ОГЛАВЛЕНИЕ 

ВВЕДЕНИЕ 

1.ОБЩИЕ  СВЕДЕНИЯ О БУРЕНИИ  СКВАЖИН 

1.1. Основные технические понятия, целевое назначение скважин 

1.2. Производственные операции бурения 

1.3. Основные технологические понятия и показатели бурения 

2.ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ  СВОЙСТВА ГОРНЫХ ПОРОД И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ПРОЦЕСС БУРЕНИЯ

2.1. Классификация горных пород по степени связности

2.2. Буримость и классификация горных пород по буримости

3.ТАМПОНИРОВАНИЕ СКВАЖИН

3.1. Производство работ по цементированию скважины при помощи двух пробок

3.2. Расчет цементирования скважин способом двух пробок

3.3. Ликвидационный тампонаж скважины

ЛИТЕРАТУРА 

 

      ВВЕДЕНИЕ

 

     В настоящее время бурение скважин, многоцелевое производство и современная  промышленность предлагает большой выбор технических средств и технологий, в которых требуется разбираться, чтобы принять правильное решение. В условиях рыночной экономики  и жесткой конкуренции между недропользователями к специалистам геологам предъявляются соответствующие требования, так как от его квалификации  и знаний, порой на уровне интуиции, может зависеть успех всего предприятия. 

     1.ОБЩИЕ  СВЕДЕНИЯ О БУРЕНИИ  СКВАЖИН 

     Буровая скважина проходит сквозь толщу горных пород, для того чтобы добраться  до желаемого объекта – залежи рудного тела, нефти, газа, водоносного горизонта и т.д. Таким образом, скважина это искусственная выемка в горном массиве пород. В то же время, имеются близкие по назначению, но иной формы выемки – горные выработки (шахты, штольни, карьеры), от которых скважина существенно отличается наименьшим объемом выемки на глубину проходки. В этом смысле она наиболее экономичная и самая быстрая по достижению объекта вскрытия. В поперечном сечении скважина имеет форму круга, так как бурение осуществляется обычно способом вращения, при этом диаметр круга очень мал по сравнению с длиной скважины это  первые сантиметры, реже десятки сантиметров при глубине бурения в сотни метров и даже несколько километров.

     Бурение, особенно глубокое - достаточно сложное  производство, требующее применения специальных технических средств, которые в комплексе именуют буровой установкой. В нее входят следующие главные узлы: буровая вышка (или мачта), энергетическое оборудование или силовой привод – двигатель, буровой станок и буровой насос. В зависимости от способа бурения  и конструкции установки подразделяются на вращательные, ударные, вибрационные, турбинные и др. По способу транспортировки они также подразделяются на стационарные, передвижные, самоходные и переносные. 

     1.1.Основные  технические понятия, целевое назначение скважин  

     Диаметр скважины определяется диаметром породоразрушающего инструмента и изменяется в пределах от 16 до 1500 мм.

     Длина ствола скважины - это расстояние от устья до забоя скважины, измеренное по ее осевой линии.  Глубина скважины это разница между  отметками устья и забоя  по шкале глубин (ось z). Достигает 12500 м.

     Элементы  скважины:

     Устье скважины – начало скважины, то есть место пересечения ее с земной поверхностью или с поверхностью горной выработки.

     Забой скважины – дно скважины

     Стенки  скважины – боковые поверхности скважины.

     Ствол скважины – пространство в недрах, занимаемое скважиной.

     По  способу разработки забоя бурение  разделяется на бескерновое и колонковое (рис. 1.1.).

     Бескерновое бурение – бурение, при котором  горная порода разрушается на всей площади забоя. Колонковое бурение – бурение, при котором горная порода разрушается по кольцевому забою с сохранением керна. Керн – колонка горной породы, образующаяся в результате кольцевого разрушения забоя скважины.

     Основные  размеры скважины – диаметры интервалов бурения в мм; диаметры наружные и внутренние колонн обсадных труб в мм; глубина интервалов скважины от устья до забоя в м; общая глубина и длина скважины от устья до забоя в м.

     Пространственное  расположение буровой скважины определяется: 1) координатами устья x, y, z; 2) направлением скважины; 3) углом наклона скважины; 4) азимутом скважины; 5) глубиной (рис. 1.2.).

     По  направлению бурения скважины, форме  ствола и их количеству скважины делятся на следующие группы: 1- вертикальные; 2- наклонные; 3- горизонтальные; 4- восстающие; 5- искривленные; 6- многоствольны 

     

     

     Буровой установкой называется комплекс, состоящий из буровой вышки (или мачты), бурового и энергетического оборудования, необходимых при бурении скважин. В зависимости от способа бурения буровые установки подразделяются на вращательные, ударные, вибрационные и др. В зависимости от транспортных средств подразделяются на стационарные, передвижные, самоходные и переносные:

     По  целевому назначению буровые скважины делятся на три основные группы: геологоразведочные, эксплуатационные и технические.

     1 – Геологоразведочные скважины :

• Картировочные
• Поисковые
• Разведочные
• Гидрогеологические
• Инженерно-геологические
• Сейсмические
• Структурные
• Опорные
• Параметрические

     2 – Эксплуатационные скважины :

• Водозаборные
• Нефтяные и газовые
• Скважины подземной газификации углей
• Скважины для добычи рассолов
• Геотехнологические скважины

     3 – Технические скважины:

• Взрывные скважины
• Стволы шурфов и шахт
• Другие

 

     1.2.Производственные  операции бурения 

     Бурение как производственный процесс состоит из ряда последовательных операций,

1. Транспортирование буровой установки на точку бурения;
2. монтаж буровой установки;
3. Собственно бурение (проходка ствола скважины), которое включает в себя:

     а) чистое бурение, т. е. непосредственное разрушение горной породы породоразрушающим инструментом на забое скважины;

     б) очистка забоя от разрушенной  породы и транспортирование ее от забоя до устья скважины. При бурении  с промывкой или продувкой, а  также при бурении шнеками  эта операция совмещается с основной — чистым бурением;

     в) спуско-подъемные операции осуществляются для  замены износившегося породоразрушающего инструмента и для подъема  керна (образцов пород).

     4. Крепление стенок скважины в  неустойчивых породах, т. е.  способных к обрушения (трещиноватые, слабосвязанные, рыхлые, сыпучие и плывуны), что может производиться двумя способами:

     а) крепление спуском в скважину обсадных колонн труб, что требует  остановки бурения;

     б) крепление промывочными жидкостями, закрепляющими стенки скважины, производимое одновременно с  бурением

     5. Испытания и исследования в  скважине (измерение искривления,  каротаж и др.

     6. Тампонирование скважин с целью  разобщения и изоляции водоносных  пластов с разным химическим  составом вод или с целью  изоляции водоносного пласта от нефтегазоносного.

     7. Установки фильтра и водоподъемника  в гидрогеологической скважине  и производство гидрогеологических  исследований (замеры уровня воды  в скважине, отборы проб воды, определение дебита скважины  с помощью пробных откачек).

     8. Предупреждение и ликвидация аварий в скважине.

     9. Извлечение обсадных труб и  ликвидация скважины после выполнения  задачи (ликвидационный тампонаж).

     10. Демонтаж буровой установки и  перемещение на новую точку  бурения

     Перечисленные рабочие операции бурения являются последовательными, т. е. могут выполняться последовательно одной и той же бригадой.

     При необходимости бурения нескольких скважин и при наличии резервных  буровых установок с целью  ускорения разведочных ·работ некоторые рабочие операции могут быть параллельными, т. е. выполняться двумя или несколькими специализированными бригадами. Так, например, буровая бригада выполняет собственно бурения и крепление скважины; монтажные бригады занимаются только транспортированием, монтажом, демонтажем буровых установок, ликвидационным тампонажем скважин; каротажная бригада занимается только каротажем и т. п. 

     1.3. Основные технологические понятия и показатели бурения 

     Показателями  бурения называются параметры, характеризующие количество и качество результатов проходки скважин. Главнейшими из них являются: скорость, стоимость 1 м пробуренной скважины, процент выхода керна, направление ствола скважины и др.

     Режимом бурения называется сочетание параметров, которые могут изменяться бурильщиком.

     Так, например, при вращательном бурении  основными параметрами режима бурения являются: 1) осевая нагрузка на породоразрушающий инструмент; 2) частота вращения бурового снаряда;

     3) качество очистного агента (воды, бурового раствора или сжатого воздуха); 4) объемный расход, т. е. объем в единицу времени очистного агента.

     Различают следующие разновидности режимов  бурения: оптимальный и специальный.

     Оптимальным режимом бурения называется сочетание параметров режима бурения, обеспечивающих максимальную скорость бурения в данных геолого-технических условиях при данном типоразмере породоразрушающего инструмента и при обеспечении требуемых качественных показателей: надлежащего направления ствола скважины и высокого выхода керна.

     Специальным режимом бурения называется сочетание специальных технологических задач. Например, взятие керна полезного ископаемого с помощью специальных технических средств, выпрямление ствола скважины, искусственное искривление скважины в заданном направлении и др. В этом случае величина скорости бурения имеет подчиненное значение.

     Рейсом  бурения называется комплекс работ, затраченных на выполнение следующих рабочих операций: 1) спуск бурового снаряда в скважину; 2) чистое бурение, т. е. углубление скважины (основная операция); 3) подъем бурового снаряда из скважины. 

 

      2.ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ГОРНЫХ ПОРОД

     И ИХ ВЛИЯНИЕ НА ПРОЦЕСС  БУРЕНИЯ 

     Горные  породы классифицируются по разным признакам. По происхождению они делятся на: магматические или изверженные; (глубинные и излившиеся); осадочные (механические или обломочные, хемогенные, органогенные); метаморфические, образовавшиеся из магматических и осадочных пород на больших глубинах под действием высоких давлений и температур.. Для бурения важны физико-механические свойства горных пород, которые определяют сопротивляемость породы разрушению, а, следовательно, производительность и затраты. Физические свойства горных пород характеризуют их физическое состояние. Из всего разнообразия физических свойств пород прямо или косвенно влияют на процесс бурения следующие: минеральный состав, степень связности, пористость, плотность, удельный вес, структура, текстура, зернистость.