневмоостановом вращения барабана лебедки.

    Вышка — телескопическая, двухсекционная, форменной конструкции с открытой передней гранью; поднимается двумя гидравлическими домкратами. Верхняя секция выдвигается специальной лебедкой с гидроприводом через канатно-блочную систему. Балкон верхнего рабочего, шарнирно закрепленный на третьем поясе верхней секции, разворачивается с помощью полиспастной системы вокруг шарнирного крепления, одновременно с выдвижением верхней секции в рабочую позицию.

    Кронблок — пятишкивный с тремя перекрещивающимися осями.

    Талевый блок — раздвоенный, четырехшкивный; к нему подвешены сменные: трехрогий крюк для работы со штропами и укладкой труб на мостки или специальный элеватор для работы при спускоподъемных операциях, с размещением труб вертикально за «палец».

    Привод лебедки осуществляется от двигателя автомобиля через его раздаточную коробку, коробку отбора мощности, карданный вал, раздаточную коробку установки, конический редуктор, трансмиссионный вал и цилиндрическую передачу на вал барабана лебедки. От трансмиссионного вала мощность отбирается для привода насоса, а от раздаточной коробки — на ротор через редуктор и цепные передачи. Привод исполнительных органов механизации в подъемной установке — гидравлический.

    Гидросистема установки питается от двух гидронасосов. Один насос установлен на валу раздаточной коробки и питает гидромоторы катушечного вала, механизированного ключа и цилиндра трубодержателя. Второй насос работает от индивидуального электродвигателя через редуктор и приводит в движение гидроцилиндры подъема вышки, ног задней опоры, гидрораскрепителя и спайдера.

    Система управления установкой преимущественно дистанционная с использованием электрических, пневматических и гидравлических средств.

    Рабочая площадка — на рамном основании; состоит из верхней рамы с настилом из рифленого листа и нижнего основания, сваренного из труб диаметром 168 мм. Рама и основание имеют связку из несущей фермы с восемью опорами. Для повышения устойчивости площадки крайние опоры ее имеют дополнительные аутригеры, а консольный конец верхней рамы с помощью винтовых шаровых упоров упирается в соответствующие, шаровые подушки, расположенные на задней, опоре вышки.

Комплекс оборудования КОРО 1-80:

1. Автомобиль МАЗ-537.

2. Вспомогательная силовая установка.

3. Лебедка.

4. Гидроцилиндры подъема вышки.

5. Вышка.

6. Балкон верхнего рабочего.

7. Талевый блок.

8. Рабочая площадка.

9. Столовая часть противовыбросового оборудования.

10. Приемные мостки.

11. Пульт управления противовыбросовым оборудованием.

12. Передвижная дизельная электростанция.

13. Насосный блок.

14. Инструментальная тележка.

Техническая характеристика:

Номинальная грузоподъемность на крюке, кН (тН)	800(80)
Мощность привода навесного оборудования, кВт	420
Высота вышки от земли, м	30
Высота рабочей площадки, м	3,75
Проходное отверстие стола ротора, мм	360
Наибольшее давление насоса, МПа	000
Скорость передвижения рабочей установки, км/ч	30
Общая масса комплекса, т	108

 

Подъемная установка:

Грузоподъемность, т	80
Диапазон скоростей подъема крюка, м/с	0,23-1,33

 

Вышка:

Высота от земли до оси кронблока, м	30
Расстояние от оси ног задней опоры до оси скважины, м	1,5
Оснастка талевой системы	5х4 (восьмиструнная)
Диаметр талевого каната, мм	25
Наибольшая длина свечи поднимаемой колонны труб, мм	16-20
Емкость магазинов палатей для бурильных труб диаметром 73 мм (при длине свечи 18 м), м	4000

 

 

Лебедка:

Размеры бочки барабана (диаметр х длина), мм	490х750
Основной тормоз	Ленточный
Тормозные шкивы:
- количество, шт.	2
- диаметр, мм	1120
Тормозные ленты:
- количество, шт.	2
- ширина колодок, мм	2
Управление тормозом	Ручное и механическое  (дублирование-пневматическое)
Вспомогательный тормоз	Электромагнитный, порошковый
Наибольший тормозной момент, кН м	32
Напряжение питания, В	24
Мощность, кВт	1,2

 

Вышка:

Высота от земли до оси кронблока, м	30
Расстояние от оси ног задней опоры до оси скважины, м	1,5
Оснастка талевой системы	5х4 (восьмиструнная)
Диаметр талевого каната, мм	25
Наибольшая длина свечи поднимаемой колонны труб, мм	16-20
Емкость магазинов палатей для бурильных труб диаметром 73 мм (при длине свечи 18 м), м	4000

 

 

 

 

Привод установки:

Тяговый двигатель дизель-автомобиля	Д12-25А
Мощность привода, кВт	426
Габаритные размеры подъемной установки (в транспортном положении), мм	17200х3700х4700
Масса подъемной установки (в транспортном положении), кг	51700

 

Рабочая площадка:

Высота от земли, м	3,75
Размеры площадки в рабочем положением (длина х ширина), мм	4500х5000
Масса, кг	12350

 

Мостки:

Наибольшая длина укладываемой трубы, м	12
Емкость стеллажей (труб диаметром 73 мм при длине свечи 12 м), м	4000
Габаритные размеры (в транспортном положении), мм	7000х2000х6625
Масса, кг	6625

 

Насосный блок:

Шифр	НП-15А
Тип насоса	9МГр
Полезная мощность, кВт	125
Наибольшее давление, МПа	16
Наибольшая идеальная подача, дм3/с	18,15
Габаритные размеры насосного блока (в транспортном положении), мм	7800х2500х3500
Масса насосного блока, кг	9160

 

 

 

Блок противовыбросового оборудования:

Типоразмер	ОП1а-180х35
Условный проход стволовой части, мм	180
Рабочее давление, МПа	35
Условный диаметр уплотняемых труб, мм	33-127
Масса, кг	6625

 

Блок противовыбросового оборудования:

Тип	ЭД-100-Т400РК
Номинальная мощность, кВт	100
Номинальное напряжение, В	400
Ток, А	180
Дизельный двигатель:
- тип	ЯМЗ-238
- номинальная мощность, кВт	117,6
- частота вращения, с-1	33-127
Габаритные размеры электростанции, мм	6290х2435х3200
Масса, кг
- комплекса оборудования	109450
- электростанции	5650