Бурение нефтяных и газовых скважин

С конца 19 - начала 20 вв. специалисты пытались создать  электроперфоратор, В 1879 немецкий изобретатель В.Сименс сделал неудачную попытку применить электрический ток для приведения в действие бурильной машины, предназначенный для бурения шпуров при взрывных работах. В 1885 американский изобретатель Дж. Вестингауз повторил эту попытку.

Впервые скважины, пробурённые тяжёлыми бурильными молотками, были применены взамен шпуров для отбойки руды в начале 30-х гг. на подземных рудниках комбината Апатит и в Кривом Роге. С этого периода начинается создание машин для подземного бурения скважин. В середине 30-х гг. внедряется метод штангового бурения взрывных скважин, применение которого способствовало технической революции в разработке рудных месторождений большой мощности. В 1935 А.А. Миняйло сконструировал станок для вращательного бурения резцами диаметром до 150 мм в мягких породах. В конце 30-х гг. на шахтах Кривого Рога внедрено многоперфораторное бурение глубоких скважин. В 1938 А. К. Сидоренко предложено бурение погружными перфораторами, входящими в скважину. В 1949-50 на подземных рудниках в СССР испытаны буровые станки с погружными пневмоударниками (вращение пневмоударника осуществлялось с поверхности через став буровых штанг). В 1954 Новосибирским институтом горного дела и Кузнецким металлургическим комбинатом создан промышленный образец бурового станка БА-100 - первой машины, в которой рабочим телом (энергоносителем) служит воздушно-водяная смесь. После отработки эта смесь обеспечивает простое и надёжное пылеподавление при бурении. Повсеместное внедрение высокопроизводительных станков БА-100 на рудниках позволило широко распространить прогрессивную систему разработки месторождений с отбойкой руды глубокими взрывными скважинами. Эта машина явилась основой для создания в СССР серии буровых машин (в том числе бурового полуавтомата НКР-100 в 1959) для пневмоударного бурения скважин диаметром 85-100 мм и глубиной до 50 м, которыми в 50-60-х гг. выполнено свыше 50% объёмов бурения при отбойке руд. С 60-х гг. этот способ внедряется в практику бурения разведочных и глубоких эксплуатационных скважин. С 1950 в СССР на подземных рудниках Алтая разрабатываются и внедряются станки для бурения скважин шарошечными долотами, один из которых (БШ-145) выпускается серийно. В 60-е гг. 20 в. для подземного бурения скважин диаметром 60-70 мм разрабатываются вращательно-ударные буровые машины, устанавливаемые на буровых каретках, а также буровые станки с мощными бурильными молотками и независимым вращением инструмента.

Бурение скважин  для взрывных работ на карьерах начало применяться в России на железорудных предприятиях Урала в 1908. В США в начале 20 в. для бурения взрывных скважин на карьерах впервые применены ударно-канатные станки. В СССР этот способ начинает применяться с 30-х гг. и до 60-х гг. является основным в породах выше средней крепости для скважин диаметром 150-300 мм. В 1932 Свердловским заводом "Металлист" выпущены станки ударно-канатного бурения для карьеров. С 1939 в СССР осваивается вращательное бурение скважин резцами с удалением буровой мелочи шнеками. В 1943 выпущен на Урале (Богословский карьер) первый станок вращательного бурения (со шнеком, на гусеничном ходу). С 1956-57 начинаются работы по шарошечному бурению взрывных скважин на карьерах. В 1958 предложен комбинированный ударно-шарошечный буровой инструмент, использование которого возможно на станках вращательного бурения с пневматической продувкой скважин. В 1959 начат выпуск станков (СБО-1, СБО-2) огневого (термического) бурения для крепких кварцсодержащих пород. Разрушение породы при этом происходит за счёт быстрого разогрева поверхности забоя газовыми струями, вылетающими из горелки с температурой 20000С и скоростью около 2000 м/сек. В 60-е гг. разработан типовой ряд шарошечных станков (2СБШ-200, СБШ-250, СБШ-320) для бурения взрывных скважин диаметром 200-300 мм и глубиной до 30 м. Производительность станков 20-70 м в смену. Перспективны работы по созданию комбинированных термомеханических способов разрушения.

Бурение взрывных скважин на карьерах в СССР осуществляется в основном (1970) шарошечным способом (около 70% метража скважин), распространено шнековое бурение (около 20%), 10% метража скважин приходится на остальные способы бурения (пневмоударное, термическое, ударно-канатное и др.). Значительно возросли скорости бурения: сменная производительность шарошечного станка при проходке скважины диаметром 250 мм в крепких породах (известняк, доломит и т.п.) составляет 40-60 м. При подземной разработке угольных месторождений наибольшее распространение имеет бурение бурильными молотками и электросвёрлами, рудных месторождений - бурильными молотками, погружными пневмоударниками, шарошечными станками.

Развитие горной промышленности требует увеличения производительности бурения в 2-4 раза. Для этого необходимо совершенствование  механических способов бурения и  изыскание новых. Совершенствование  бурильных машин осуществляется за счёт увеличения параметров нагрузки на инструмент, механизации и автоматизации вспомогательных операций. Перспективно создание вибробуров. Разработано взрывное бурение, которое заключается в непрерывной обработке забоя скважины небольшими зарядами взрывчатого вещества, вводимыми в поток промывочного агента (воздуха или жидкости) в виде ампул (ампульное, или патронное взрывобурение) или непрерывной струи (струйное взрывное бурение). Заряды-ампулы имеют обтекаемую форму и безопасны в обращении, так как смешение невзрывчатых жидких компонентов смеси и образование взрывчатых веществ (ВВ) происходит непосредственно у забоя. Заряды твёрдых ВВ требуют для взрыва больших скоростей удара (не менее 80 м/сек). При струйном взрывобурении взрывчатая смесь из горючего и окислителя в виде плоского жидкого заряда образуется непосредственно на забое и инициируется эвтектической смесью калия и натрия, впрыскиваемой с определенной частотой. Взрывобурение скважин позволяет в 2-5 раз увеличить производительность бурения, особенно в крепких породах.

Проводятся работы по конструированию аппаратов для  создания импульсной струи, периодически выстреливаемой из сопла по забою  скважины для так называемого  гидроимпульсного бурения, а также  электроимпульсных станков, в которых  разрушение породы производится мощным электрическим разрядом.

Большой интерес  представляет механизированное бурение  вертикальных горных выработок больших  поперечных сечений (диаметром свыше 3,5 м) - шахтных стволов).

Стволопроходческий  агрегат

Стволопроходческий агрегат - комбайн для сооружения вертикальных шахтных стволов. Применяется в породах не выше средней крепости (коэффициент крепости до 8, по шкале М. М. Протодьяконова). Совмещает процессы механического разрушения пород, погрузку горной массы в подъёмные сосуды, возведение постоянного крепления ствола, водоотлив, наращивание ставов труб и т.д. Представляет собой трёхэтажный металлический каркас с размещенным на нём оборудованием. С помощью стволопроходческого агрегата типа ПД в СССР в Карагандинском угольном бассейне пройдено 4 шахтных ствола общей глубиной свыше 2150 м и один ствол в Донбассе на глубине свыше 520 м. При этом темпы проходки, достигнутые на агрегатах, составили в Караганде 133 м и в Донбассе 175 м готового ствола в месяц и были установлены мировые рекорды по производительности труда проходчиков соответственно 13,23 и 12,7 м3 готового ствола на человека в смену. Агрегат обслуживают 3 человека в смену.

Создание стволопроходческого  агрегата - качественно новый этап в развитии техники сооружения шахтных стволов, т.к. позволяет в 5-6 раз повысить производительность труда рабочих, устранить тяжёлый физический труд, обеспечить высокую степень безопасности ведения горных работ и улучшить санитарно-гигиенические условия. Первый стволопроходческий агрегат создан в СССР в 1952

Успехи в создании эффективных средств и способов бурения базируются на изучении физико-механических свойств разрушаемых пород, механизма  разрушения породы при различных  способах и режимах бурения. В  СССР проводятся фундаментальные работы в области изучения и определения базовых физических свойств горных пород для оценки эффективности основных процессов разрушения пород при бурении.

Заключение

Более 152 миллионов  рублей капитальных вложений выделило в четвертом квартале нынешнего года ОАО "ЛУКОЙЛ" на организацию буровых работ в нефтяной компании КОМИТЭК.

Это позволило  уже в декабре начать бурение  эксплуатационной скважины на Харягинском  месторождении (расположено в Ненецком автономном округе) и поисковой скважины на Южно-Кедровской площади (Войвожский нефтегазоносный район Республики Коми).

В основу организации  буровых работ положена принятая в ЛУКОЙЛе схема концентрации организационных, технических и  технологических функций на всех этапах строительства скважин в  одной производственной структуре. Эти функции передаются дочернему предприятию "ЛУКОЙЛ - Бурение". А в Усинске на базе компании "Комибур" формируется филиал дочерней структуры, который получил наименование "ЛУКОЙЛ - Бурение - Коми". В его функции будет входить выполнение всего комплекса работ - вышкостроение, бурение, освоение, обустройство разведочных и эксплуатационных скважин на всей территории деятельности ОАО НК "КОМИТЭК" и ЗАО "Нобель Ойл". Предполагается завершить подготовку технико-экономического обоснования Соглашения о разделе продукции на пермокарбоновой залежи Усинского месторождения. Здесь уже в будущем году планируется пробурить 12 тыс. метров горных пород, построить восемь скважин. В 2001 году объемы бурения на залежи увеличатся в три раза, а количество сданных эксплуатационных скважин дойдет до 25. В 2002 году компания намерена пробурить здесь 42 тыс. метров и сдать в эксплуатацию 28 новых скважин.

Для расширения ресурсной базы непосредственно  на территории Республики Коми уже  в двухтысячном году будут развернуты обширные геологоразведочные работы. Силами вновь созданных шести буровых бригад намечено начать глубокое разведочное бурение на Южно-Кедровской, Нижне-Ордымской, Южно-Сойвинской (юг республики), Восточно-Мастеръельской, Западно-Сынатысской, Северо-Сынатысской, Центрально-Возейской (Усинский нефтегазоносный район) перспективных структурах. Здесь руководство компании ожидает получить прирост запасов в объеме девяти миллионов тонн нефти. Планом на 2003 год предусмотрено пробурить 90,2 тысячи погонных метров горных пород в эксплуатационном и разведочном бурении. На эти цели выделяется 231 миллион рублей. На территории Республики Коми будут задействованы семь буровых бригад, на территории Ненецкого автономного округа - три бригады.

На сегодняшний  день очень выгодное предложение собственная скважина это оптимальное решение проблемы водоснабжения. Владельцам собственных домов и садоводам - любителям требуется много воды. Это совсем не обязательно должна быть вода из водопровода. Идеальным решением является собственная скважина, в которую устанавливается защищенный от замерзания скважинный насос, который работает очень тихо и надежно.

Список  литературы

Иоаннесян Р.А., Основы теории и техники турбинного бурения, М-Л., 1953;

Лисичкин С.М., Очерки по истории развития отечественной нефтяной промышленности, М.-Л., 1954; Разведочное колонковое бурение, М., 1957;

Федюкин В.А., Проходка шахтных стволов и скважин  бурением, М., 1959; Огневое бурение  взрывных скважин, М., 1962;

Волков С.А., Сулакшин С.С., Андреев М.М., Буровое дело, М., 1965;

Куличихин Н.И., Воздвиженский Б.И., Разведочное  бурение, М., 1966;Техника бурения при  разработке месторождений полезных ископаемых, М., 1966;

Вадецкий Ю.В., Бурение нефтяных и газовых скважин, М., 1967;

Ханмурзин И.И., Бурение на верхнюю мантию, М., 1967; Техника горного дела и металлургии, М., 1968;

Скрыпник С.Г., Данелянц С.М., Механизация в автоматизация  трудоёмких процессов в бурении, М., 1968;

Арш Э.И., Виторт Г.К., Черкасский Ф.Б., Новые методы дробления  крепких горных пород. К., 1966.

Для подготовки данной работы были использованы материалы  с сайта http://www.5ka.ru