Развитие техники и технологии строительства скважин

 

СОДЕРЖАНИЕ

           Введение                                                                                                      3

1.    Понятие о скважине                                                                                 4

2.  Развития техники по бурению скважин                                                  7

1.3   Классификация способов бурения скважин                                         17

Заключение                                                                                                20

Список литературы                                                                                   21

     

 

 

 

 

 

          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

           Бурение - процесс сооружения горной выработки цилиндрической

     формы - скважины, шпура или шахтного ствола - путём разрушения

     горных пород на забое, бурение осуществляется, как правило, в земной

     коре, реже в искусственных материалах (бетоне, асфальте и др.). В ряде

     случаев процесс бурения включает крепление стенок скважин (как правило,

     глубоких) обсадными трубами с закачкой цементного раствора в кольцевой

     зазор между трубами и стенками скважин.

           Область применения бурения многогранна:

     - поиски и разведка полезных ископаемых;

     - изучение свойств горных пород;

     - добыча жидких, газообразных и твёрдых (при выщелачивании и    

     выплавлении) полезных ископаемых через эксплуатационные скважины;

     - производство взрывных работ;

     - выемка твёрдых полезных ископаемых;

     - искусственное закрепление горных пород (замораживание, битумизация,

     цементация и др.);

     - осушение обводнённых месторождений полезных ископаемых и   

     заболоченных районов;

     - вскрытие месторождений;

     - прокладка подземных коммуникаций;

     - сооружение свайных фундаментов и др.

 

     

 

       

          1. Понятие о скважине

 

           Бурение - это процесс сооружения скважины путем разрушения горных

     пород. Скважиной называют горную выработку круглого сечения,   

     сооружаемую без доступа в нее людей, у которой длина во много раз

     больше диаметра.

           Верхняя часть скважины называется устьем, дно - забоем, боковая  

     поверхность - стенкой, а пространство, ограниченное стенкой - стволом

     скважины. Длина скважины - это расстояние от устья до забоя по оси

     ствола, а глубина - проекция длины на вертикальную ось. Длина и глубина

     численно равны только для вертикальных скважин. Однако они не

     совпадают у наклонных и искривленных скважин.

           Элементы конструкции скважин приведены на рис. 1. Начальный

     участок I скважин называют направлением. Поскольку устье скважины

     лежит в зоне легкоразмываемых пород его необходимо укреплять. В связи

     с этим направление выполняют следующим образом. Сначала бурят шурф

     колодец до глубины залегания устойчивых горных пород (4...8 м). Затем в

     него устанавливают трубу необходимой длины и диаметра, а пространство

     между стенками шурфа и трубой заполняют бутовым камнем и заливают

     цементным раствором 2.

 

Рис. 1. Конструкция скважины:

      1 - обсадные трубы; 2 - цементный камень; 3 - пласт; 4 - перфорация в

     обсадной трубе и цементном камне; I - направление; II - кондуктор;

     III - промежуточная  колонна; IV - эксплуатационная колонна.

           Нижерасположенные участки скважины - цилиндрические. Сразу за  

     направлением бурится участок на глубину от 50 до 400 м диаметром до 900

     мм. Этот участок скважины закрепляют обсадной трубой 1 (состоящей из

     свинченных стальных труб), которую называют кондуктором II.

           Затрубное пространство кондуктора цементируют. С помощью

     кондуктора изолируют неустойчивые, мягкие и трещиноватые породы,

     осложняющие процесс бурения.

           После установки кондуктора не всегда удается пробурить скважину до

     проектной глубины из-за прохождения новых осложняющих горизонтов

     или из-за  необходимости перекрытия продуктивных пластов, которые

     не планируется эксплуатировать данной скважиной. В таких случаях

     устанавливают и цементируют еще одну колонну III, называемую

     промежуточной. Если продуктивный пласт, для разработки которого

     предназначена скважина, залегает очень глубоко, то количество

     промежуточных колонн может быть больше одной.

           Последний участок IV скважины закрепляют эксплуатационной

     колонной. Она предназначена для подъема нефти и газа от забоя к устью

     скважины или для нагнетания воды (газа) в продуктивный пласт с целью

     поддержания давления в нем. Во избежание перетоков нефти и газа в

     вышележащие горизонты, а воды в продуктивные пласты пространство

     между стенкой эксплуатационной колонны и стенкой скважины заполняют

     цементным раствором.

 

 

           Для извлечения из пластов нефти и газа применяют различные методы  

     вскрытия и оборудования забоя скважины. В большинстве случаев в

     нижней части эксплуатационной колонны, находящейся в продуктивном

     пласте, простреливают (перфорируют) ряд отверстий 4 в стенке обсадных

     труб и цементной оболочке. В устойчивых породах призабойную зону

     скважины оборудуют различными фильтрами и не цементируют или

     обсадную колонну опускают только до кровли продуктивного пласта, а его

     разбуривание и эксплуатацию производят без крепления ствола скважины.

           Устье скважины в зависимости от ее назначения оборудуют арматурой   

     (колонная головка, задвижки, крестовина и др.). При поисках, разведке и

     разработке нефтяных и газовых месторождений бурят опорные,

     параметрические, структурные, поисковые разведочные,

     эксплуатационные, нагнетательные, наблюдательные и другие скважины.

           Опорные скважины закладываются в районах, не исследованных

     бурением, и служат для изучения состава и возраста слагающих их пород.

           Параметрические скважины закладываются в относительно изученных

     районах с целью уточнения их геологического строения и перспектив

     нефтегазоносности.

           Структурные скважины бурятся для выявления перспективных

     площадей и их подготовки к поисково-разведочному бурению.

           Поисковые скважины бурят с целью открытия новых промышленных   

     залежей нефти и газа.

           Разведочные скважины бурятся на площадях с установленной  

     промышленной нефтегазоносностью для изучения размеров и строения

     залежи, получения необходимых исходных данных для подсчета запасов

     нефти и газа, а также проектирования ее разработки.

 

          

 

 

           Эксплуатационные скважины закладываются в соответствии со схемой

     разработки залежи и служат для получения нефти и газа из земных недр

           Нагнетательные скважины используют при воздействии на

     эксплуатируемый пласт различных агентов (закачки воды, газа и т.д.).

           Наблюдательные скважины бурят для контроля за разработкой залежей

     (изменением давления, положения водонефтяного и газонефтяного

     контактов и т.д.).

           Кроме того, при поиске, разведке и разработке нефтяных и газовых   

     месторождений бурят картировочные, сейсморазведочные, специальные и

     другие скважины

 

1.2 Развития техники строительства скважин

 

 

           В Китае свыше 2 тыс. лет назад впервые в мировой практике вручную  

     бурились скважины (диаметром 12-15 см и глубиной до 900 м) для добычи

     соляных растворов. Буровой инструмент (долото и бамбуковые штанги)

     опускался в скважину на канатах толщиной 1-4 см, свитых из индийского

     тростника. Бурение первых скважин в России относится к 9 в. и связано с

     добычей растворов поваренной соли (Старая Русса). Затем соляные

     промыслы развиваются в Балахне (12 в.), в Соликамске (16 в.). На русских

     соляных промыслах издавна применялось ударное штанговое бурение. Во

     избежание ржавления буровые штанги делали деревянными; стенки

     скважин закрепляли деревянными трубами. В 17 в. в рукописном труде

     «Роспись, как зачать делать новая труба на новом месте» («Известия

     императорского археологического общества», 1868, т. 6, отд. 1, в. 3, с. 238-

     55) подробно описаны методы этого периода. Первый буровой колодец,

     закрепленный

    

 

 

     трубами, был пробурен на воду в 1126 в провинции Артуа (Франция),

     отсюда глубокие колодцы с напорной водой получили название

     артезианских. Развитие методов и техники бурения в России начинается с

     19 в. в связи с необходимостью снабжения крупных городов питьевой

     водой. В 1831 в Одессе было образовано «Общество артезианских

     фонтанов» и пробурены 4 скважины глубиной от 36 до 189 м. В 1831-32

     бурили скважины в Петербурге (на Выборгской стороне), в 1833 в Царском

     Селе, в Симферополе и Керчи, в 1834 в Тамбове, Казани и Евпатории, в  

     1836 в Астрахани. В 1844 была заложена первая буровая скважина для

     артезианской воды в Киеве. В Москве первая артезианская скважина