Что такое буровая скважина. Что такое бурение на воду и какие бывают скважины

Владимир Хомутко

Время на чтение: 5 минут

А А

Что представляет собой нефтяная скважина?

Без нефтепродуктов сложно себе представить современную жизнь. Делаются они из нефти, которую добывают с помощью особых горных выработок. Многие из нас слышали термин «нефтяная скважина», но вряд ли все знают, что это на самом деле такое. Давайте попробуем разобраться, что собой представляет это сооружение, и какими они бывают.

Скважиной называется горная выработка цилиндрической формы, чей диаметр во много раз меньше общей длины её ствола (глубины).

Помимо скважины, есть еще такие горные выработки, как колодец и шахта. В чем их отличие от рассматриваемого нами определения? На само деле, все довольно просто. В шахту или колодец человек может попасть, а в скважину – нет. Таким образом, дополнительное определение этого сооружения таково – горная выработка, схема и форма которой исключает доступ в неё человека.

Верхнюю часть такой выработки называют устьем, а нижнюю часть – забоем. Уходящие вниз стенки образуют так называемый ствол.

Всем известно, что скважины делают при помощи бурения. Однако сказать, что их просто бурят было бы неверно. Эти капитальные сооружения, сложные в своем строении, под землей скорее строят, в связи с чем они относятся к основным средствам организации, а затраты на их бурение и обустройство являются капитальными вложениями.

Строительство нефтяных и газовых скважин

Конструкция скважины выбирается на этапе проектирования и должна отвечать следующим требованиям:

• конструкция должна предоставлять возможность свободного доступа к забою геофизических приборов и глубинного оборудования;
• конструкция должна не допускать обрушения стенок ствола;
• также она должна обеспечивать надежное разделение друг от друга всех проходимых пластов и не допускать перетекания флюидов из пласта в пласт;
• в случае необходимости, конструкция этой выработки должна давать возможность герметизировать её устье в случае возникновения такой необходимости.

Строительство и монтаж нефтяных и газовых скважин проводится следующим образом:

1. Первым делом бурится начальный ствол большого диаметра. Его глубина составляет около 30-ти метров. Затем в пробуренное отверстие опускается металлическая труба, которую называют направлением, а окружающее её пространство уставляется специальными обсадными трубами и цементируется. Задача направления – предотвратить размывание верхнего почвенного слоя в процессе дальнейшего бурения.
2. Далее до глубины от 500 до 800 метров бурится ствол меньшего диаметра, в который опускается колонна из труб, называемая кондуктором. Пространство между стенками трубы и горной породой также заливается цементным раствором на всю глубину.
3. Только после обустройства направления и кондуктора скважину пробуривают на заданную проектом глубину, и опускают в неё колонну труб еще меньшего диаметра. Эта колонная называется эксплуатационной. Если глубина залегания пласта – большая, то возможно использование так называемых промежуточных трубных колонн. Все пространство между стволом скважины и окружающей её горной породой заливается цементом.

В чем основное назначение кондуктора? Дело в том, что на глубинах до 500 метров располагается активная зона пресных вод, а ниже этой глубины (в зависимости от региона разработки) начинается зона с затрудненным водообменном, в которой много соленых вод и прочих подвижных флюидов (в том числе – газов и нефти). Так вот, основная задача кондуктора – это дополнительная защита, которая предотвращает засолонение поверхностных пресных вод и не позволяет проникать в них вредным веществам, которые сконцентрированы в нижних пластах.

Какие бывают скважины?

В зависимости от того, в каких геологических условиях расположены нефтяные месторождения, бурятся разные типы таких выработок.

Основные виды скважин:

• вертикальные;
• наклонно-направленные;
• горизонтальные;
• многоствольные или многозабойные.

Вертикальной называют скважину, угол отклонения ствола которой от вертикали – не более пяти градусов.

Если этот угол больше пяти градусов, то это уже – наклонно-направленный тип.

Горизонтальной называют скважину, если угол отклонения от вертикали её ствола приблизительно равен 90 градусов. Однако есть некоторые нюансы этого определения. Поскольку в живой природе редко встречаются «прямые линии», а разрабатываемые пласты чаще всего залегают с некоторым уклоном, то с практической точки зрения бурить строго горизонтальные скважины смысла, как правило, нет.

Проще и эффективнее направить ствол вдоль оптимальной траектории залегания. Исходя из этого, можно дать определение горизонтальному типу таких выработок как скважина, которая имеет протяженный ствол, пробуренный максимально близко к направлению целевого продуктивного пласта с соблюдением оптимального азимута.

Скважины, у которых два и более ствола, называются многоствольные или многозабойные. Их отличие друг от друга – в расположении точки разветвления, в которой от основного стола отходят дополнительные. Если эта точка располагается выше уровня продуктивного горизонта, то этот тип выработки называется многоствольным. Если эта точка располагается в пределах продуктивного горизонта, то это – многозабойный тип скважины.

Проще говоря, если основной ствол пробуривают до разрабатываемого пласта, а уже внутри него бурятся дополнительные отростки, то это – многозабойный тип (продуктивный пласт пробивается в одной точке). Все остальные выработки с несколькими стволами относятся к многоствольным (несколько точек пробития пласта). Также такой тип скважин характерен в случаях, когда пласты расположены на разных горизонтах.

Кроме того, бывают еще кустовые скважины. В этом случае несколько стволов расходятся под разными углами и на разную глубину, а их устья находятся близко друг к другу (как посаженный вверх ногами куст).

Эта классификация предусматривает следующие категории таких горных выработок:

Разведочное бурение производится на площадях, нефте- или газоносность которых уже установлена, с целью уточнения объемов обнаруженных залежей углеводородного сырья и для уточнения исходных параметров месторождения, которые необходимы при проектировании способа разработки промысла, поэтому разведке уделяется особое внимание.

Эксплуатационное бурение создает выработки следующих типов:

• основные (добывающие и нагнетательные);
• резервные;
• контрольные;
• оценочные;
• дублирующие;
• скважины специального назначения (поглощающие, водозаборные и так далее).

Сама добыча сырья производится через добывающие выработки, которые бывают насосными, газлифтными и фонтанными.

Назначение нагнетательных скважин – воздействие на разрабатываемый пласт с помощью нагнетания в него пара, газа или воды, а также прочих рабочих сред. Они бывают внутриконтурными, приконтурными и законтурными.

Резервные необходимы для разработки отдельных и застойных зон, а также зон выклинивания, которые не входят в контур основных скважин.

Контрольные нужны для наблюдения за текущим положением зон контакта добываемого ресурса и воды и прочими изменениями пласта, находящегося в разработке. Кроме того, с их помощью контролируют давление в продуктивных пластах.

Оценочные нужны для предварительной оценки подготавливаемых к разработке месторождений. Они помогают определить границы и размеры запасов, а также прочие необходимые предварительные параметры.

Дублирующие используются во время замены ликвидируемых вследствие физического износа или аварий скважин основного фонда.

Через специальные добывают техническую воду, сбрасывают промысловые воды, с их помощью ликвидируют открытые фонтаны и так далее

Процесс бурения нефтяной скважины по характеру своего воздействия на горные породы бывает:

• механическим;
• термическим;
• физико-химическим;
• электрическим и так далее.

Конструкция нефтяной скважины

Промышленное освоение месторождений подразумевает использование только механических способов, в которых используются разные режимы бурения. Все другие способы разбуривания находятся в экспериментальной разработке.

Механические методы бурения делятся на вращательные и ударные.

Ударный способ – это механическое разрушение горной породы, которые выполняется подвешенным на канате специальным инструментом – долотом. В состав такого бурового комплекса также входят канатный замок и ударная штанга. Это устройство подвешивается на канате, который перекинут блок, установленный на буровой мачте. Возвратно-поступательное движение долота обеспечивается специальным буровым станком. Цилиндрическую форму ствол приобретает вследствие поворота долота во время работы.

Очистку забоя от разрушенной породы выполняют при помощи желонки, которая напоминает длинное ведро с клапаном на днище. Инструмент вынимают из ствола, опускают желонку, открывают в забое её клапан. Ведро наполняется жидкостью с кусочками породы, клапан закрывается, и полная желонка поднимает на поверхность. Все, можно продолжать бурение.

В России на данный момент ударное бурение практически не применяется.

Вращательный метод основан на погружении долота в толщу пород с помощью одновременного воздействия на инструмент и вертикальной нагрузки, и крутящего момента. Вертикальная нагрузка позволяет погрузить долото в породу, а затем, с помощью крутящего момента, долото скалывает, истирает и дробит горную породу.

По способу расположения силового агрегата вращательное бурение делится на роторное и забойное. В первом случае двигатель стоит на поверхности, а крутящий момент долу передает колонны буровых труб. Во втором случае двигатель ставиться сразу за долотом, и вращения буровой колонны не происходит (вращается только долото).

Самой глубокой в мире скважиной является Кольская сверхглубокая (СГ-3). Её глубина – 12 262 метра. Её пробурили в Мурманской области для изучения глубинного строения Земли.

Бурением называется воздействие спецтехники на почвенные слои, в результате чего в земле образуется скважина, через которую будут добывать ценные ресурсы. Процесс бурения нефтяных скважин осуществляется по разным направлениям работы, которые зависят от расположения почвенного или горного пласта: оно может быть горизонтальным, вертикальным либо наклонным.

В результате работы в земле образуется цилиндрическая пустота в виде прямого ствола, или скважина. Ее диаметр может быть различным в зависимости от назначения, но он всегда меньше параметра длины. Начало скважины расположено на поверхности почвы. Стены называются стволом, а дно скважины – забоем.

Ключевые этапы

Если для водных скважин может использоваться среднее и легкое оборудование, то спецтехника для бурения нефтяной скважины может использоваться только тяжелая. Процесс бурения может осуществляться только при помощи специального оборудования.

Сам процесс делится на следующие этапы:

• Подвоз техники на участок, где будет производиться работа.
• Собственно бурение шахты. Процесс включает в себя несколько работ, одна из которых – углубление ствола, которое происходит при помощи регулярного промывания и дальнейшего разрушения горной породы.
• Чтобы ствол скважины не был разрушен и не засорил ее, пласты породы укрепляют. С этой целью в пространство прокладывают специальную колонну из соединенных между собой труб. Место между трубой и породой закрепляют цементным раствором: эта работа носит название тампонирования.
• Последней работой является освоение. На нем вскрывается последний пласт породы, формируется призабойная зона, а также проводится перфорация шахты и отток жидкости.

Подготовка площадки

Для организации процесса бурения нефтяной скважины потребуется провести также подготовительный этап. В случае, если разработка ведется в области лесного массива, требуется, помимо оформления основной документации, заручиться согласием на работы в лесхозе. Подготовка самого участка включает следующие действия:

1. Вырубка деревьев на участке.
2. Разбитие зоны на отдельные части земли.
3. Составление плана работ.
4. Создание поселка для размещения рабочей силы.
5. Подготовка основания для буровой станции.
6. Проведение разметки на месте работы.
7. Создание фундаментов для установки цистерн на складе с горючими материалами.
8. Обустройство складов, завоз и отладка оборудования.

После этого необходимо заняться подготовкой оборудования непосредственно для бурения нефтяных скважин. В этот этап входят следующие процессы:

• Установка и проверка техники.
• Проводка линий для энергоснабжения.
• Монтаж оснований и вспомогательных элементов для вышки.
• Установка вышки и подъем на нужную высоту.
• Отладка всего оборудования.

Когда оборудование для бурения нефтяных скважин будет готово к эксплуатации, необходимо получить заключение от специальной комиссии, что техника находится в исправном состоянии и готова к работе, а персонал обладает достаточными знаниями в области правил безопасности на производстве подобного рода. При проверке уточняется, правильную ли конструкцию имеют осветительные приборы (они должны иметь устойчивый к взрывам кожух), установлено ли по глубине шахты освещение с напряжением 12В. Замечания, касающиеся качества работы и безопасности, необходимо принять во внимание заранее.

До начала работ по бурению скважины необходимо установить шурф, завезти трубы для укрепления бурового ствола, долото, малую спецтехнику для вспомогательных работ, обсадные трубы, приборы для измерений в ходе бурения, обеспечить водоснабжение и решить другие вопросы.

Буровая площадка содержит объекты для проживания рабочих, технические помещения, лабораторное строение для анализа проб почвы и получаемых результатов, склады для инвентаря и малого рабочего инструмента, а также средства для медицинской помощи и средства безопасности.

Особенности бурения нефтяной скважины

После установки начинаются процессы по переоснащению талевой системы: в ходе этих работ монтируется оборудование, а также апробируются малые механические средства. Установка мачты открывает процесс забуривания в почву; направление не должно разойтись с осевым центром вышки.

После того, как завершается центровка, проводится создание скважины под направление: под этим процессом понимается установка трубы для усиления ствола и заливка начальной части цементом. После установки направления центровка между самой вышкой и роторными осями регулируется повторно.

Бурение под шурф осуществляется в центре ствола, и в процессе работы делается обсадка при помощи труб. При бурении шурфа используется турбобур, для регулировки скорости вращения необходимо удерживать его посредством каната, который фиксируется на самой вышке, а другой частью удерживается физически.

За пару суток до запуска буровой установки, когда прошел подготовительный этап, собирается конференция с участием членов администрации: технологов, геологов, инженеров, бурильщиков. К вопросам, обсуждаемым на конференции, относятся следующие:

• Схема залегания пластов на нефтяном месторождении: слой глины, слой песчаника с водоносами, слой нефтяных залежей.
• Конструктивные особенности скважины.
• Состав горной породы в точке исследований и разработок.
• Учет возможных трудностей и осложняющих работу факторов, которые могут появиться при бурении нефтяной скважины в конкретном случае.
• Рассмотрение и анализ карты нормативов.
• Рассмотрение вопросов, связанных с безаварийной проводкой.

Документы и оборудование: основные требования

Процесс бурения скважины под нефть может начаться только после оформления ряда документов. К ним относятся следующие:

• Разрешение о начале эксплуатации буровой площадки.
• Карта нормативов.
• Журнал по растворам для бурения.
• Журнал по обеспечению охраны труда в работе.
• Учет функционирования дизелей.
• Вахтовый журнал.

К основному механическому оборудованию и расходным материалам, которые используются в процессе бурения скважины, относятся следующие виды:

• Оборудование для цементирования, сам цементный раствор.
• Оборудование для обеспечения безопасности.
• Каротажные механизмы.
• Техническая вода.
• Реагенты для различных целей.
• Вода для питья.
• Трубы для обсадки и собственно бурения.
• Площадка под вертолет.

Типы скважин

В процессе бурения нефтяной скважины в горной породе формируется шахта, которую проверяют на наличие нефти либо газа посредством перфорации ствола, при котором происходит стимуляция притока искомого вещества из продуктивной области. После этого бурильная техника демонтируется, скважина пломбируется с указанием даты начала и окончания бурения, а затем мусор вывозится, а металлические части подвергаются утилизации.

При начале процесса диаметр ствола составляет до 90 см, а к концу редко доходит до 16,5 см. В ходе работы строительство скважины делается в несколько этапов:

1. Углубление дня скважины, для чего используется буровое оборудование: оно размельчает горную породу.
2. Удаление обломков из шахты.
3. Закрепление ствола при помощи труб и цемента.
4. Работы, в ходе которых исследуется полученный разлом, выявляются продуктивные расположения нефти.
5. Спуск глубины и ее цементирование.

Скважины могут отличаться по заглубленности и делятся на следующие разновидности:

• Небольшие (до 1500 метров).
• Средние (до 4500 метров).
• Углубленные (до 6000 метров).
• Сверхуглубленные (более 6000 метров).

Бурение скважины подразумевает измельчение цельного пласта породы долотом. Полученные части удаляют посредством вымывания специальным раствором; глубина шахты делается больше при разрушении всей забойной площади.

Проблемы в ходе бурения нефтяных скважин

В ходе бурения скважин можно столкнуться с рядом технических проблем, которые замедлят или сделают работу практически невозможной. К ним относятся следующие явления:

• Разрушения ствола, обвалы.
• Уход в почву жидкости для промывки (удаления частей породы).
• Аварийные состояния оборудования или шахты.
• Ошибки в сверлении ствола.

Чаще всего обвалы стенок происходят из-за того, что горная порода обладает нестабильной структурой. Признаком обвала является увеличенное давление, большая вязкость жидкости, которая используется для промывки, а также повышенное число кусков породы, которые выходят на поверхность.

Поглощение жидкости чаще всего случается в случае, если залегающий ниже пласт целиком забирает раствор в себя. Его пористая система или высокая степень впитываемости способствует такому явлению.

В процессе бурения скважины снаряд, который движется по часовой стрелке, доходит до места забоя и поднимается обратно. Проведение скважины доходит до коренных пластов, в которые происходит врезка до 1,5 метра. Чтобы скважина не была размыта, в начало погружается труба, она же служит средством проведения промывочного раствора напрямую в желоб.

Буровой снаряд, а также шпиндель может вращаться с разной скоростью и частотой; этот показатель зависит от того, какие виды горных пород требуется пробить, какой диаметр коронки будет сформирован. Скорость контролируется посредством регулятора, который регулирует уровень нагрузки на коронку, служащую для бурения. В процессе работы создается необходимое давление, которое оказывается на стены забоя и резцы самого снаряда.

Проектирование бурения скважины

Перед началом процесса по созданию нефтяной скважины составляется проект в виде чертежа, в котором обозначаются следующие аспекты:

• Свойства обнаруженных горных пород (устойчивость к разрушению, твердость, степень содержания воды).
• Глубина скважины, угол ее наклона.
• Диаметр шахты в конце: это важно для определения степени влияния на него твердости горных пород.
• Метод бурения скважины.

Проектирование нефтяной скважины необходимо начинать с определения глубины, конечного диаметра самой шахты, а также уровня бурения и конструктивных особенностей. Геологический анализ позволяет разрешить эти вопросы вне зависимости от типа скважины.

Методы бурения

Процесс создания скважины для добычи нефти может осуществляться несколькими способами:

• Ударно-канатный метод.
• Работа с применением роторных механизмов.
• Бурение скважины с использованием забойного мотора.
• Бурение турбинного типа.
• Бурение скважины с использованием винтового мотора.
• Бурение скважины посредством электрического бура.

Первый способ относится к наиболее известным и проверенным методам, и в этом случае шахту пробивают ударами долота, которые производятся с определенной периодичностью. Удары делаются посредством влияния веса долота и утяжеленной штанги. Поднятие оборудования происходит из-за балансира оборудования для бурения.

Работа с роторным оборудованием основана на вращении механизма при помощи ротора, который ставится на устье скважины через трубы для бурения, которые осуществляют функцию вала. Бурение скважин малого размера производится посредством участия в процессе шпиндельного мотора. Роторный привод соединен с карданом и лебедкой: такое устройство позволяет контролировать скорость, с которой вращаются валы.

Бурение при помощи турбины производится посредством передачи вращающегося момента колонне от мотора. Такой же способ позволяет передавать и энергию гидравлики. При этом методе функционирует только один канал подачи энергии на уровне до забоя.

Турбобур – это особый механизм, который преобразует энергию гидравлики в давлении раствора в механическую энергию, которая и обеспечивает вращение.

Процесс бурения нефтяной скважины состоит из опускания и подъема колонны в шахту, а также удерживание на весу. Колонной называется сборная конструкция из труб, которые соединяются друг с другом посредством специальных замков. Главной задачей является передача различных типов энергии к долоту. Таким образом осуществляется движение, приводящее к углублению и разработке скважины.

Бурение Общая схема буровой установки : 1 - буровое долото; 2 - УБТ; 3 - бурильные трубы; 4 - кондуктор; 5 - устьевая шахта; 6 - противовыбросовое устройства; 7 - пол буровой установки; 8 - буровой ротор; 9 - ведущая бурильная труба; 10 - буровой стояк; 11 - вертлюг; 12 - крюк; 13 - талевый блок; 14 - балкон верхового рабочего; 15 - кронблок; 16 - талевый канат; 17 - шланг ведущей бурильной трубы; 18 - индикатор нагрузки на долото; 19 - буровая лебёдка; 20 - буровой насос; 21 - вибрационное сито для бурового раствора; 22 - выкидная линия бурового раствора.

Бурение - процесс разрушения горных пород с помощью специальной техники - бурового оборудования . Различают три вида бурения:

• Вертикальное бурение
• Наклонно-направленное бурение

Бурение скважин - это процесс сооружения направленной цилиндрической горной выработки в земле, диаметр "D" которой мал по сравнению с её длиной по стволу "H", без доступа человека на забой. Начало скважины на поверхности земли называют устьем, дно - забоем, а стенки скважины образуют ее ствол.

Цикл строительства скважин

Шарошечное буровое долото

1. строительство наземных сооружений ;
2. углубление ствола скважины , осуществление которого возможно только при выполнении двух параллельно протекающих видах работ - собственно углубления и промывки скважины;
3. разобщение пластов , состоящее из двух последовательных видов работ: укрепления (крепления) ствола скважины опускаемыми трубами, соединёнными в колонну, и тампонирования (цементирования) заколонного пространства;
4. освоение скважин . Часто освоение скважин в совокупности с некоторыми другими видами работ (вскрытие пласта и крепление призабойной зоны, перфорация, вызов и интенсификация притока(оттока) флюида) называют закачиванием скважин.

1. Подготовительные работы к строительству. Получают документы на отвод лесного участка для вырубки леса, согласовываются с лесхозом; отбивка участка по координатам на месте; вырубка леса; планировка площадки; строительство жилого посёлка; подготовка основания для буровой; подготовка и планировка площадки; строительство фундаментов под ёмкости на складе ГСМ; устройства обволовки склада ГСМ; завоз оборудования и перевозка.

2. Вышкомонтажные работы. Монтаж оборудования; монтаж линий; монтаж подвышечных оснований, оснований и блоков; монтаж и подъём вышки; пусконаладочные работы.

3. Подготовительные работы к бурению. По окончанию монтажа буровой установки и строительства сооружений при вышках, буровая принимается спецкомиссией. Буровой мастер вместе с комиссией проверяет качество работ, опробует оборудование; проверяется состояние охраны труда. Электрическое освещение должно быть во взрывобезопасных светильниках; по буровой должно быть аварийное освещение 12 v; все недостатки и замечания комиссии должны быть устранены до забуривания. До начала работ буровая установка укомплектовывается буровым инструментом, долотами, обсадными трубами под кондуктор и буровыми трубами, приспособлениями малой механизации, контрольно-измерительными приборами, шурфом под квадрат, запасом воды, химических реагентов и т. д. На буровой должны быть: жилые домики, культурная будка, столовая, баня-сушилка, помещение для анализов растворов, противопожарный инвентарь на своих местах, набор ручного и вспомогательного инструмента, набор плакатов по технике безопасности, аптечки, запас ГСМ в емкостях с чёткой надписью типа топлива, склад для бурильного инструмента, склад для химических реагентов, амбар для сбора отработанных жидкостей, источник воды. После принятия установки от монтажников делается переоснастка талевой системы, монтаж оборудования и опробирование объектов малой механизации (УМК, противозатаскиватель и т. д.). Забуривание производится с установки мачтового направления, установленного строго по центру с осью вышки. Вышка центрируется, затем бурят под направление - опускают трубу и цементируют, верх направления соединяя с жёлобом. После направления ещё раз проверяется центрация вышки и ротора. Центр скважины бурят под шурф для квадрата и обсаживают трубой. Бурение шурфа производится турбобуром, придерживая его от реактивного вращения пеньковым канатом в три-четыре обвивки. Один конец привязывается к ноге вышки, второй держится в руках через блочок или ногу вышки. По окончанию подготовительных работ не позднее за 2 дня до пуска буровой, проводится пусковая конференция с участием администрации экспедиции (главного инженера, главного технолога, председателя профкома, главного геолога и начальника ПТО), где подробно знакомятся с конструкцией скважины, геологическим разрезом, свойствами пород, ожидаемыми осложнениями, режимом бурения. Рассматривается нормативная карта, обсуждаются мероприятия по безаварийной и скоростной проводке. Бурение может быть начато при наличии следующих документов: геолого-технического наряда (ГТН), акта о вводе в эксплуатацию буровой установки, нормативной картой, должны быть вахтовый журнал, журнал по буровым растворам, журнал по охране труда, журнал учёта работы дизелей. На буровой должны быть: цементировочное оборудование, коротажное оборудование, плакаты по охране труда и противопожарной безопасности, вертолётная площадка, питьевая и техническая вода, химические реагенты и материалы для буровых и цементных растворов, аварийный инструмент, бурильные и обсадные трубы.

4. Бурение скважины (проходка и крепление). В процессе бурения скважины выбуривается порода, в результате чего образуется ствол скважины, который необходимо крепить при помощи обсадных труб и цементажа.

5. Испытание скважин на приток нефти и газа. Производится перфорация стенок колонны для доступа к продуктивному горизонту с целью получения притока нефти и газа.

6. Демонтаж бурового оборудования и привышечных сооружений.

7. Рекультивация отведённой площади. Производится на скважине установка пломбы с табличкой о сроках бурения скважины и название предприятия, производящего работу. Зарываются все амбары, сжигается мусор, собирается металлолом для утилизации. Буровая площадка приводится в соответствие с нормами экологических служб.

Классификация скважин по назначению

Скважины на нефть и газ, можно систематизировать следующим образом:

• структурно-поисковые , назначение которых - установление (уточнение тектоники , стратиграфии , литологии , оценка продуктивности горизонтов) без дополнительного строительства скважин;
• разведочные , служащие для выявления продуктивных объектов, а также для оконтуривания уже разрабатываемых нефтяных и газоносных пластов;
• добывающие (эксплуатационные) , предназначенные для добычи нефти и газа из земных недр. К этой категории относят также нагнетательные, оценочные, наблюдательные и параметрические скважины;
• нагнетательные , предназначенные для закачки в пласты воды, газа или пара с целью поддержания пластового давления или обработки призабойной зоны. Эти меры направлены на удлинение периода фонтанного способа добычи нефти или повышение эффективности добычи;
• опережающие добывающие , служащие для добычи нефти и газа с одновременным уточнением строения продуктивного пласта;
• оценочные , назначение которых - определение начальной нефтеводонасыщенности и остаточной нефтенасыщенности пласта (и проведение иных исследований);
• контрольные и наблюдательные , предназначенные для наблюдения за объектом разработки исследования характера продвижения пластовых флюидов и изменения газонефтенасыщенности пласта;
• опорные скважины бурят для изучения геологического строения крупных регионов, чтобы установить общие закономерности залегания горных пород и выявить возможности образования в этих породах месторождений нефти и газа.

Способы бурения

Способ бурения	Определение
Вращательный	Механическое бурение, при котором разрушающее усилие создаётся непрерывным вращением породоразрушающего инструмента с приложением осевой нагрузки
Роторный	Вращательное бурение, при котором буровой снаряд вращается станком с вращателем роторного типа
Турбинный	Вращательное бурение, при котором породоразрушающий инструмент вращается турбобуром
Объёмный	Вращательное бурение, при котором породообразующий(?) инструмент вращается винтовым (объёмным) двигателем
Электробуром	Вращательное бурение, при котором породоразрушающий инструмент вращается электробуром
Алмазный	Вращательное бурение, при котором горная порода разрушается породоразрушающим инструментом, армированным алмазами
Твердосплавный	Вращательное бурение, при котором горная порода разрушается породоразрушающим инструментом, армированным твёрдыми сплавами
Дробовой	Вращательное бурение, при котором горная порода разрушается дробью
Ударный	Механическое бурение, при котором разрушающее усилие создаётся воздействием ударов породоразрушающего инструмента
Ударно-канатный	Ударное бурение, при котором возвратно-поступательное движение, создаваемое станком, передаётся породоразрушающему инструменту канатом
Ударно-штанговый	Ударное бурение, при котором возвратно-поступательное движение, создаваемое станком, передаётся породоразрушающему инструменту бурильными трубами
Ударно-вращательный	Механическое бурение, при котором разрушающее усилие создаётся в результате совместного воздействия ударов и вращения породоразрушающего инструмента
Гидроударный	Ударно-вращательное бурение, при котором удары сообщаются породоразрушающему инструменту гидроударником
Вибрационный	Механическое бурение, при котором внедрение бурового снаряда осуществляется виброударником
Гидродинамический	Бурение, при котором горная порода разрушается высоконапорной струёй жидкости
Термический	Бурение, при котором горная порода разрушается тепловым воздействием
Электрофизический	Бурение, при котором разрушается горная порода под воздействием сил, возникающих в результате электрического разряда
Взрывоударный	Бурение, при котором горная порода разрушается под воздействием сил, возникающих в результате взрыва
Химический	Бурение, при котором горная порода разрушается под действием реагентов, вступающих с ней в химическую реакцию
С промывкой	Бурение, при котором продукты разрушения горных пород удаляются потоком промывочной жидкости
С продувкой	Бурение, при котором продукты разрушения горных пород удаляются потоком газа

Бурильная колонна

Бурильная колонна представляет собой спущенную в скважину сборку из бурильных труб скрепленных между собой бурильными замками, предназначенную для подачи гидравлической и механической энергии к долоту, для создания осевой нагрузки на долото, а также для управления траекторией бурящейся скважины.

Являясь совместно с долотом и забойным двигателем буровым инструментом, бурильная колонна выполняет следующие функции:

• передаёт вращение от ротора к долоту;
• воспринимает от забойных двигателей реактивные моменты ;
• подаёт к забою промывочный агент;
• подводит гидравлическую мощность к долоту и погружному гидравлическому двигателю ;
• вдавливает долото в горные породы на забое, действуя своей силой тяжести (осевую нагрузку на долото создает часть утяжеленных бурильных труб (УБТ), включенных в состав компоновки низа бурильной колонны (КНБК), часть утяжеленных бурильных труб (УБТ) служит для натяжения бурильной колонны (а именно для натяжения бурильных труб, как отвес) для создания перпендикулярности всей бурильной колонны относительно к поверхности земли). (правило до 75% от веса КНБК для создания осевой нагрузки на долото и 25% для натяжения бурильной колонны действует только на территории некоторых стран СНГ, многие заказчики и буровые подрядчики пренебрегаются этим правилом ставя приоритет на проходку);
• обеспечивает замену долота и погружного двигателя посредством транспортировки их к забою или на дневную поверхности;
• позволяет вести аварийные и другие специальные работы в стволе скважины.

Примечания

Литература

• Басарыгин Ю. М., Булатов А. И., Проселков Ю. М. Бурение нефтяных и газовых скважин. - Учеб. пособие для вузов. - М .: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2002. - 632 с. - ISBN 5-8365-0128-9
• Буровое оборудование. - Технический каталог. - М .: «Немецкая фабрика печати», 2008. - 265 с.
• Дэниел Ергин Добыча: Всемирная история борьбы за нефть, деньги и власть = The Prize: The Epic Quest for Oil, Money, and Power. - М .: «Альпина Паблишер», 2011. - 944 с. - ISBN 978-5-9614-1252-9
• Petroleum Engineering-Drilling and Well Completions , C. Gatlin (ed.), Prentice-Hall Inc., Englewood Cliffs, NJ (1960.
• Lessons in Rotary Drilling , U. of Texas, Unit II, Lesson 3.
• A Primer of Oil Well Drilling , third and fourth editions, U. of Texas.
• Rotary Drilling Handbook , sixth edition, J.e. Brantly (ed.) Palmer Pub., New York City.

См. также

Нефтегазовый комплекс
Геофизическая разведка	Нефтепромысловое дело (Моделирование пласта-коллектора) | Геология нефти | Сейсмология | Петрофизика
Методы добычи нефти и газа	Бурение | Вскрытие (нефтяного пласта) | Каротаж | Пробоотборник | Механизированная (насосно-компрессорная) добыча (Погружной насос | Газлифт) | Подземный ремонт скважины | Плазменно-импульсное воздействие | Третичный метод нефтедобычи (Нагнетание пара в пласт | Закачка химических реагентов)
Типы буровых установок	Буровая вышка | Станок-качалка | Нефтяная платформа (Стационарная нефтяная платформа | Морская нефтяная платформа, свободно закреплённая ко дну | Полупогружная нефтяная буровая платформа | Мобильная морская платформа с выдвижными опорами | Буровое судно | Нефтяная платформа с растянутыми опорами | Плавучая установка для добычи, хранения и отгрузки нефти)
Транспортировка и переработка	Нефтехранилище | Трубопровод (Нефтепровод | Газопровод) | Нефтеперерабатывающий завод | (Основные стадии технологии переработки нефти | Многократное испарение | Нефтехимический синтез | Сухая перегонка | Нефтехимия | Висбрекинг | Гидрокрекинг | Каталитический крекинг | Каталитический риформинг | Крекинг | Процесс Клауса | Термолиз) | Коксование
Юридический аспект	Соглашение о разделе продукции | Система налогообложения при выполнении соглашений о разделе продукции | концессионное соглашение | Сервисное соглашение | Лицензия на добычу нефти и газа | Роялти
Крупные ТНК и международные организации	ExxonMobil | Royal Dutch Shell | |Chevron Corporation | ConocoPhillips | Total S.A. | ОАПЕК | ОПЕК | (Корзина ОПЕК)
Сорта товарной нефти (Классификация нефтей)	Brent | Dubai Crude | ESPO | REBCO | Sokol | Tengiz | Urals | West Texas Intermediate
Типы сырья	Нефть | Газовый конденсат | Нефтяные газы | Природный газ | Сжиженный нефтяной газ | Битуминозные пески | Мальта | Нефтяные воды | Озокерит | Природный битум | Природный асфальт
Нефтепродукты и газпродукты	JP-8 | HCNG | Авиакеросин | Асфальт | Асфальтены | Бензин | Галоша | Бензол | Битумы нефтяные | Вазелин | Газойль | Газолин | Гексадекан | Генераторный газ | Горюче-смазочные материалы | Гудрон | Дизельное топливо | Диметилбензолы | Керосин | Креолин | Лигроин | Мазут | Метан | Метан угольных пластов | Метил-трет-бутиловый эфир | Моторные масла | Нефтяной кокс | Нефтяные масла | Парафин | Петролейный эфир | Полипропилен | Присадка | Пропан | Пропилен | Свалочный газ | Синтез-газ | Технический углерод | Толуол | Уайт-спирит | Церезин | Этилен
История	Эмбарго нефти 1967 года | Нефтяной кризис 1973 года | Энергетический кризис 1979 года | Перепроизводство нефти в 1980-х годах | Энергетический кризис 2000х | Основатели нефтегазовой индустрии | История нефтегазовой индустрии | Национализация нефтедобычи | Семь сестёр | Standard Oil
Некоторые числовые параметры	Объёмный коэффициент нефти | Коэффициент теплового расширения | Глубина переработки нефти
См. также	Пик нефти | Банк качества нефти | Баррель (американский нефтяной) | Дебит скважин | Нефтеотдача | Энергетический кризис

Wikimedia Foundation . 2010 .

БУРЕНИЕ СКВАЖИН НА ВОДУ - ВСЕ, О ЧЕМ ВЫ ХОТЕЛИ СПРОСИТЬ...

Земля - планета воды. Если Вы хотите независимости, Вам нужна своя вода. Если Вам нужна вода - Вам не обойтись без бурения скважины на своем участке.

• Какие бывают скважины?

Для водозабора в Московской области существуют : фильтровые (до 35 м - "на песок") и глубокие (до 100 м и более - "на известняк"), их иногда называют "артезианскими" скважинами, хотя профессор А. Гаджи-Касумов считает, что артезианские скважины - это скважины с "самоизливом" (по названию французской провинции Артуа, где такие скважины были впервые пробурены), На памяти наших работников такая скважина была всего одна.

Бурение фильтровой (песчаной) скважины ведется на ближайший водоносный горизонт, залегающий в песчаных грунтах, и глубина ее составляет обычно 20-30 м, скважина состоит из обсадной колонны из труб диаметром 127-133 мм и галунного плетения сетчатого фильтра. Ее дебит составляет до 1 м 3 /час. Бурение скважины производится достаточно быстро - в течение одного-двух рабочих дней.

Однако эти скважины имеют тенденцию к заиливанию, и срок эксплуатации их напрямую зависит и от мощности водоносного горизонта, и от интенсивности ее эксплуатации: чем чаще скважиной пользуются, тем дольше она служит (на практике до 15 лет, чаще - 5-8 лет).

Глубоких ("артезианских") скважин (на известняк) производится до водоносного слоя, залегающего в пределах Москвы и области в известняке на глубинах 20-200 м, и отличаются не только своей глубиной и производительностью (до 100 м 3 /час), но и сложностью бурения. Такие скважины бурятся обычно большего диаметра и большей глубины, чем "скважины на песок". Этим обусловлено и большое количество обсадных колонн в скважине, и более высокая , т.к. цена погонного метра бурения скважины напрямую зависит от диаметра обсадных труб и, следовательно, их стоимости. увеличивается до 5 и более дней в зависимости от породы и глубины. Цена бурения скважины на известняк выше, однако срок службы значительно дольше - 50 и более лет, так как фильтром в таких скважинах является сама водоносная порода (известняк) и заиливания не происходит.

• Какова глубина артезианской скважины?

По Московской области водоносные известняки залегают неравномерно от 20 м на юге, до 200 на севере. Примерное отображение глубин можно посмотреть на схеме, более точные - только по кадастрам. Самое точное - узнаете после бурения самой скважины.

Примерные залегания
водоносных горизонтов

• Каков диаметр скважины?

Для скважин на песок: 127-133 мм. Для скважины на известняк для личного водоснабжения диаметр колонны в верхней части может варьироваться от 127 до 324 мм в зависимости от производительности насоса, глубины и конструкции скважины. Объем водопотребления при бурении промышленной скважины диктует гораздо большие диаметры.

• Какие трубы в скважине?

Стальные ("черные"). Сталь Ст20, цельнотянутые бесшовные. Стенка 5 мм. Соединения резьбовые или сварные. Оцинкованные трубы для обсадной колонны скажины не пригодны - со временем в воде появляются вредные соединения цинка. Не пейте воду из оцинкованной скважины!

• Нужен ли пластик?

Вопрос, конечно, интересный... С одной стороны, конечно - прогрессивные технологии, но с другой - статистики по пластиковым трубам нет, они появились всего 1,5 года назад (статья написана в 2003г. - В.С. ), как пластиковые трубы поведут себя через 40 лет - неизвестно, а черная труба - предсказуема: ее срок службы при толщине стенки 5 мм - 50 лет (при скорости коррозии 0,1 мм в год).

Впрочем, для взыскательных заказчиков устанавливаются внутри обсадной колонны пластиковые трубы (от коррозии они не спасут, но придадут комфортности работе насоса, отсекая частички ржавщины со стенок стальной колонны от дорогостоящего механизма), цена метра бурения такой скважины на 400-700 р. дороже. Иногда, в сложных геологических условиях, пластиковая колонна внутри стальной может оказаться полезной, т.е. пластик используется не вместо стальных труб, а вместе с ними.

Пластик вместо стали иногда используют на мелких скважинах, но надо подходить к нему с осторожностью: стальная колонна прочнее пластиковой и лучше противостоит подвижкам грунта.

• Но ведь "черная труба" - железная, а в воде и так железа много...

В воде московского региона наличие железа обусловлено содержанием химически растворенного двухвалентного железа (в ржавчине - трехвалентное) в водоносном пласте. В Москве вода поступает в кран, пройдя по километрам "черных" труб, а железа в нем нет!

Железо или фтор, присутствующие в химическом составе воды из артезианской скважины, определяются с помощью химанализа и удаляются с помощью специальных фильтров-обезжелезивателей (путем окисления и перевода его в осадок). Фильтры - необходимая атрибутика автономного водоснабжения.

• Какая скважина лучше?

Мелкая скважина на песок - дешевле. При стоимости бурения 1100 рублей за погонный метр 20-метровая скважина обойдется (без обустройства) 22 тыс. руб. Артезианская скважина глубиной 100 м (1300 р. за метр бурения) стоит 130 тыс. руб. Их средние сроки службы 5 и 50 лет соответственно. Соотношение цена/срок службы (4400 и 2600 соотв.) явно не в пользу песчаной скважины. И это мы не учли расходов на обустройство, цена которого, практически, будет зависеть только от насоса, а кессон - такой же.

При этом не надо забывать о несравненной водообильности водоносных известняков и верховодки. А если учесть экологию и близость водоносных песков к поверхности земли с ее ливневкой, выгребными ямами и микроорганизмами, то уж и вовсе все станет понятным. Впрочем любая задача решается, исходя из цели: для полива - мелкая скважина, для круглогодичного жизнеобеспечения коттеджа - артезианская.

• Что входит в стоимость бурения скважины?

Проезд до места производства работ, само бурение, обсадка скважины колонной труб, прокачка до визуально чистой воды. Возможен экспресс-анализ.

• Некоторые фирмы включают хим. анализ в стоимость бурения метра скважины...

Хим. анализ можно включить в работы по бурению скважины, но он не даст достоверной и полной картины, так как сразу после бурения в скважине еще находится привозная вода, используемая при бурении. Отбор проб воды для анализов следует производить через три недели эксплуатации, когда состав воды полностью стабилизируется, т.е. лучше, если анализы будут произведены при обустройстве, ведь по их результатам будет подбираться водоочистное оборудование.

• На каком расстоянии от дома возможно устроить скважину?

Не ближе 3-х метров.

• Что такое "обустройство"?

Для круглогодичного потребления воды скважину надо завершить заглубленным (герметическим стальным коробом) для всесезонного обслуживания насосного оборудования. От кессона на глубине 1,8 м прокладывается трубопровод, водится в дом. Монтируется автоматика для бесперебойного управления насосом и фильтры для очистки воды из скважины от механических примесей.

• Почему бурение артскважины дороже?

Стоимость бурения скважины напрямую зависит от цены металла обсадной колонны(в последнее время произошел резкий скачок цен на бирже). Диаметр обсадной колонны зависит от глубины скважины и планируемого водопотребления (более мощный насос имеет большие габариты). Бурение метра артезианской скважины дороже еще и потому, что применяется более мощная техника.

• Почему некоторые фирмы бурят дешевле...

1. Остался старый запас труб (это ненадолго).
2. Применяют легкие оцинкованные трубы (их еще красиво называют "анодированными"). За счет антикоррозионного покрытия толщину трубы можно уменьшить, бурение за счет экономии металла будет значительно дешевле. При этом не принимается в расчет здоровье заказчика, который через некоторое время начнет потреблять с водой вредные соединения цинка. Кроме того, в кислых подпочвенных водах колонна будет разрушаться быстрее.
3. Некоторые фирмы ставят обязательным условием установку своего оборудования или обустройство. В этой части сметы они свое возьмут.
4. Малый гарантийный срок.

• Нужна ли лицензия на на право пользования недрами?

Для бурения мелкой скважины на песок не нужна, как и для колодца. Для бурения артскважины - нужна. Но некоторые фирмы поступают следующим образом: выдают два паспорта, один для владельца, другой - для проверяющих органов. Это, конечно, нехорошо. Для промышленных скважин лицензия на природопользование нужна безусловно. занимает до полугода.

• А если воды не будет?

В исключительных случаях при бурении на песок в указанном месте воды нет, или же ее недостаточно - скважина расценивается как разведочная, и взимается только 50% договорной стоимости.

• Какие насосы лучше?

Признанный лидер в своей области немецкая фирма Grundfos уже в течение тридцати лет изготавливает свои великолепные насосы из коррозионно-стойкой нержавеющей стали. Хотя - есть варианты, насосы из Италии тоже неплохи, а самый дешевый - наш "Малыш" (рекомендуем производства московского завода "Динамо"). Лично у меня в скважине - "Водолей". Погружные скважинные насосы различных модификаций производят в Италии.

• Можно ли очистить заилившуюся мелкую скважину?

Да, можно, требует специального инструмента, есть метод восстановления промывкой фильтра в нижней части скважины водой под напором, скважина прокачивается, мелкодисперсные частицы вымываются из фильтра, приток воды возобновляется. - сложный, высокотехнологичный процесс, им занимаются специализированные фирмы.

• Можно ли устроить скважину прямо в доме?

Да, можно, но неглубокую. Есть малогабаритные буровые установки, можно пробурить скважину и в подвале дома - если потолки не менее 2-х м. Интересная альтернатива - . Однако серьезную скважину располагать в подвале нельзя, даже если сам дом еще не построен, т.к. обслуживание и ремонт (замена насоса, профилактика и т.д.) требует применения крупногабаритных , доступ которым в подвал дома невозможен.

• Вместо заключения

Бурение скважины лучше всего начинать до строительства дома, сразу после разметки участка колышками. Это сэкономит много сил и средств на восстановление забора и газона после заезда буровиков, обеспечит строителей питьевой и технической водой, даст возможность почувствовать себя владельцем недвижимости еще до возведения забора.

Если уж не сложилось со скважиной сразу, не отчаивайтесь - можно и потом, в любом случае собственная скважина придаст завершенность Вашему владению, а Вам - чувство независимости.

• Post Scriptum

И последнее. Если на сайте какой-нибудь буровой компании найдете эту статью полностью или частично без ссылки на источник, т.е. выдаваемую за свою, задумайтесь, стоит ли иметь дело с людьми, не заботящимися о своей репутации.

Виктор Свирин

При цитировании статьи, пожалуйста, не забудьте дать ссылку на источник. Спасибо.

Бурение - это строительства скважины, а также разрушения слоев земли с последующим извлечением продуктов разрушения на поверхность

Бурение: на воду, виды бурения, типы бурения, газ

Бурение - это

Бурение - это строительства скважины, а также разрушения слоев земли с последующим извлечением продуктов разрушения на поверхность.

— процесс разрушения горных пород с помощью специальной техники — бурового оборудования.

Различают три вида бурения :

Вертикальное бурение

Наклонно-направленное бурение

Горизонтальное бурение

Бурение скважин — это процесс сооружения направленной цилиндрической горной выработки в земле, диаметр "D" которой мал по сравнению с её длиной по стволу "H", без доступа человека на забой. Начало скважины на поверхности земли называют устьем, дно — забоем, а стенки скважины образуют ее ствол.

Типы скважин на воду

1. Фильтровая скважина на воду в песчаных горизонтах.

Для выявления наличия водоносного горизонта в песчаных грунтах сперва производится разведочное бурение.

При бурении разведоной скважины может быть 3 ситуации:

1) Наличие воды для сооружения скважины на воду, при наличии прослойки водонасыщенного песка мощностью > 0,8 м.

2) Наличие воды для сооружения колодца - при переслаивании водонасыщенного песка и других видов глинистых грунтов.

3) Отсутствие водоносных горизонтов.

Бурение разведочной скважины на воду производится обычно до глубины 13-15 метров. Стоимость разведочного бурения составляет 1000 рублей/метр. При нахождении в ходе разведочного бурения водоносных слоев для сооружения скважины на воду, стоимость метра разведочного бурения входит в стоимость метра бурения скважины на воду.

В случае обнаружения водоносного горизонта для сооружения скважины на него бурится эксплуатационная скважина с фильтром и обсадной трубой. Глубина такой скважины составляет обычно 13-25 м. Бурение скважины на песок производится комбинированным шнековым и ударно-канатным способом. При бурении в качестве внешней обсадной колонны (для удержания стенок скважины во время бурения) используются металлические трубы с резьбовым типом соединения, диаметром 168 мм. После установки эксплуатационной обсадной колонны с фильтром внутрь внешних обсадных труб, внешние трубы извлекаются.

Эксплуатационная обсадная колонна песчаной скважины состоит из трех частей:

1. Рабочая колонна - расположена от уровня земли до уровня водоносного горизонта. Трубы рабочей колонны с одной стороны, «обсаживают» скважину, удерживая ее стенки от обрушения, с другой - служат для размещения в них водоподъемных труб и насоса.

2.Фильтровая колонна - продолжение рабочей колонны, перфорированная труба, оснащенная нержавеющей сеткой галунного плетения (0.2 - 0.315 мм).

Через фильтровую колонну из толщи водонасыщенного песка вода поступает в скважину, а сетчатый фильтр предотвращает попадание частиц песка.

3. Накопитель - глухая труба, снизу закрытая заглушкой, которая служит для бесперебойного водоснабжения (запаса воды).

2. Скважина на водоносный горизонт в ордовикских известняках.

Скважина на известняк бурится на водоносный горизонт, залегающий в трещинах известняка. Известняк - горная порода , преимущественно состоящая из кальцита (карбоната кальция). Бурение скважин на водоносные горизонты в известняках производится шнеками, которые по виду представляют собой рабочую часть штопора.

В отличие от песчаной скважины на воду, процесс бурения менее трудоемкий. Во время бурения скважины на воду не требуется обсаживание внешними металлическими трубами, для удержания стенок скважины - в силу твердости известняка. Глубина такой скважины составляет обычно 15-40 м.

Скважина на ” известняк” состоит из трех частей:

1. Рабочая колонна.

2.Фильтровая колонна, представляет просто перфорированную трубу (дырчатый фильтр).

3. Накопитель - глухая труба.

3. Артезианские скважины на воду на кембро-ордовикский, ломоносовский водоносные горизонты и вендский водоносный комплекс (гдовский горизонт).

Артезианские водоносные горизонты, приурочены в нашем регионе, к глубоко залегающим песчаникам, которые сверху закрыты пластами водонепроницаемой породы (толща глин), образующими барьер на пути вод четвертичных отложений. Вода, содержащаяся в кавернах этих песчаников, находится на глубине под большим давлением. При вскрытии скважиной такого водоносного горизонта уровень воды под давлением устремляется к поверхности земли и устанавливается, обычно, на глубине 5-15 метров.

Первые артезианские скважины, из которых вода под собственным давлением вырывалась наружу, были пробурены во Франции, в провинции «Артуа», отсюда и название «Артезианская скважина».

Такие скважины обладают дебитом примерно 2-15 м3/час и имеют глубину от 80 м. Их бурят для водоснабжения предприятий, коттеджных поселков или отдельно стоящих жилых домов.

Бурение артезианских скважин производится при наличии у заказчика лицензии на право пользования участком недр с целью геологического изучения.

Ударно-канатный метод бурения

Ударный снаряд подвешен на канате, который подаётся с инструментального барабана. Снаряд при долблении поднимается и сбрасывается с помощью балансира - оттяжного механизма станка, либо с лебедки. При сбросе снаряд под действием собственного веса падает вниз, разрушая породу на забое. По мере углубления скважины бурильный канат стравливают с инструментального барабана, осуществляя подачу долота. Пробурив некоторый интервал скважины, прекращают долбление и приступают к очистке забоя. Эту операцию выполняют желонкой. После очистки скважины продолжают долбление или приступают к креплению скважины - неустойчивые интервалы закрепляют обсадными трубами.

Бурение (Drilling) - это

Буровой снаряд для УКБ состоит из долота, ударной штанги, ножниц (яссы) и канатного замка (ропсокет).

Долота применяются следующих типов: плоские, двутавровые, зетовые, округляющие, крестовые, пирамидальные и эксцентричные. Тип долота определяется характером проходимых пород. Угол заточки (атаки) зависит от твёрдости буримых горных пород .

При ударном бурении россыпных месторождений для забивки опережающей обсадной колонны одновременно с углубкой скважины, применяют дополнительно в составе снаряда забивную полуштангу и ударную головку.

Бурение (Drilling) - это

Для удаления с забоя разрушенной породы и при проходке пластов плывуна используется желоночный снаряд в следующем составе: желонка, ножницы и канатный замок. Иногда добавляют короткую ударную штангу (полуштангу).

Желонка с плоским клапаном и забивной стакан.

а) плоское; б) двутавровое; в) округляющее; г) крестовое

Основное преимущество ударно-канатного метода в том, что - не требуется снабжать буровые установки глиной и водой.

Основной недостаток - небольшая механическая скорость в легкопроходимых породах, относительно большой затрата обсадных труб, метод более энергозатратный. Так же при бурении в породах выше III-ей категории в непосредственной близости от зданий возможны повреждения фундаментов от возникающей вибрации при ударе долота о забой.

Вращательное бурение

Имеет несколько основных направлений: шнековое, колонковое, бурение с прямой и обратной промывкой, бурение с продувкой.

При шнековом способе бурения мягких и рыхлых пород разрушение породы на забое производят вращающимся долотом различных конструкций, разрушенная порода транспортируется с забоя на дневную поверхность шнеками, представляющими собой единый винтовой транспортер. При шнековом бурении кольцевым забоем применяют магазинные шнеки и специальные коронки. Этот вид бурения — наиболее распространенный и наиболее универсальный способ из всех видов неглубокого бурения. Его применяют при бурении в породах от I до VI категорий по буримости, в том числе в гравийно-галечных и в породах с включением небольших валунов. Широко распространено шнековое бурение ввиду того, что при бурении в большинстве пород происходит попутно закрепление стенок скважины поднимаемой породой.

Процесс бурения шнеками

Основным преимущество бурения шнеками - это высокая скорость проходки.

Основной недостаток - большая энергоемкость, искривление ствола скважины, невозможно бурение в породах выше VI категории.

Бурение (Drilling) - это

Колонковое бурение

При колонковом бурении разрушение породы на забое производится прорезанием кольцевого канала при помощи вращения колонковой трубы с размещенной на ее конце буровой коронкой. При этом в центральной части забоя (внутри колонковой трубы) образуется керн в виде столбика (монолит) ненарушенной структуры. После образования керна достаточной длины его отрывают от массива при помощи кернорвателя, устанавливаемого на колонковой трубе сразу над коронкой и поднимают на поверхность. Нередко колонковое бурение пород ведется с призабойной циркуляцией промывочной жидкости, реже с промывкой ствола скважины глинистым раствором. Вместо промывки применяется также продувка забоя сжатым воздухом. Продувка имеет ряд немаловажных преимуществ перед промывкой, с точки зрения разведочного бурения, а именно:

Бурение (Drilling) - это

Исключается дополнительное увлажнение, а также размыв керна и забоя;

Исключается возможность загрязнения и увлажнения шлама, а также смешивание разностей шлама, вынесенных с разных горизонтов.

Ну и конечно исключается такой важный пункт, как доставка воды к скважинам.

Колонковая труба

Основной недостаток препятствующий широкому использованию данного метода, заключается в геолого-гидрогеологическом ограничении возможности бурения: продувание забоя наиболее целесообразно и эффективно проводить в скважинах, не содержащих воду в жидком состоянии.

Основное преимущество - высокая скорость проходки в породах от V категории и выше. Возможность извлечения на дневную поверхность керна с ненарушенной структурой.

Бурение с промывкой.

Из общего объема бурения скважин на воду более 85% выполняют вращательным способом с промывкой технической водой или глинистым раствором. В качестве промывочной жидкости при вскрытии водоносных горизонтов используют воду, глинистые растворы, обработанные неионогенными ПАВ (ОП-7, ОП-10 и др.), водногипановые (3-5%-ные) и карбонатные растворы. При бурении вращательным способом используются два вида промывки: прямая и обратная.

Бурение (Drilling) - это

При прямой промывке промывочная жидкость подастся к породоразрушающему инструменту по бурильным трубам и по кольцевому зазору между бурильными трубами и стенками скважины поднимается на поверхность вынося с собой кусочки разрушенной породы (шлама).

При обратной промывке промывочная жидкость поступает в скважину через герметически закрытое устье по стволу скважины и поднимается по бурильным трубам на поверхность.

Схема промывки скважины

а - прямая; б - обратная; 1 - стенки скважины; 2 - направляющая труба; 3 - бурильная труба; 4 - сальник; 5 - отвод промывочной жидкости; 6 - крышка; 7 - подача промывочной жидкости; 8 - переходник.

Бурение сплошным забоем производится шарошечными долотами, тип которых подбирается исходя из категории буримой породы.

Бурение кольцевым забоем с прямой промывкой осуществляется с помощью колонковых наборов с твердосплавными или алмазными коронками.

Основные преимущества.Скорость бурения этим способом в породах мягких и средней твердости на любых глубинах примерно в 3 раза выше по сравнению с ударно-канатным. Конструкция скважины вращательного бурения значительно проще, а издержка обсадных труб на 40-60% меньше, чем при ударно-канатном бурении. Значительно меньшая по сравнению с другими способами энергоемкость и энергозатратность.

Основной недостаток - обеспечение буровых станков водой и глиной.

Бурение с продувкой.

При бурении с прямой продувкой процессы в общих чертах такие же как и при бурении с прямой промывкой. Только вместо раствора через сальнкик-вертлюг подается сжатый воздух. И разрушенная порода (шлам) выдувается на поверхность. Бурение осуществляется пневмоударниками, а так же шарошечными долотами или колонковыми снарядами с алмазными либо твердосплавными коронками.

Бурение (Drilling) - это

Расположение скважины

Так как скважина выполняет другие функции, чем колодцы, то при работе нет смысла искать верховую воду, определять оптимальное место. Заказчики, или если Вы бурите для себя, могу выбрать участок под скважину самостоятельно, в том месте, где это удобно и окажет лучший эффект.

Это тем более эффективно по той причине, что вода есть практически в любой почве, вопрос только в том - насколько глубоко она находиться. Бурильные установки бурят скважины до 50 метров, что дает практически гарантированный результат.

Как бурить разные типы почвы?

Вопрос отнюдь не праздный, так как в технологии пробивания глины или каменистых почв существуют значительные отличия. Не стоит забывать. что на разной глубине тип почвы может измениться, это стоит учитывать и менять оборудование и насадки.

Самый трудоемкий, медленный и дорогостоящий процесс бурения - это разработка известковых, твердых и каменистых прослоек и типов грунта.

Типичная ошибка новичков - в стремлении скорей пройти неприятный участок увеличиваются обороты, из-за чего бур «закусывается» и работа останавливается вовсе. Наоборот, обороты бурильного оборудования должны составлять 30-40, тогда вы стабильно пройдете сложный участок.

Вы сможете пробиться сквозь прочный и жесткий грунт намного легче. Если используете шарошечный долот, шарошку с прямоугольной ленточной резьбой.

К сожалению, бывают просто непроходимые участки - огромные камни, спрятанные в толще земли. В этом случае рекомендуется переставить установку.

Глинистые почвы - рай для бурильщика, бур пробивает такую почву легко и быстро. все идет как по маслу, более того - скважине ничего не грозит, глиняные участки не подвержены расслоению и осыпанию.

Песчаные почвы, плывуны.

Собственно, именно в песке и располагается подземная вода, источники, водоносные слои.

Однако верхний слой, плывун, не годится для эксплуатации, поэтому такие песчаные прослойки также проходятся. Самая большая сложность - это то, что песок осыпается, может завалить и испортить всю работу. Чтобы этого избежать, в оборотную воду добавляют специальные присадки - глины (природная, сухая и бентонитовая), стувамакс.

Самое главное - не спешить и внимательно следить за поведением буровой установки.

В частности, из ствола скважины всегда должна вытекать вода. Если нет, то нужно поднять колонну штанг и использовать мотопомпу. При наращивании штанг приподнимайте колонны. Прогоняйте воздушные столбы по штангам, чтобы прочищать инструменты.

Нефтяные и газовые скважины

По способу воздействия на горные породы различают механическое и немеханическое бурение. При механическом бурении буровой инструмент непосредственно воздействует на горную породу, разрушая ее, а при немеханическом разрушение происходит без непосредственного контакта с породой источника воздействия на нее. Немеханические способы (гидравлический, термический, электрофизический) находятся в стадии разработки и для бурения нефтяных и газовых скважин в настоящее время не применяются.

Механические способы бурения подразделяются на ударное и вращательное.

При ударном бурении разрушение горных пород производится долотом 1, подвешенным на канате (рис. 3). Буровой инструмент включает также ударную штангу 2 и канатный замок 3. Он подвешивается на канате 4, который перекинут через блок 5, установленный на какой-либо мачте (условно не показана). Возвратно-поступательное движение бурового инструмента обеспечивает буровой станок 6.

1 - долото; 2 - ударная штанга; 3 - канатный замок; 4 - канат; 5 - блок; 6 - буровой станок.

По мере углубления скважины канат удлиняют. Цилиндричность скважины обеспечивается поворотом долота во время работы .

Для очистки забоя от разрушенной породы буровой инструмент периодически извлекают из скважины, а в нее опускают желонку, похожую на длинное ведро с клапаном в дне. При погружении желонки в смесь из жидкости (пластовой или наливаемой сверху) и разбуренных частиц породы клапан открывается и желонка заполняется этой смесью. При подъеме желонки клапан закрывается и смесь извлекается наверх.

По завершении очистки забоя в скважину вновь опускается буровой инструмент и бурение продолжается.

Во избежание обрушения стенок скважины в нее спускают обсадную трубу, длину которой наращивают по мере углубления забоя.

В настоящее время при бурении нефтяных и газовых скважин ударное бурение в нашей стране не применяют.

Нефтяные и газовые скважины сооружаются методом вращательного бурения. При данном способе породы дробятся не ударами, а разрушаются вращающимся долотом, на которое действует осевая нагрузка. Крутящий момент передается на долото или с поверхности от вращателя (ротора) через колонну бурильных труб (роторное бурение) или от забойного двигателя (турбобура, электробура, винтового двигателя), установленного непосредственно над долотом.

Бурение (Drilling) - это

Турбобур - это гидравлическая турбина, приводимая во вращение с помощью нагнетаемой в скважину промывочной жидкости. Электробур представляет собой электродвигатель, защищенный от проникновения жидкости, питание к которому подается по кабелю с поверхности. Винтовой двигатель - это разновидность забойной гидравлической машины, в которой для преобразования энергии потока промывочной жидкости в механическую энергию вращательного движения использован винтовой механизм.

По характеру разрушения горных пород на забое различают сплошное и колонковое бурение. При сплошном бурении разрушение пород производится по всей площади забоя. Колонковое бурение предусматривает разрушение пород только по кольцу с целью извлечения керна - цилиндрического образца горных пород на всей или на части длины скважины. С помощью отбора кернов изучают свойства, состав и строение горных пород, а также состав и свойства насыщающего породу флюида.

Все буровые долота классифицируются на три типа:

долота режуще-скалывающего действия, разрушающие породу лопастями (лопастные долота);

долота дробяще-скалывающего действия, разрушающие породу зубьями, расположенными на шарошках (шарошечные долота);

долота режуще-истирающего действия, разрушающие породу алмазными зернами или твердосплавными штырями, которые расположены в торцевой части долота (алмазные и твердосплавные долота).

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

Систематизация скважин на нефть и газа по назначению

Скважины на нефть и газ, можно систематизировать следующим образом:

структурно-поисковые, назначение которых — установление (уточнение тектоники, стратиграфии, литологии, оценка продуктивности горизонтов) без дополнительного строительства скважин;

разведочные, служащие для выявления продуктивных объектов, а также для оконтуривания уже разрабатываемых нефтяных и газоносных пластов;

добывающие (эксплуатационные), предназначенные для добычи нефти и газа из земных недр . К этой категории относят также нагнетательные, оценочные, наблюдательные и параметрические скважины;

нагнетательные, предназначенные для закачки в пласты воды, газа или пара с целью поддержания пластового давления или обработки чфч призабойной зоны. Эти меры направлены на удлинение периода фонтанного способа добычи нефти или повышение эффективности добычи;

опережающие добывающие, служащие для добычи нефти и газа с одновременным уточнением строения продуктивного пласта;

оценочные, назначение которых — определение начальной нефтеводонасыщенности и остаточной нефтенасыщенности пласта (и проведение иных исследований);

контрольные и наблюдательные, предназначенные для наблюдения за объектом разработки исследования характера продвижения пластовых флюидов и изменения газонефтенасыщенности пласта;

опорные скважины бурят для изучения геологического строения крупных регионов, чтобы установить общие закономерности залегания горных пород и выявить возможности образования в этих породах месторождений черного золота и газа.

Бурение (Drilling) - это

Цикл строительства скважины

В цикл строительства скважины входят:

подготовительные работы;

монтаж вышки и оборудования;

подготовка к бурению;

Процесс бурения;

крепление скважины обсадными трубами и ее тампонаж;

вскрытие пласта и испытание на приток черного золота и газа.

В ходе подготовительных работ выбирают место для буровой, прокладывают подъездную дорогу, подводят системы электроснабжения, водоснабжения и связи. Если рельеф местности неровный, то планируют площадку.

Бурение скважин на море

В настоящее время на долю черного золота, добытой из морских месторождений, приходится около 30 % всей мировой продукции, а газа - еще больше. Как люди добираются до этого богатства?

Самое простое решение - на мелководье забивают сваи, на них устанавливают платформу, а на ней уже размещают буровую вышку и необходимое оборудование.

Другой способ - «продлить» берег, засыпав мелководье грунтом. Так, в 1926 г. была засыпана Биби-Эйбатская бухта в районе Баку и на ее месте создан нефтяной промысел.

После того как в Северном море были обнаружены большие залежи черного золота и газа более полувека назад, родился смелый проект его осушения. Дело в том, что средняя глубина большей части Северного моря едва превышает 70 м, а отдельные участки дна покрыты всего лишь сорокаметровым слоем воды. Поэтому авторы проекта считали целесообразным с помощью двух дамб - через пролив Ла-Манш в районе Дувра, а также между Данией и Шотландией (длина более 700 км) - отсечь огромный участок Северного моря и откачать оттуда воду. К счастью, этот проект остался только на бумаге.

В 1949 г. в Каспийском море в 40 км от берега была пробурена первая в СССР вышка нефтедобычи в открытом море. Так началось создание города на стальных сваях, названного «Нефтяные Камни». Однако сооружение эстакад, уходящих на многие километры от берега стоит очень дорого. Кроме того, их строительство возможно только на мелководье.

При бурении нефтяных и газовых скважин в глубоководных районах морей и океанов использовать стационарные платформы технически сложно и экономически невыгодно. Для этого случая созданы плавучие буровые установки, способные самостоятельно или с помощью буксиров менять районы бурения.

Различают самоподъемные буровые платформы, полупогружные буровые платформы и буровые платформы гравитационного типа.

Энциклопедия инвестора . 2013 .