Оборудование для герметизации устья скважины

Содержание

1. Способы бурения скважин                                                                                 3

1.1 Ударное бурение 3

1.2 Вращательное  бурение 5

2. Бурильная колонна. Основные элементы. Распределение нагрузки по длине бурильной колонны                                                                                                 5

2.1 Назначение  бурильной колонны                                                                      5

2.2 Состав бурильной  колонны                                                                              7    

3. Назначение буровых растворов. Технологические требования и    ограничения к свойствам буровых растворов                                                    10

3.1 Функции бурового раствора                                                                          10

3.2 Требования к буровым  растворам                                                                 10

3.3 Свойства буровых растворов                                                                         11

4. Факторы влияющие на качество цементирования скважины                      12

5. Типы буровых долот и их назначение                                                            15

5.1Типы долот для сплошного бурения                                                              15

5.2 Шарошечные долота                                                                                       15

5.3 Лопастные долота                                                                                            16

5.4 Фрезерные долота                                                                                            17

5.5 Долота ИСМ                                                                                                     18

5.6 Алмазные долота                                                                                             18

6. Оборудование для герметизации  устья скважины                                         19

6.1 Плашечные  превенторы                                                                                 20

6.2 Универсальные  превенторы                                                                          22

6.3 Вращающиеся  превенторы                                                                          24

Литература                                                                                                             25

 

 

 

 

1. Способы бурения скважин

 

Существует  разные способы бурения, но промышленное распространение получило механическое бурение. Оно подразделяется на ударное и вращательное.

1.1 Ударное  бурение

При ударном бурении в буровой инструмент входит (рисунок 1): долото (1); ударные штанги (2); канатный замок (3); На поверхности устанавливают мачту (12); блок (5); оттяжной ролик балансира (7); вспомогательный ролик (8); барабан бурового станка (11); канат (4); шестерни (10); шатун (9); балансирная рама (6). При вращение шестерен совершая движения, приподнимая и опуская балансирную раму. При опускании рамы оттяжной ролик поднимает буровой инструмент над забоем скважины. При подъеме рамы канат отпускается, долото падает в забой тем самым разрушая породу. В целях недопущения обрушения стенок скважины в нее опускают обсадную колонну. Этот способ бурения применим на небольшие глубины при бурении водяных скважин. На данный момент ударный способ для бурения скважин не применяется.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1-долото; 2 - надолотная  утяжеленная бурильная труба; 3,8 - переводник; 4 - центратор; 5 - муфтовый  переводник; 6,7 - утяжеленные бурильные  трубы;9 - предохранительное кольцо; 10 - бурильные трубы; 11 - предохранительный переводник; 12,23 - переводники штанговые, нижний и верхний; 13 - ведущая труба; 14 -редуктор; 15 - лебедка;16 - переводник вертлюга; 17 - крюк;18 -кронблок;19 - вышка;20 - талевый блок; 21 - вертлюг;22 - шланг;24 - стояк;25 - ротор;26 - шламоотделитель;27 - буровой насос;

Рисунок 1. Буровая  установка

 

1.2 Вращательное  бурение

Вращательный  бурения. Нефтяные и газовые скважины бурятся методом вращательного бурения. При таком бурении разрушение пароды происходит за счет вращение долота. Вращение долоту придает ротор находящийся на устье через колонну бурильных труб. Это называется роторным спосабом. Так же крутящий момент иногда создается при помощи двигателя (турбобура, электробура, винтового забойного двигателя ), то этот способ будит называться бурение забойным двигателем.

Турбобур – это гидравлическая турбина, приводимая во вращение с помощью нагнетаемой насосами в скважину промывочной жидкости.

Электробур – представляет из себя электродвигатель , электрический ток к нему подается к нему подается по кабелю с поверхности. Бурение скважин ведется с помощью буровой установки.

Разрушение  осуществляется с помощью долота, спускаемым на бурильных трубах, на забой. Вращательное движение придается  при помощи забойного двигателя, через колонну бурильных труб. После спуска бурильных труб с долотом в отверстие ствола ротора вставляют два вкладыша, а внутрь их два зажима, которые образуют отверстие квадратного сечения. В этом отверстие так же находится ведущая труба тоже квадратного сечения. Она воспринимает вращающий момент от стола ротора и свободно перемещается вдоль оси ротора. Все спускоподъемные операции и удержания на весу колонны бурильных труб осуществляется грузоподъемным механизмом.

 

2 Бурильная  колонна. Основные элементы. Распределение нагрузки по длине бурильной колонны

 

2.1 Назначение  бурильной колонны

Бурильная колонна является связующим  звеном между буровым оборудованием, расположенном на дневной поверхности, и скважинным инструментом (буровое  долото, испытатель пластов, ловильный инструмент и др.), используемым в рассматриваемый момент времени для выполнения какой-либо технологической операции в стволе скважины.

Функции, выполняемые  бурильной колонны , определяются проводимыми  в скважине работами. Главными из них являются следующие.

В процессе механического  бурения бурильная колонна:

• является каналом для подведения на забой энергии, необходимой для вращения долота: механической - при роторном бурении; гидравлической – при бурении с гидравлическими забойными двигателями (турбобур, винтовой забойный двигатель); электрической – при бурении электробурами (через расположенный внутри труб кабель);
• воспринимает и передает на стенки скважины (при малой текущей глубине скважины также на ротор) реактивный крутящий момент при бурении с забойными двигателями;
• является каналом для осуществления круговой циркуляции рабочего агента (жидкости, газожидкостной смеси, газа); обычно рабочий агент по внутритрубному пространству движется вниз к забою, захватывает разрушенную породу (шлам), а далее по затрубному пространству движется вверх к устью скважины (прямая промывка);
• служит для создания (весом нижней части колонны) или передачи (при принудительной подаче инструмента) осевой нагрузки на долото, воспринимая одновременно динамические нагрузки от работающего долота, частично гася и отражая их обратно на долото и частично пропуская их выше;
• может служить каналом связи для получения информации с забоя или передачи управляющего воздействия на скважинный инструмент.

• При спускоподъемных операциях бурильная колонна служит для спуска и подъема долота, забойных двигателей, различных забойных компоновок;

• для пропуска скважинных контрольно-измерительных приборов;
• для проработки ствола скважины, осуществляя промежуточных промывок с

целью удаления шламовых пробок и др.

При ликвидации осложнений и аварий, а также проведении исследований в скважине и испытании пластов бурильная колонна служит:

• для закачки и продувки в пласт тампонирующих материалов;
• для спуска и установки пакеров с целью проведения гидродинамических исследований пластов путем отбора или нагнетания жидкости;
• для спуска и установки перекрывателей с целью изоляции зон поглащений,
• укрепления зон осыпаний или обвалов, установки цементных мостов и др.;
• для спуска ловильного инструмента и работы с ним.

При бурении  с отбором керна (образца горной породы) со съемной колонковой трубой бурильная колонна служит каналом, по которому осуществляется спуск и  подъем колонковой трубы.

2.2 Состав  бурильной колонны

Бурильная колонна (за исключением появившихся в последнее время непрерывных труб) составляется из бурильных труб с помощью резьбового соединения. Соединение труб между собой обычно осуществляется с помощью специальных соединительных элементов – бурильных замков, хотя могут использоваться и беззамковые бурильные трубы. При подъеме бурильной колонны (с целью замены изношенного долота или при выполнении других технологических операций) бурильная колонна каждый раз разбирается на более короткие звенья с установкой последних внутри вышки на специальной площадке – подсвечнике или (в редких случаях) на стеллажах вне буровой вышки, а при спуске она вновь собирается в длинную колонну.

 

 

 

1 - вертлюг; 2, 3 - ствол, переводник вертлюга; 4 - ведущая труба; 5 - переводник ведущей трубы; 6 - муфта замка; 7 - бурильная труба; 8 - ниппель замка; 9 - переводник; 10 - верхняя утяжелённая бурильная труба; 11 - нижняя утяжелённая бурильная труба; 12 - долото.

Рисунок 2. Типовая компоновка бурильной колонны

Собирать и  разбирать бурильную колонну  с разборкой ее на отдельные (одиночные) трубы было бы неудобно и нерационально. Поэтому отдельные трубы предварительно (при наращивании инструмента) собираются в так называемые бурильные свечи, которые в дальнейшем (пока бурение ведется данной бурильной колонной) не разбираются.

Свеча длинной 24-26 м (при глубине бурения 5000 м и более могут использоваться бурильные свечи длиной 36-38 м с буровой вышкой высотой 53-64 м) составляется из двух, трех или четырех труб при использовании труб длиной соответственно 12, 8 и м . В последнем случае в целях удобства две 6-метровые трубы предварительно соединяются с помощью соединительной муфты в двухтрубку (колено), которая в дальнейшем не разбирается.

В составе бурильной  колонны непосредственно над  долотом или над забойным двигателем всегда предусматриваются утяжеленные  бурильные трубы (УБТ), которые, имея кратно большие, по сравнению с обычными бурильными трубами, массу и жесткость, позволяют создавать необходимую нагрузку на долото и обеспечивают достаточную жесткость низа инструмента во избежание его продольного изгиба и неуправляемого искривления ствола скважины. УБТ используются также для регулирования колебаний низа бурильной колонны в сочетании с другими ее элементами.

В состав бурильной  колонны обычно включают центраторы, калибраторы, стабилизаторы, фильтры, часто – металлошламоуловители, обратные клапаны, иногда – специальные  механизмы и устройства, такие  как расширители, маховики, забойные механизмы подачи, волноводы, резонаторы, амортизаторы продольных и крутильных колебаний, протекторные кольца, имеющие соответствующее назначение.

Для управляемого искривления ствола скважины в заданном направлении или же, напротив, для выправления уже искривленного ствола в состав бурильной колонной включают отклонители, а для сохранения прямолинейного направления ствола скважины используют специальные, нередко довольно сложные, компоновки нижней части бурильной колонны.

 

3. Назначение буровых растворов . Технологические требования и ограничения к свойствам буровых растворов

 

3.1 Функции  бурового раствора

Растворы выполняют  функции от которых зависит не только результат и скорость бурения, но и ввод скважины в эксплуатацию с максимальной продуктивностью. Успешное выполнение этих функций - обеспечивает быстрое углубление , сохранение в устойчивом состоянии ствола скважины и коллекторских свойств продуктивности данного пласта. Все эти функции зависят от взаимодействия раствора с проходимыми породами и характером взаимодействия природой и составом дисперсионной среды. По составу данной среды растворы подразделяются на три типа: растворы на водной основе; растворы на нефтяной основе и газообразные агенты. Состав бурового раствора подбирается в соответствии с типом грунта, диаметром трубопровода, протяженностью скважины и другими факторами.

3.2 Требования  к буровым растворам

Буровые растворы по применению можно расположить  в следующий ряд: аэрированная вода, буровой раствор на водной основе, буровой раствор на углеводородной основе. Однако раствор подбирают с учетом предупреждения осложнений и аварий в процессе бурения. Одними из основных требований к буровым растворам всех типов, а прежде всего к растворам на водной основе, с помощью которых буриться основной объем скважин.