Шпаргалка по "Бурению"

 

 

 

 

 

1. Понятие о буровой скважине, ее элементы: классификация скважин по назначению.

 

Скважина – цилиндрическая горная выработка, имеющая длину во много раз больше диаметра, сооружаемая без доступа в нее человека. 

1- устье, 2 – стенка (ствол), 3 - ось, 4 – забой

Основные понятия скважины:

Устье скважины – это пересечение трассы скважины с дневной поверхностью.

Забой скважины – это дно буровой скважины перемещающийся в результате воздействия на нее порода разрушающего породо-разрушающего инструмента (ПРИ).

Стенка скважины – это боковые поверхности буровой скважины

Ось скважины  - это воображаемая линия соединяющая центры поверхностного сечения буровой скважины.

Ствол  скважины -  пространство в массиве горных пород, ограниченное контурами скважины, т.е. ее устьем, стенкой и забоем. Имеет условно цилиндрическую форму.

Обсадная колонна – это колонна соединяющая между собой обсадные трубы. Если стенки скважины сложены из устойчивых  пород,  то в скважину обсадные колонны не спускаются.

Цементаж – это цементный камень создающий герметизацию между породой и колонной труб.

 

Существует 2 способа  бурения

 

1. Безкерновое бурение – это бурение при котором горная порода разрушается по всей площади забоя представляющего собой круг
2. Колонковое бурение – это бурение при котором горная порода разрушается по кольцевому забою со столбиком выбуриваемой породы « керном».

 

Керн - колонка породы, образующаяся в результате кольцевого разрушения забоя скважины. От слова «колонка» произошло и наименование колонкового бурения.

• Классификация скважин по назначению

По назначению скважины подразделяются на добывающие, нагнетательные, специальные, вспомогательные.

 

• Добывающие скважины предназначены для добычи нефти, газа, попутных компонентов..
• Нагнетательные скважины предназначены для нагнетания в пласт различных агентов (вода, пар, газ и др.) с целью обеспечения восполнения пластовой энергии в залежи.
• Специальные – предназначены для проведения различного рода исследований как при подготовке залежей к разработке, так и в процессе разработки. Эту группу скважин подразделяют на  две подгруппы- оценочные и контрольные.
• Оценочные скважины бурят по особой технологии на разных этапах освоения и разработки месторождения с отбором керна из продуктивных пластов и проведением рационального комплекса геофизических исследований для оценки начальной, текущей и остаточной нефтенасыщенности.
• Контрольные скважины служат для контроля за процессами протекающими в пласте при разработке залежей нефти и газа. Подразделяются на наблюдательные и пъезометрические.
• Наблюдательные – предназначены для наблюдения за характером вытеснения нефти из пластов – за перемещением ВНК, изменением нефтеводонасыщенности пластов. Эти скважины бурят в пределах залежи. Э/колонну не перфорируют. Это позволяет применять нейтронные методы исследования нефтегазонасыщенности пластов.
• Пъезометрические- для проведения наблюдений за изменением в них пластового давления. ПЗ могут располагаться на залежи как за контуром, так и внутри контура нефтеносности. 
• Фонд спец. скважин создаётся за счёт целенаправленного бурения или за счёт скважин, которые уже выполнили поставленные перед ними задачи.

 

К числу вспомогательных  скважин на месторождении относятся  водозаборные и поглощающие скважины.

• Водозаборные- предназначенные для отбора воды из водонапорного горизонта с целью нагнетания ее в продуктивные пласты или использования для других нужд при разработке месторождения.
• Поглощающие (поглотительные, сбросовые) скважины используются в необходимых случаях для захоронения попутных и других промысловых вод.

 

 

2. Технологическая  схема вращающегося бурения скважины.

  При вращательном бурении разрушение пород происходит от воздействия на долото осевой нагрузки и крутящего момента. Под действием нагрузки долото внедряется в породу , а под влиянием крутящего момента  скалывает его. Характерной особенность вращательного бурения  является промывка ствола скважины или его продувка (используется редко).

   Существует 2 разновидности  вращающего бурения

- роторный способ- при роторном  бурении углубление долота в  породу происходит при вращении вдоль оси скважины вращающейся бурильной клоны

-забойным двигателем- при бурении  забойным двигателем бурильная  колонна не вращается.

 

 

 

 

 

3.Сущность, схема,  преимущества и недостатки, область  применения роторного бурения.

 

Схема роторного бурения

 

 

Преимущества:

1. высокие механические и коммерческие скорости бурения;
2. возможность бурения пород различной твердости на различной глубине;
3. небольшая металлоемкость конструкции.

Недостатки:

1. при использовании глинистого раствора возникает трудность качественного опробования водоносных пластов и их освоения, что приводит к снижению дебита скважины, требует проведения длительных и сложных работ по ее разглинизации;
2. необходимость снабжения установок водой и качественной глиной;
3. трудности бурения в породах, содержащих валунно-галечниковые включения, поглощающие промывочную жидкость;
4. трудности организации работ в зимнее время при отрицательных температурах.

• Долота для роторного бурения

• лопастные
• фрезерные
• шарошечные
• алмазные.

 

Роторный способ бурения скважин является наиболее распространенным и составляет до 80 % всего объема буровых работ. 
   Роторное бурение скважин с прямой промывкой применяется при изученном разрезе, что обеспечивает высокие скорость бурения, небольшой расход обсадных труб. Главным недостатком роторного способа с промывкой глинистым раствором является глинизация водоносного пласта и снижение вследствие этого дебита. Весьма большие трудности вызывает этот способ при бурении валуно-галечниковых отложений, а в особенности тех, которые залегают близко к поверхности. Данный недостаток при роторном бурении можно в ряде случаев устранить, при использовании в качестве промывочной жидкости специальные растворы или техническую воду, которые оказывают минимальное воздействие на стенки скважин. 
    Роторное бурение с обратной промывкой бывает эффективно для бурения скважин большого диаметра, оно обеспечивает получение больших дебитов. Скорость бурения при этом способе возрастает в 1,5-2 раза в сравнению с роторным бурением с прямой промывкой. Недостатком роторного бурения с обратной промывкой является то, что бурение возможно только в мягких породах и ограничение глубины скважины(до 200 м). 
   Бурение скважин роторным способом с продувкой имеет скорость проходки скважины в полтора-два раза превышающую этот показатель при бурении с прямой промывкой. При бурении этим способом упрощается организация работ, обеспечивается опробование и качественное вскрытие пластов. Область применения способа ограничена глубиной скважин до 200 м. Применяется оно лишь при наличии водопритоков в скважину до 3—5 л/с и в устойчивых породах. 
    Ударно-вращательное бурение при использовании пневмоударников, помогает обеспечить рост производительности работ в породах высокой и средней твердости в два раза в сравнении с вращательным бурением с продувкой, имея аналогичную область применения. Стоит отметить, что когда используются компрессоры СД 15/25, которые развивают давление до 2,5 МПа при производительности 15 м3/мин, становится возможным бурение скважины глубиной до 400—500 м. 
   Вращательное шнековое бурение бывает эффективным при сооружении скважин на небольшой глубине в мягких песчано-глинистых породах. Недостатком этого способа является ограничения по крепости пород и глубине скважины и невысокое качество информации о параметрах вскрываемого пласта. 

Вопрос 4

Особенностью технологии турбинного бурения является то, что  буровая колонна в этом случае остается неподвижной, а вращение бурового долота обеспечивается специальным  устройством, которое называется турбобуром. Турбобур находится в нижней части буровой колонны и с помощью встроенной в его конструкцию системы турбин преобразует давление бурового раствора в момент вращения долота, жестко связанного с этой системой. После выхода из турбобура буровой раствор омывает забой скважины и, как в предыдущем способе бурения, выносит продукты бурения на устье скважины. В остальном эта технология мало отличается от предыдущей. 
Разновидностью турбобуров являются электробуры, которые оборудуются асинхронными электродвигателями специальной конструкции, электроэнергия к которым подается по специальному кабелю, расположенному во внутренней полости труб буровой колонны. Момент от этого двигателя через редуктор передается буровому долоту. Сложность этой конструкции состоит в том, что буровой раствор на забой скважины должен проходить через электродвигатель и редуктор. 
Турбинное бурение эффективнее роторного при искусственном искривлении скважин, из-за повышенной гибкости секций турбобура. 
Недостатками турбобуров являются высокая чувствительность к вязкости бурового раствора и высокая частота вращения, которая приводит к повышенной разработке ствола скважины при бурении мягких пород, а также ускоренному износу ПРИ и, следовательно, к увеличению количества СПО.

5 Вопрос. Буровая установка, как совокупность сооружений: виды,назначенние сооружений.

Назначение и функциональная схема буровой установки

При механическом бурении буровая  установка выполняет три основные функции:

• грузовую, • приводную,• циркуляционную.

Классификация и общая характеристика буровых установок

По конструктивному исполнению буровые установки классифицируют на:

• стационарные; • мобильные (на базе авто, поезда и.т.); 
• морские; • для бурения с использованием гибких труб (колтюбинговые).

 

Привод буровых установок

Приводом называют двигатели, передачи (трансмиссии) и системы управления, передающие энергию исполнительным органам буровой установки. Двигатели преобразуют тепловую, электрическую или гидравлическую энергию в механическую. Передачи предназначены для соединения двигателей с исполнительными органами с целью передачи энергии и согласования параметров энергетического потока двигателя с параметрами каждого исполнительного органа. Система управления предназначена для регулирования параметров привода в ручном или автоматическом режиме в зависимости от хода технологического процесса с целью реализации оптимальных технологических параметров.

По назначениюприводы разделяют на основной и вспомогательный.

•Основнымявляется привод основных органов (лебедка, ротор, буровые насосы).

•Вспомогательный привод предназначен для привода механизмов выполняющих вспомогательные функции (механизмы циркуляционной системы, средства механизации СПО, погрузочно-разгрузочных работ и др.). Число таких механизмов и устройств в современной буровой установке достигает 30 единиц.

По конструкции приводы классифицируется в зависимости от типа используемых двигателей, способа распределения энергии, числа двигателей, а также конструкции силовой передачи (трансмиссии).

В зависимости от типа двигателей, различают приводы:

•дизельный, электрический, газотурбинный(для привода основных механизмов);

•электрический, пневматический, гидравлический(для привода вспомогательных механизмов).

6.  Буровые вышки и мачты — предназначены для спуско-подъемных операций при бурении геологоразведочных скважин на твердые полезные ископаемые.

Используется  для:

проведения  спуско-подъемных операций (СПО);

поддержания бурильной  колонны на талевой системе при  бурении с разгрузкой;

размещения  комплекта бурильных труб и утяжеленных  бурильных труб (УБТ), извлеченных из скважины;

размещения  талевой системы;

размещения  средств механизации СПО, в частности  механизмов АСП (может не устанавливаться), платформы верхнего рабочего, устройства экстренной эвакуации верхнего рабочего, вспомогательного оборудования;

размещения  системы верхнего привода (может  не устанавливаться).

Буровые вышки  подразделяются на башенные и мачтовые.

Буровые вышки

Предназначены для осуществления спуско-подъёмных  операций при бурении геологоразведочных скважин на твердые полезные ископаемые и гидрогеологических скважин с применением полуавтоматических элеваторов и бурильных свечей.

Предлагаются  буровые вышки двух видов:

 

 оборудованные маршевыми лестницами с рабочей площадкой/без рабочей площадки;

 оборудованные тоннельными лестницами с рабочей площадкой/без рабочей площадки

Буровые мачты

Предназаначены  для спуско-подъемных операций при  бурении геологоразведочных скважин  на твердые полезные ископаемые с  применением полуавтоматических элеваторов:

 

7. Талевая система состоит из неподвижного крон-блока, установленного в верхней части буровой вышки, талевого блока, соединенного с крон-блоком талевым канатом, один конец которого крепится к барабану лебедки, а другой закреплен неподвижно, и бурового крюка. Талевая система служит для уменьшения натяжения талевого каната и для снижения скорости движения бурильного инструмента, обсадных и бурильных труб.

Оснастка талевой  системы:

По мере увеличения глубины скважин вес бурильных  колонн, которые приходится спускать и поднимать, увеличивается, а максимальная скорость намотки ведущей струны талевого каната на барабан лебедки остается практически неизменной (около 20 м/с) для буровых установок разных классов. Поэтому для каждой установки применяют талевую систему со своей кратностью полиспаста от 4-х до 14. Это достигается применением различных оснасток 2X3; 3X4; ...; 7X8 (здесь первая цифра - число шкивов талевого блока, а вторая - кронблока).

Под оснасткой  талевой системы  понимается навеска  каната на шкивы кронблока и талевого блока в определенной последовательности, исключающей перекрещивание каната и трение его струн друг о друга. В настоящее время создано несколько типов оснастки. Перед тем как приступить к оснастке системы необходимо определить число шкивов в талевом блоке, тип каната, диаметр и разрывное усилие каната. Диаметр каната должен соответствовать размеру канавок шкивов талевого блока и кронблока. При бурении глубоких скважин, когда глубина еще небольшая и бурильная колонна легкая, для ускорения СПО канатом оснащают не все шкивы системы, а только часть. В дальнейшем проводят переоснастку до полного использования всех шкивов. Однако переоснастка трудоемка и не всегда целесообразна.

Оснастку стремятся  выполнить так, чтобы ведущая  струна набегала на один из средних  шкивов. В системах АСП струны каната не должны мешать спуску талевого блока с находящейся в нем свечой. Неправильно выполненная оснастка может вызвать трение канатов или закручивание талевого блока, что может привести к аварии.

Существует  два типа оснасток: параллельная, когда ось талевого блока параллельна оси кронблока, и крестовая, когда оси талевого блока и кронблока перпендикулярны. Наиболее распространена крестовая оснастка . Она имеет то преимущество, что исключает закручивание талевого блока и трение струн каната друг о друга

 

9.Назначение, схема, устройство принцип действия, общее устройство буровых насосов,  их основные параметры.

Рабочая характеристика турбины турбобура определяется частотой вращения вала , крутящим моментом М на его валу, развиваемой мощностью N, перепадом давления Ар и гидравлическим коэффициентом полезного действия и количеством бурового раствора Q, прокачиваемого через турбину. В процессе бурения вследствие изменения момента сопротивления на долоте и количества прокачиваемого раствора все параметры турбобура меняются.

Принцип действия

Так как турбобур устанавливают непосредственно  над породоразрушающим инструментом, то источником энергии и крутящего  момента является давление потока жидкости, движущейся под напором поверхностного насоса.