Понятие о цикле строительства скважин и его структуре
Цикл строительства скважины включает много видов работ, основными из которых являются следующие.
1. Подготовительные работы к строительству буровой. При этом проводится строительство подъездных путей, линий электропередач, линий связи, трубопроводов, бурение скважины на воду, выравнивание площадки и обваловка и др.
2. Строительно-монтажные работы, в процессе которых осуществляется сборка буровой, монтаж на новой точке.
3. Подготовительные работы к бурению, включающие осмотр и наладку оборудования, оснастку талевой системы, бурение и крепление шурфа, установку направления и др.
4. Проводка ствола и крепление скважины. Оборудование устья, испытание скважины на приток, сдача скважины в эксплуатацию.
5. Демонтаж буровой установки, транспортировка на новую точку, восстановление площадки, рекультивация земель.
Все эти процессы взаимосвязаны. Общая нормативная продолжительность цикла строительства представляет сумму нормативных продолжительностей упомянутых видов работ. Буровым и вышкомонтажным бригадам выдаются наряды на выполнение этих работ. В геолого-техническом наряде (ГТН) приводятся сведения о геологических условиях проходки, составе пород, зонах возможных осложнений, проектной глубине, цели и способе бурения, конструкции скважины, буровой установке, режиме бурения.
На основе ГТН, Единых норм времени на бурение (ЕНВ) и местных норм на проходку на долото и механическую скорость составляется нормативная карта, где указываются сдельная расценка на бурение скважины для данной буровой бригады.
Для оценки фактического использования времени на отдельные виды работ составляется баланс времени строительства скважины, где отмечаются и простои при выполнении предусмотренных работ, и время на ликвидацию аварий, осложнений, и простои по организационным причинам.
Анализ баланса времени позволяет выявить резервы для уменьшения непроизводительных затрат времени, увидеть важность изменения соотношения времени между спускоподъемными операциями (СПО), креплением, вспомогательными работами, механическим бурением и др.
Технико-экономические показатели и организация бурения
Для сравнения и оценки способов бурения, эффективности применения различных буровых установок, уровня технологии, режимов бурения, соответствия конструкций скважин условиям бурения, работы отдельных буровых бригад, управлений, планирования, нормирования, проектирования бурения используются различные технические и экономические показатели.
Показатели темпов бурения и строительства скважин в целом оцениваются по механической, рейсовой, технической, коммерческой и цикловой скоростям. Механическая скорость
(где h — проходка, м; t — продолжительность механического разрушения горных пород на забое или время проходки отдельного интервала, ч.)
Таким образом, Vм есть средняя скорость углубления забоя непосредственно при разрушении породы на забое долотом, она может быть определена по долоту, по интервалу, по всей скважине, буровому предприятию, компании, стране. Выделяют также текущую (мгновенную) механическую скорость
Проходка на долото является важным показателем, определяющим расход долот на бурение скважины, потребность в долотах по площади, буровому предприятию. От проходки на долото зависят число спускоподъемных операций, соответственно, выбор и изнашивание подъемного оборудования, трудоемкость бурения, возможность некоторых осложнений. Проходка на долото в большей мере зависит от абразивности пород, стойкости долот, правильности их выбора, отработки и режимов бурения.
Техническая скорость VT (в м/ст-мес) отражает в известной мере технические, технологические, нормативные возможности буровых установок, способов и режимов бурения, буровой бригады:
(где I — длина ствола скважины, м; fnp — производительное время работы буровой бригады, мес.). Оно включает все время механического бурения, СПО, крепления, нормативное время на ремонт, технически необходимые вспомогательные работы, выполняемые буровой бригадой, работы по подготовке к бурению и заканчиванию скважины и др. При разведочном бурении в производительное время иногда входит испытание скважины, если оно выполняется буровой бригадой.
Важнейшим показателем производительности буровой бригады является коммерческая (общая) скорость бурения (в м/ст-мес):
(где tк — календарное время от начала подготовительных работ к бурению до сдачи скважины в эксплуатацию (или бригадам по испытанию скважин), мес.). Плановая коммерческая скорость вычисляется с учетом плановых затрат времени на предупреждение и ликвидацию осложнений, простои из-за отсутствия энергии и пр. Фактическая коммерческая скорость вычисляется с учетом всех затрат времени буровой бригады по бурению скважины.
Коммерческая скорость характеризует производительность бурового станка и показывает количество пробуренных данным станком метров в течение месяца (30 дней). По уровню коммерческой скорости рассчитывается необходимое количество буровых бригад и станков для выполнения планового объема буровых работ и определяется мощность бурового предприятия.
Цикловая скорость (в м/ст-мес):
где tц — календарное время (в мес) от начала строительномонтажных работ до окончания демонтажа буровой установки. Цикловая скорость характеризует использование буровых установок, являющихся основными фондами. Она позволяет определить, сколько буровых установок необходимо иметь буровому предприятию, буровой компании для выполнения планового объема бурения. Общий уровень организации буровых, строительно-монтажных работ особенно четко проясняется при сравнении цикловой скорости, коммерческой и технической скоростей бурения. Чем лучше организация строительно-монтажных работ, тем ближе Vц и Vк, чем совершеннее технология бурения, меньше аварий и осложнений по вине бригады, ИТР, тем Vк ближе к Vт. При хорошей организации труда вышкомонтажные бригады могут перебазировать буровые установки за несколько часов. На разведочных площадях первичный монтаж одной буровой может занимать 2 — 3 мес, а перетаскивание и установка на новой точке — несколько недель. Меньший объем строительно-монтажных работ на каждую пробуренную скважину приходится при кустовом бурении.
Себестоимость скважин выражает в денежной форме все затраты бурового предприятия на капитальные, материальные и трудовые ресурсы.
На строительство скважины составляется смета затрат по отдельным видам цикла, в том числе на строительно-монтажные работы, бурение и крепление, испытание, а также промыслово-геофизические, топографо-геодезические, лабораторные работы. В смету также включаются накладные расходы, плановые накопления, затраты на составление проектов, дополнительные затраты.
ГЛАВА 3 СПОСОБЫ БУРЕНИЯ
Способы бурения можно классифицировать по различным признакам: по методу разрушения горных пород; типу породоразрушающего инстру-мента; виду передачи энергии долоту; взаимному положению устьев сква-жины; составу и свойствам буровых растворов; способу промывки; по це-лям бурения и назначению скважин; по конструкции скважин, положению оси скважины в пространстве и др.
Наиболее распространена классификация по способам разрушения горных пород: механический, гидромеханический, взрывной, огневой, электрогидродинамический, магнито-стрикционный и др.
При бурении скважин повсеместно применяется как наиболее эффек-тивное механическое разрушение горных пород, сочетающееся в послед-нее время с активными физико-химическими и гидродинамическими воз-действиями промывочной жидкости. Другие способы находятся в стадии поисков, разработок, испытаний. При проходке с отбором керна ледового щита Антарктиды российские специалисты успешно применили способ расплавления льда электрическим кольцевым нагревателем, а специалисты США использовали пламенные керосиновые горелки для проходки сплошным забоем.
Механическое разрушение горных пород реализовано в наиболее рас-пространенных ныне вращательном и ударном бурении скважин, которое предшествовало вращательному.
Ударное бурение подразделяется по типу бурового инструмента на ударно-штанговое и ударно-канатное, а вращательное бурение подразделя-ется по способу привода долота во вращение: на роторное — привод
с устья и бурение забойными двигателями (турбинное, бурение электробу-ром на трубах, электробуром на кабель-канате, бурение гидравлическими винтовыми забойными объемными двигателями). Методы механического разрушения горных пород применяются и в других отраслях про-мышленности, где приняты иные принципы классификации.
Дата добавления: 2019-02-22 ; просмотров: 502 ;
Подготовительные работы к бурению скважины
По окончании монтажа бурового оборудования и строительства привышечных сооружений буровая установка принимается специально созданной комиссией. Буровой мастер вместе с бригадой проверяют правильность и качество строительно-монтажных работ, опробуют оборудование. Для предупреждения возможных несчастных случаев в процессе бурения особое внимание должно быть уделено проверке безопасных условий работы.
Электрическое освещение буровой установки должно быть выполнено в соответствии с существующими нормами. На вышке устанавливаются светильники в пыленепроницаемом исполнении, пригодные для наружной установки, у превентора — во взрывоза-щищенном, а в остальных местах допускается применение светильников в открытом исполнении. Должно быть обеспечено аварийное освещение напряжением 12 В.
Оборудование должно быть исправным и безотказно работать. Приемка оборудования и сооружений оформляется соответствующим актом. Все недоделки и неисправности должны быть устранены до начала бурения.
До начала работ буровая установка укомплектовывается буровыми инструментами, долотами, обсадными трубами для кондуктора и бурильными трубами, приспособлениями малой механизации, контрольно-измерительными приборами для бурения, шурфом под ведущую трубу, необходимым запасом воды, глины и химических реагентов. На буровой установке необходимо иметь помещение для отдыха и приема пищи (в случаях невозможности обеспечения ежедневной перевозки сменных вахт к постоянному местожительству или вахтовому поселку на буровой установке должны быть помещения для их проведения и отдыха), сушилку для спецодежды, помещение для проведения анализа и подбора рецептуры бурового раствора, противопожарный инвентарь, набор ручного и вспомогательного инструмента, аптечку с медикаментами, промышленный санитарный инвентарь, а также инструк-
ции и плакаты по технике безопасности, промышленной санитарии и противопожарным мероприятиям. Запас горюче-смазочных материалов различных сортов должен храниться на буровой в закрытых емкостях, имеющих четкую надпись о наименовании хранящихся в них материалах. Скважины, бурящиеся в труднодоступных местах, должны быть обеспечены горюче-смазочными материалами на весь период бездорожья.
После принятия от строителей и монтажников наземных сооружений и оборудования буровая бригада начинает подготовительные работы для бурения. Прежде всего производится оснастка талевой системы, монтаж и опробование объекта в малой механизации (подвеска машинных ключей, установка противозатаскива-теля талевого блока под кронблок и т.п.).
Сооружение скважины начинают с установки шахтового направления для укрепления устья скважины от обвалов и размыва промывочной жидкостью. При устойчивых породах шахтовое направление устанавливают в процессе работ по сооружению вышки. Для этой цели роют шахту глубиной 4. 5 м, в которой устанавливают направление из труб. Центр направления должен совпадать с центром вышки по ее нижней раме; кроме того, направление должно быть выверено на вертикальность при помощи отвеса. После установки направления шахту засыпают битым камнем и заливают цементным раствором.
В случаях когда у поверхности залегают неустойчивые породы, бурят под направление при помощи ротора до глубины 15. 20 м. После этого в пробуренную скважину спускают направление из труб, центрируют его и заливают пространство между стенками скважины и направлением цементом. Верхний конец направления должен доходить до желоба, по которому буровой раствор, вытекающий из скважины, направляется в циркуляционную систему.
Главная задача при сооружении направления в многолетнемерз-лых рыхлых породах — предупреждение его размыва во время оттаивания. С этой целью делают шахту глубиной до 10 м сечением 2×2 или 1,5х 1,5 м в зависимости от состояния грунта. В шахту спускают и центрируют 508 или 559 мм трубу. Вокруг трубы на дно шахты насыпают и утрамбовывают слой глины толщиной 30. 40 см. Затем набрасывают нагретый на костре бут, щебень и послойно заливают цементным раствором. Послойная заливка необходима Для заполнения всех пустот между каменным материалом и создания непроницаемого для жидкости монолита. Нагретый каменный материал и теплый цементный раствор создают температурный режим, способствующий успешному процессу схватывания и твердения бутобетона, а также образованию прочного контакта между бутобетоном и направляющей трубой. В районах Западной Сибири практикуется также забивание направления с помощью электровибратора.
Для успешного ведения работ по проводке скважины (предупреждения искривления скважины, сохранения резьбовых соединений бурильных труб и т.п.) большое значение имеет отцент-рированность вышки. После оснастки талевой системы, сборки и подвески ведущей трубы приступают к центрированию вышки. Если вышка установлена правильно, то отвес совпадает с точкой пересечения диагоналей (веревочных струн, натянутых по диагонали нижней рамы вышки).
По направлению отклонения отвеса от центра устья скважины определяют, какие из ног вышки нужно поднять и положить под них подкладки, чтобы ликвидировать эксцентриситет. Для этого домкратом поднимают соответствующие ноги вышки и подводят под них подкладки. Домкраты устанавливают под приваренные к ногам вышки специальные полки. Когда скважина углублена на 40. 50 м, рекомендуется еще раз проверить отцентрирова-ние вышки.
Центр ротора также должен строго совпадать с центром вышки и центром направления. Необходимо, чтобы ротор был установлен горизонтально (проверяется уровнемером), а роторный валик — параллельно трансмиссионному валу лебедки. Кроме того, необходимо, чтобы цепное колесо на роторном валике и цепное колесо на трансмиссионном валу лебедки для передачи вращения ротору были расположены в одной вертикальной плоскости, в противном случае цепь будет часто соскакивать и рваться. Установленный на место ротор надежно укрепляется и обшивается досками.
После того как вышка отцентрирована и ротор установлен на место приступают к бурению под шурф для ведущей трубы. Шурф необходим для опускания ведущей трубы во время наращивания бурильных труб и в периоды, когда не производится бурение. Под шурф бурят турбобуром или ротором. Для забуривания под шурф турбобуром над устьем скважины предварительно собирают долото, турбобур и ведущую трубу.
На линии, соединяющей центр скважины с правой опорой вышки (со стороны мостков) на расстоянии 1,5. 2,0 м от оси скважины вырубают отверстие для шурфовой трубы. К той же опоре вышки временно на уровне 1,5. 2,0 м от пола буровой привязывают ролик и пеньковый канат диаметром 28,5 мм и длиной 12. 15 м. Забуривание под шурф производится в следующем порядке. Затаскивают турбобур с долотом в прорубленное под шурф отверстие. Корпус турбобура обвивается не менее чем тремя витками пенькового каната. При этом набегающий конец каната (по направлению вращения корпуса турбобура) должен быть привязан к опоре вышки, а сбегающий конец каната перекидывается через блочок и соединяется с контргрузом. Перемещение турбобура с ведущей трубой в вертикальном положении обеспечивается
перепусканием витков пенькового каната при сохранении соответствующего натяжения.
Для безопасного бурения шурфа с помощью турбобуров или электробура на ряде предприятий используют специальное приспособление, выполненное в виде двух кованых пластин, изогнутых по форме ведущей трубы. Пластины надевают на ведущую трубу и скрепляют между собой четырьмя болтами. В имеющиеся специальные отверстия с обеих сторон пластин продевают стальной канат, обвивают его вокруг вертлюга против часовой стрелки и крепят в зеве крюка. Крюк фиксируют стопором. При бурении под шурф ведущая труба удерживается от вращения подвесной частью талевой системы, инерции которой достаточно для гашения реактивного момента.
Шурф пробуривают глубиной 15. 16 м. Затем в шурф опускают две свинченные обсадные трубы (двухтрубку) диаметром 273 мм, верхний конец двухтрубки снабжается козырьком для облегчения завода в шурф конца ведущей трубы. При бурении под шурф ротором привод его может быть осуществлен либо через лебедку, либо через индивидуальный привод. При бурении под шурф с приводом через лебедку ротор подтаскивают к месту шурфа и устанавливают наклонно, для чего под салазки ротора со стороны мостков подкладывают доску толщиной 90 мм. Вращение ротору передают при помощи цепи, надетой на цепное колесо малой скорости барабана лебедки. При бурении под шурф при помощи индивидуального привода ротор устанавливают и укрепляют на месте бурения шурфа на расстоянии 1,5. 2,0 м от устья скважины.
До начала бурения скважины или куста (первой скважины, а при необходимости и последующих) руководством Управления буровых работ (УБР) (экспедиции) должна проводиться пусковая конференция с участием всего состава буровой бригады, руководителей Центральной инженерно-технической службы (ЦИТС), РИТС, вышечно-монтажного подразделения и УБР (экспедиции). К проведению пусковой конференции должны быть привлечены главные специалисты УБР (технологи, геологи, механики, энергетики, экономисты), а также представители общественных организаций.
Во время пусковой конференции бригада подробно знакомится с конструкцией скважины, геологическим разрезом, свойствами пород, ожидаемыми осложнениями и режимом бурения. Здесь же обсуждаются технические мероприятия, которые должны обеспечить скоростную и безаварийную проводку скважины. Бригада знакомится с особенностями работы в условиях хозрасчета. Хозрасчет бригады заключается в том, что рабочий коллектив несет полную материальную ответственность за результаты своей деятельности. Новой формой бригадного хозрасчета является коллективный подряд. Хозяйственно-плановую основу его составляет заключаемый между администрацией и буровой бригадой договор. Это двусто-
роннее соглашение, устанавливающее права и обязанности сторон, регламентирующее взаимоотношения и определяющее их ответственность в случае несоблюдения обязательств. В случае работы буровой бригады по коллективному подряду, на пусковой конференции обсуждается и подписывается договор между администрацией и буровой бригадой.
При бурении скважины более 2 мес ежемесячно должны проводиться беседы, на которых подводятся итоги работы и рассматриваются особенности технологии бурения на следующий период (1 мес). Главные механик и энергетик буровой организации или представители их служб вместе с буровым мастером до начала бурения обязаны ознакомить весь состав бригады с правилами и инструкциями новых видов оборудования и инструмента и провести дополнительный инструктаж рабочих по технике безопасности при эксплуатации этого оборудования. Результаты инструктажа должны заноситься в специальный журнал.
Бурение скважины может быть начато при наличии на буровой следующих документов:
геолого-технического наряда и профиля наклонно направленной скважины (при необходимости);
режимно-технологической карты, а при бурении скважин глубиной 3000 м и более — проекта бурения;
акта о вводе в эксплуатацию установки с разрешением на начало бурения органов Федерального горного и промышленного надзора России (Госгортехнадзора России). В отдельных случаях пуск буровой проводится на основании акта, составленного приемочной комиссией бурового предприятия без участия представителя Госгортехнадзора России;
наряда (нормативной карты) на буровые работы.
Геолого-технический наряд (ГТН) состоит из двух частей: геологической и технической.
Геологическая часть содержит следующие данные:
горизонты и глубины, на которые будет пройдена скважина, характер пород и предполагаемые углы падения пластов на протяжении всей скважины;
интервалы, которые должны буриться с отбором керна и шлама из промывочной жидкости;
глубины замера кривизны скважины, производства каротажа и других электрометрических работ;
интервалы глубин, на которых могут ожидаться нефтегазово-допроявления, осложнения, связанные с нарушениями целостности ствола; скважины, затяжки и поглощения промывочной жидкости;
плотность, вязкость, водоотдача и процент содержания песка (поинтервальное качество промывочной жидкости);
крепость проходимых пород.
Кроме того, в геологической части наряда описывается конструкция скважины. Для эксплуатационной колонны указывается способ испытания на герметичность, а также интервал прострела отверстий и их количество.
Техническая часть наряда содержит следующие указания:
тип долота и его размер;
число рейсов долотом каждого типа и размера;
число оборотов инструмента (при роторном бурении);
осевую нагрузку на долото;
режим работы буровых насосов (диаметр цилиндровых втулок, производительность и давление).
Далее приводятся указания по спускоподъемным операциям (оснастка талевой системы), число свечей лебедки. Кроме того, указываются интервалы расширения ствола скважины перед спуском колонны обсадных труб.
В верхней части ГТН даются общие данные по скважине: название месторождения; где расположена скважина; номер скважины и цель бурения; проектные глубина и горизонт. Затем приводится перечень бурового оборудования. В специальной таблице указывается, какими бурильными трубами будет буриться скважина. В процессе бурения скважины ГТН может изменяться только с соответствующего разрешения. Кроме ГТН буровой бригаде выдается инструктивно-технологическая карта, в которой приводятся рекомендации по достижению высоких технико-экономических показателей при бурении данной скважины. Эти рекомендации кроме технологических вопросов охватывают и организационные.
Первичными документами, содержащими описание всего комплекса технологического процесса бурения скважин, являются буровой журнал, диаграмма индикатора массы (веса) и суточный рапорт бурового мастера.
Буровой журнал заполняется повахтенно бурильщиками и содержит подробное изложение всех процессов, произведенных в буровой от начала до окончания бурения скважины, в хронологическом порядке. В буровой журнал подробно записывают все виды геолого-технических осложнений, встречающихся при бурении скважины, указывают применявшиеся методы борьбы с ними и расход материалов (глины, цемента и т.п.). Ежесуточно буровой мастер на основании записей в буровом журнале и диаграммы индикатора массы (веса) заполняет буровой рапорт.
Контрольные вопросы
1.Что такое скважина?
2. На какие категории делятся скважины?
3. Какие существуют способы бурения скважин?
4. Опишите схему вращательного бурения, нарисуйте порядок распо
ложения бурового инструмента, начиная от долота в скважине и кончая
кронблоком на верху вышки.
5. Из каких элементов состоит полный цикл строительства скважины?
6. Какие различают скорости бурения и как их определяют?
7. Что называется буровой установкой? Каков состав буровой установки?
8. Какие существуют методы монтажа и транспортировки несамоход
ных буровых установок?
9. Каково назначение буровых вышек? Какие существуют типы вы
шек?
10. Для чего предназначены буровые лебедки? Из каких основных уз
лов состоит буровая лебедка?
11.Для чего предназначена талевая система? Из каких элементов она
состоит?
12. Что представляет собой кронблок, талевой блок, крюк и крюко-
блок?
13. Какие канаты применяют в талевых системах буровых установок?
14. Расскажите и нарисуйте схему крестовой оснастки талевой сис
темы.
15. Какие механизмы и инструменты применяются для производства
спускоподъемных операций?
16. Каково назначение комплекса механизмов АСГТ?
17. Какие основные положения необходимо соблюдать при спускоподъ
емных операциях?
18. При помощи какого оборудования осуществляется вращательное
бурение?
19. Каково назначение и устройство роторов?
20. Каково назначение и устройство вертлюгов и буровых шлангов?
21. Какие типы буровых насосов применяются при бурении нефтяных
и газовых скважин?
22. Из каких элементов состоит обвязка буровых насосов и каково их
устройство?
23. Что понимается под силовым приводом буровых установок?
24. Какие нужно осуществлять мероприятия по охране природы и ок
ружающей среды при бурении скважин, при бурении и освоении сква
жин на море?
25. Назовите решающие факторы, определяющие схему расположения
наземных сооружений и оборудования.
26. Что обязательно нужно учитывать при любой схеме расположения
наземных сооружений и оборудования?
27. Каковы особенности расположения оборудования при сложных ус
ловиях бурения на суше?
28. Назовите особенности расположения оборудования при бурении
скважин в Западной Сибири.
29. Каковы особенности расположения оборудования при бурении на
море?
30. Какие разновидности стационарных и подвижных установок для
бурения на море вы знаете?
31. На что должно быть обращено особое внимание при приемке буро
вого оборудования и привышечных сооружений?
32. В чем заключаются подготовительные работы для бурения?
33. Для чего проводится пусковая конференция? В чем заключаете;
сущность коллективного подряда?
34. При наличии каких документов может быть начато бурение сква
жины?
35. Какие данные содержит геолого-технический наряд?
36. Какие первичные документы ведет буровая бригада? Каковы сущ
ность и содержание каждого из них?