Структура производственного цикла строительства скважин
Тема 3. Организация процесса строительства скважин
Производственный процесс сооружения скважин объединяет разнообразные по назначению, трудоемкости, сложности и объему работы, которые можно условно разделить на две группы: создание материально-технических условий бурения скважин и основные работы. Организация работ каждой группы имеет свои особенности.
Работы по созданию материально-технических условий бурения скважин. Сюда относятся создание материально-технической базы нефтегазоразведки (буровой партии), подготовительные работы к строительству скважин, строительство и монтаж наземных сооружений, подготовительные работы к бурению, демонтаж наземных сооружений.
В обязательный минимум работ, без выполнения которых не разрешается начало строительства скважин на разбуриваемой площади, входят: строительство подъездных путей от магистральной дороги, жилья и культурно-бытовых объектов, складских помещений, емкостей для нефтепродуктов, мастерских, стоянок для автомашин и тракторов и др.; организация снабжения водой и электроэнергией бытовых и производственных объектов, материально-технического обеспечения и связи.
Вопрос о расположении базы должен решаться в каждом конкретном случае на основе экономических расчетов и с учетом природных факторов. Изучение их помогает размещать жилищные и производственные объекты так, чтобы создать трудящимся наиболее благоприятные условия жизни, труда и отдыха.
Основные работы. Эта группа работ включает механическое бурение, спускоподъемные операции, промывку, крепление, цементирование и испытание скважин, а также все электрометрические работы, выполняемые промыслово-геофезической службой.
Организация бурения, крепления и испытания скважин должна обеспечивать высокое качество работ. От этого зависит правильное определение глубины залегания горизонтов, падения, мощности и глубины залегания пластов, надежность геологической информации, получаемой в результате проведения исследований в скважинах, и в конечном итоге степень достоверности приращенных запасов нефти и газа.
Распределение основных и вспомогательных процессов во времени с установлением последовательности их проведения и доли каждого определяет в совокупности производственный цикл строительства скважины. Наиболее часто структура производственного цикла строительства скважины имеет следующий вид.
| Состав производственных процессов цикла строительства скважин | Структура цикла, % | |
| Эксплуатационное бурение | Разведочное бурение | |
| Подготовительные работы к строительству | 6,5 | 4,0 |
| Вышкомонтажные работы | 10,1 | 11,0 |
| Подготовительные работы к бурению | 4,4 | 1,5 |
| Бурение скважины и ее крепление | 50,5 | 50,0 |
| Испытание скважины | 24,0 | 29,5 |
| Демонтаж оборудования | 4,5 | 4,0 |
| Итого | 100 | 100 |
Длительность цикла определяется суммой продолжительности отдельных трудовых процессов. Она зависит от ряда факторов:
— природных условий (рельеф местности, глубина бурения скважин, характер разбуриваемых пород, толщина и число продуктивных горизонтов);
— уровня технической оснащенности предприятий (характер и состояние применяемой техники при проведении различных операций, наличие средств контроля за процессом бурения);
— состояния организации ведения работ (организация обслуживания, уровень квалификации работников, уровень руководства работами).
Сокращение продолжительности цикла строительства скважин имеет большое экономическое значение. Оно позволяет повысить производительность труда работников бурового предприятия, снизить себестоимость строительства (около 65 % всех затрат на строительство скважин зависят от его продолжительности), улучшить степень использования оборудования. В итоге все это обеспечивает рост прибыли предприятия и рентабельности производства.
Структура производственного цикла строительства скважины
| Этап строительства скважины | Технологический процесс |
| 1.Строительно-монтажные и подготовительные работы к бурению скважины | 1.1. Землеустроительные работы 1.2.Сооружение оснований и фундаментов, монтаж буровой установки 1.3.Строительство вспомогательных сооружений и монтаж инженерных коммуникаций 1.4.Подготовительные работы к бурению скважины · опробование смонтированного оборудования; · доставка инструмента и материалов · подготовка бурового инструмента к работе; · приготовление или доставка промывочной жидкости; · оснастка талевой системы; · проверка работоспособности КИП; · строительство шахтового направления |
| 2.Бурение скважины | 2.1. Углубление скважины (разрушение горных пород, спуско-подъёмные операции, промывка скважины) 2.2. Разобщение пластов (крепление скважины обсадной колонной, цементирование скважины) |
| 3.Заканчивание скважины | 3.1. Первичное вскрытие продуктивного пласта 3.2. Оборудование призабойной зоны пласта 3.3.Освоение скважины (вторичное вскрытие продуктивного пласта, вызов притока, интенсификация притока) 3.4. Испытание скважины (изоляция продуктивного пласта, вызов и исследование притока) (технологический процесс «испытание скважин» не всегда присутствует в полном объеме, а является необходимым при бурении разведочных скважин наряду с отбором керна в процессе бурения) |
| 4.Заключительные работы по окончании бурения и заканчивания скважины | 4.1. Демонтаж буровой установки, вспомогательных сооружений и инженерных коммуникаций 4.2. Утилизация и захоронение производственных отходов (металлолом, строительный мусор) рекультивация земельного участка (восстановление нарушенного слоя почвы) |
Скважину по акту передают на баланс заказчика (недропользователя), который несет ответственность за ее техническое состояние, в том числе после ликвидации скважины.
Углубление (проходка ствола) скважины ствола скважины осуществляется путем реализации двух технологических процессов:
Забуривание скважины начинают ведущей трубой, к нижнему концу которой присоединено долото. Ведущая труба имеет четырехгранное поперечное сечение для облегчения передачи ей вращающего момента от ротора.
По мере углубления скважины ведущая труба опускается вниз. При заглублении ведущей трубы на всю длину осуществляют наращивание, то есть присоединение бурильной трубы:
• первый раз между ведущей трубой и долотом,
Наращивание осуществляют всякий раз, когда верх ведущей трубы спускается до уровня ротора. Полученная таким образом непрерывная система бурильных труб называется бурильной колонной (бурильный инструмент).
Углубление скважины осуществляется до износа долота (об этом судят по падению механической скорости бурения). Для замены долота бурильную колонну извлекают из скважины (поднимают бурильную колонну), заменяют износившееся долото новым и спускают его в скважину.
Для сокращения продолжительности спускоподъемных операций (СПО) бурильную колонну поднимают и опускают в скважину не отдельными бурильными трубами, а свечами
Промывка скважин. Как было сказано ранее, бурение это есть процесс углубления горной выработки. Но при этом возникает одна очень большая проблема – как очистить скважину от выбуренной породы. Выбуренная порода называется шлам.
Для выноса разрушенной породы из ствола скважины применяют буровые промывочные жидкости, которые подаются специальными насосами в трубы и, выйдя из долота через специальное промывочное отверстие, подхватывают выбуренную породу, устремляются на поверхность.
Буровая промывочная жидкость проектируется так, чтобы она могла нести в себе частицы выбуренной породы, как самые большие, так и минимального размера – песок и ил.
На специальном оборудовании раствор очищается от породы и вновь устремляется на забой скважины.
Для каждого размера выбуренной породы применяется для очистки свое оборудование. Для крупных частиц – вибросито, для песка гидроциклоны, где твердая фаза отделяется от жидкости за счет центробежной силы, для очистки бурового раствора от глины применяют сепараторы – илоотделители.
Так раствор циркулирует с глубины на поверхность и снова закачивается в скважину. Такая система называется циркуляционной.
Конструкция скважин.
Расположение обсадных колонн с указанием их диаметра, глубины установки, высоты подъема закачанного цементного раствора, диаметра долот, которыми ведется бурение под каждую колонну, а иногда и других данных называется конструкцией скважины.
В скважину спускают обсадные колонны определенногоназначения: направление, кондуктор, промежуточные колонны, эксплуатационная колонна.
Направление спускается в скважину для предупреждения размыва и обрушения горных пород вокруг устья при бурении под кондуктор. Направление спускают на глубину от 5 до 130 м.
Кондукторпредназначен для разобщения верхнего интервала разреза горных пород, изоляции пресноводных горизонтов от загрязнений, монтажа противовыбросового оборудования. Кондуктор спускают на глубину 150-1500 м.
Эксплуатационной колонной крепят скважинудля разобщения продуктивных горизонтов от всех остальных пород и извлечения из скважины нефти или газа, или, наоборот для нагнетания в продуктивный горизонт воды или газа с целью поддержания пластового давления.
Промежуточные (технические) колонны необходимо спускать, если невозможно пробурить до проектной глубины без предварительного разобщения зон осложнений (проявлений, обвалов).
Принято считать, что скважина имеет одноколонную конструкцию, если в нее не спускаются промежуточные колонны, хотя спущены и направление и кондуктор. При одной промежуточной колонне скважина имеет двухколонную конструкцию. Когда имеются две и более технические колонны, скважина считается многоколонной.
Цикл строительства скважин, его структура
В цикл строительства скважины входят:
В ходе подготовительных работвыбирают место для буровой, прокладывают подъездную дорогу, подводят системы электроснабжения, водоснабжения и связи. Если рельеф местности неровный, то планируют площадку.
Монтаж вышки и оборудованияпроизводится в соответствии с принятой для данных конкретных условий схемой их размещения. Оборудование стараются разместить так, чтобы обеспечить безопасность в работе, удобство в обслуживании, низкую стоимость строительно-монтажных работ и компактность в расположении всех элементов буровой.
Различают следующие методы монтажа буровых установок: поагрегатный, мелкоблочный и крупноблочный.
При поагрегатном методе буровая установка собирается из отдельных агрегатов, для доставки которых используется автомобильный, железнодорожный или воздушный транспорт.
При мелкоблочном методе буровая установка собирается из 16. 20 мелких блоков. Каждый из них представляет собой основание, на котором смонтированы один или несколько узлов установки.
При крупноблочном методе установка монтируется из 2. 4 блоков, каждый из которых объединяет несколько агрегатов и узлов буровой.
Блочные методы обеспечивают высокие темпы монтажа буровых установок и качество монтажных работ. Размеры блоков зависят от способа, условий и дальности их транспортировки.
После этого последовательно монтируют талевый блок с кронблоком, вертлюг и ведущую трубу, присоединяют к вертлюгу напорный рукав. Далее проверяют отцентрированность вышки: ее центр должен совпадать с центром ротора.
Подготовка к бурениювключает устройство направления I (рис.) и пробный пуск буровой установки.
Процесс буренияначинают, привинтив первоначально к ведущей трубе квадратного сечения долото. Вращая ротор, передают через ведущую трубу вращение долоту.
Во время бурения происходит непрерывный спуск (подача) бурильного инструмента таким образом, чтобы часть веса его нижней части передавалась на долото для обеспечения эффективного разрушения породы.
Крепление скважины обсадными трубами и ее тампонажосуществляются согласно схемы, приведенной на рис. 1. Целью тампонажа затрубного пространства обсадных колонн является разобщение продуктивных пластов.
Хотя в процессе бурения продуктивные пласты уже были вскрыты, их изолировали обсадными трубами и тампонированием, чтобы проникновение нефти и газа в скважину не мешало дальнейшему бурению. После завершения проходки для обеспечения притока нефти игаза продуктивные пласты вскрывают вторичноперфорационным способом. После этого скважину осваивают,т.е. вызывают приток в нее нефти и газа. Для чего уменьшают давление бурового раствора на забой одним из следующих способов:
От использовавшихся прежде способов уменьшения давления бурового раствора на забой, продавливания сжатым газом и аэрации (насыщения раствора газом) в настоящее время отказались по соображениям безопасности.
Таким образом, освоение скважины в зависимости от конкретных условий может занимать от нескольких часов до нескольких месяцев.
После появления нефти и газа скважину принимают эксплуатационники, а вышку передвигают на несколько метров для бурения очередной скважины куста или перетаскивают на следующий куст.