Способы бурения нефтяных и газовых скважин. Способы бурения нефти


Способы бурения нефтяных и газовых скважин. — КиберПедия

Формирование ствола скважины в процессе бурения осуществляется за счет постоянного разрушения горных пород на забое тем или иным способом. Существует много способов разрушения горных пород.

Бурение скважин на нефть и газ по способу воздействия на горные породы   Бурение скважин на нефть и газ по характеру разрушения горных пород на забое
НЕМЕХАНИ-ЧЕСКИЕ СПОСОБЫ МЕХАНИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ Сплошное Колонковое
Ударные Вращательные  
Химический Ударно-канатный Роторный
Термохимический Ударный на штангах С помощью системы верхнего привода
Электроимпульсный Пневмоудар-ный С помощью забойных двигателей (гидравлические – турбобур, винтовой (объемный) забойный двигатель, электрический - электробур.
Вращательно-ударные и ударно-вращательные (комбинированные)

 

НЕМЕХАНИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ:

Разрушение породы возможно и без механического разрушения, например, под влиянием тепловых, электрических, высокочастотных электромагнитных и других полей. Вместо долот здесь используются буровые наконечники: плазмо – и термобуры, лазеры и др. устройства.

Однако одни из них не вышли из стадии лабораторных исследований, например химические и термохимические, другие (электроимпульсный) – за стадию опытно-промышленного внедрения.

 

МЕХАНИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ:

Поэтому основным способом бурения, применяемым в промышленности, является механический, основанный на разрушении горной породы силовым воздействием на нее специального породоразрушающего инструмента – долота.

 

При ударном бурении породоразрушающий инструмент (долото) совершает возвратно-поступательное движение вдоль оси скважины и наносит периодические удары по забою. Ударное разрушение забоя и вынос частиц породы чередуются.

Способ ударно-канатного бурения характеризуется тем, что разрушение горной породы происходит под воздействием породоразрушающего инструмента, подвешенного на канате, который периодически приподнимают над забоем на сравнительно небольшую высоту (до 40-50 см) и сбрасывают. Разрушение горной породы происходит в результате ударов долота по забою. Образующийся на забое шлам периодически удаляют специальным инструментом (желонкой), который спускают в скважину на канате вместо долота.

Способ ударно-канатного бурения известен с древних времен.В настоящее время он используется в основном при разведочном бурении на россыпях, проходке взрывных скважин на карьерах и сооружении водоподъемных скважин; при бурении нефтяных скважин этот способ не используется.

Ударное бурение на штангахнапоминает предыдущий способ, но в отличие от него породоразрушающий инструмент спускают в скважину на колонне полых бурильных труб (штанг). Последняя имеет канал, по которому жидкость можно подавать к забою для удаления шлама.

В наше время способ практического применения не имеет.

Пневмоударный способ бурения –современное ударное бурение с выносом породы сжатым воздухом.

 

По сравнению с ударным вращательный способ бурения имеет существенное преимущество. Оно состоит в том, что породоразрушающий инструмент находится в постоянном контакте с забоем, вращаясь вокруг своей оси, а образующийся шлам непрерывно удаляется с забоя. Это преимущество обеспечило способу вращательного бурения за счет высокой производительности широкое применение.

Разрушение породы при вращательном бурении происходит при одновременном воздействии силовой нагрузки и вращающего момента. Под действием силовой нагрузки, как правило, превышающей предел прочности пород на сжатие, долото внедряется в породу на некоторую глубину, а под действием вращающего момента скалывает, дробит и истирает ее.

При роторном бурении вращение долота осуществляется силовым приводом с поверхности Земли через гибкий вал (бурильную колонну).

При бурении с помощью забойных двигателей бурильная колонна не вращается, а вращение долота осуществляется забойным двигателем (турбобуром, электробуром или винтовым (объемным) двигателем), закрепленным снизу бурильной колонны над долотом.

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

ВЗД -это разновидность забойной гидравлической машины, в которой для преобразования энергии потока промывочной жидкости в механическую энергию вращательного движения использован винтовой механизм.

Электробур -это электродвигатель, защищенный от проникновения жидкости, питание к которому подается по кабелю с поверхности.

Преимуществами вращательного бурения с помощью забойных двигателей являются отсутствие непроизводительных затрат энергии на вращение многокилометровой колонны бурильных труб и преодоление трения о стенки скважины.

 

При сплошном бурении разрушается вся масса породы.

Колонковое бурение отличается тем, что забой скважины разрушается не сплошь, а выборочно с образованием кольцевого забоя. В скважине остается неразрушенный столбик (колонка горной породы) – керн. После подъема из скважины специальным колонковым снарядом керн используется как образец породы для геологического изучения.

cyberpedia.su

Способы бурения нефтяных и газовых скважин

Способы бурения скважин классифицируются по характеру воздействия на горные породы: механическое, термическое, физико-химическое, электрическое и т. д. Однако промышленное применение находят только способы бурения, обеспечивающие механическое разрушение горной породы. Другие же способы бурения пока еще не вышли аз стадии экспериментальной разработки.

Механические способыподразделяются на ударное и вращательное бурение.

При ударном бурении разрушение горных пород производится долотом, подвешенным на канате. Буровой инструмент включает в себя также ударную штангу и канатный замок. Он подвешивается на канате, который перекинут через блок, установленный на какой-либо мачте. Возвратно-поступательное движение бурового инструмента обеспечивает 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.

При вращательном бурении скважина углубляется в результате одновременного воздействия на долото нагрузки и крутящего момента. Под действием нагрузки породоразрушающие элементы долота внедряются в породу, а под влиянием крутящего момента скалывают, дробят и истирают ее. В зависимости от местонахождения двигателя вращательное бурение разделяют на роторное – двигатель на поверхности и приводит во вращение долото на забое при помощи колонны бурильных труб и бурение с забойными двигателями – двигатель перенесен к забою скважины и устанавливается над долотом.

При роторном бурении (рис. 3.1) ротор 4 приводится во вращение от двигателей 11 через лебедку 10. Ротор, в свою очередь, вращает бурильную колонну, состоящую из ведущей трубы 5 и привинченных к ней с помощью специального переводника 3 бурильных труб 2, и долота 1.

При бурении с забойными двигателями вал двигателя 18 вращает долото, а бурильная колонна и корпус забойного двигателя неподвижны.

Характерной особенностью вращательного бурения является промывка скважины водой или специально приготовленной жидкостью в течение всего времени работы долота на забое. Для этого буровые насосы 12, приводящиеся в работу от двигателей 13, нагнетают промывочную жидкость по трубопроводу 16 в стояк-трубу, установленный в правом углу вышки 19, далее в гибкий буровой шланг 17, вертлюг 6 и в бурильную колонну. Дойдя до долота, промывочная жидкость проходит через отверстия, имеющиеся в нем, и по кольцевому пространству между стенкой скважины и бурильной колонной поднимается на поверхность. Здесь в желобной системе 15 и в очистительных механизмах (на рисунке не показаны) жидкость очищается от выбуренной породы, затем поступает в приемные емкости 14 насосов и вновь закачивается в скважину.

 

 

Рисунок 3.1 –Схема установки для бурения глубоких скважин роторным и турбинным способами и при помощи электробура

1–долото; 2–бурильные трубы; 3–специальный переводник; 4–ротор; 5–ведущая труба; 6–вертлюг; 7–крюк; 8–талевый блок; 9–талевый канат; 10–лебедка; 11–двигатели лебедки и ротора; 12–буровой насос; 13–двигатель насоса; 14–приемная емкость; 15–желоба; 16–трубопровод; 17–гибкий шланг; 18–забойный двигатель; 19–вышка; 20–обсадные трубы; 21–цементная оболочка вокруг обсадных труб; 22–шахтовое направление.

По мере углубления скважины бурильная колонна, подвешенная к полиспастной системе, состоящей из кронблока, талевого блока 8, крюка 7 и талевого каната 9, подается в скважину. Когда ведущая труба 5 войдет в ротор 4 на всю длину, включают лебедку, поднимают бурильную колонну, на длину ведущей трубы и подвешивают бурильную колонну с помощью элеватора или клиньев на столе ротора. Затем отвинчивают ведущую трубу вместе с вертлюгом 6 и спускают ее в шурф – слегка наклонную скважину глубиной, равной длине ведущей трубы. Шурф бурится заранее в правом углу буровой, примерно посредине расстояния от центра скважины до ноги вышки. После этого бурильную колонну удлиняют (наращивают) путем привинчивания к ней так называемой двухтрубки (двух свинченных труб или одной трубы длиной около 12 м), снимают ее с элеватора или клиньев, спускают в скважину на длину двухтрубки, подвешивают с помощью элеватора или клиньев на стол ротора, поднимают из шурфа ведущую трубу с вертлюгом, привинчивают ее к бурильной колонне, освобождают бурильную колонну от клиньев или элеватора, доводят долото до забоя и продолжают бурение.

 

Похожие статьи:

poznayka.org

Нефтяные месторождения, способы бурения и добычи нефти

    Нефтяные месторождения, способы бурения и добычи нефти [c.5]

    Поскольку бурение скважин и их оборудование являются основной частью эксплуатационных расходов при добыче нефти, в ближайшие годы при разработке многопластовых нефтяных месторождений будет внедряться способ раздельной эксплуатации нескольких пластов и раздельного нагнетания воды в них из одной скважины. Этот новый способ позволит значительно уменьшить число скважин. [c.70]

    Важнейшая задача геологической науки — обеспечить научным прогнозом, новыми методами поисков и разведки быстрейшее освоение новых нефтяных и газовых месторождений, особенно на востоке страны. Стоимость геологоразведочных работ на нефть и газа еще очень велика и составляет почти 50% всех затрат на разведку полезных ископаемых по стране. Геологическая наука должна разработать способы поисков и разведки, которые бы при достаточной достоверности данных о запасах позволили снизить объемы разведочного бурения скважин. Огромные масштабы добычи нефти и газа ставят перед геологической наукой поистине грандиозные задачи. [c.204]

    После установления советской власти в 1920 г. нефтяная, промышленность Азербайджана бьша национализирована. С этого времени начался новый этап в ее развитии. В 1925 г. опытный буровой мастер бакинских промыслов Уста Пири Гулиев, пройдя стажировку в США, стал внедрять на месторождениях вращательное бурение взамен прежде практиковавшегося ударного. Это не замедлило сказаться на росте производства. С начала 30-х годов производственники полностью перешли на скважинную добычу нефти, отказавшись от дедовского способа выкачивания ее желонками. [c.91]

    Для добычи нефти бурятся скважины диаметром 15—25 см до достижения нефтеносного пласта, глубиной до 5000 м. При бурении в скважины опускаются колонны, состоящие из свинченных друг с другом стальных труб. Так как пласт обычно окружен непроницаемыми породами (глины, сланцы), то нефть в нем находится под большим давлением, создаваемым выделяющимся из нее нефтяным газом и вышележащими слоями. Поэтому в первое время нефть поступает на поверхность земли самотеком. Такой способ добычи называется фонтанным, так как раньше допускали выбрасывание нефти из скважины в виде фонтана. В настоящее время скважина всегда герметически соединяется с трубопроводом во избежание потерь газа и нефти. Из старых, сильно выработанных месторождений нефть добывают также глубинно-насосным способом в скважину спускают вторую колонну труб, в нижней части которой находится насос. [c.205]

    В области бурения нефтяных и газовых скважин и обустройства месторождений требуется в 1,8-2 раза увеличить производительность буровых установок за счет снижения продолжительности и трудоемкости строительства скважин. Для этого необходимо разработать принципиально новые технологии бурения скважин, позволяющие на базе новых способов разрушения пород совмещать операции по бурению и креплению ствола скважин, резко сокращать типоразмеры бурового инструмента, кардинально упрощать их конструкцию, кратно повышать механические показатели бурения, создать технологию горизонтального бурения с обеспечением тянущего усилия на конце бурильной колонны, исключить загрязнение недр при бурении скважин. Предстоит также повысить эффективность вскрытия продуктивных пластов на 10-15%, в 1,5-1,7 раза снизить трудоемкость добычи нефти. [c.314]

    В России, в районе Баку, нефть добывали с X века. В начале XVIII века в этом районе насчитывалось более 50 нефтяных колодцев глубиной до 40 м. В 1844 году чиновник горного управления Ф. А. Семенов предложил проводить земляное бурение для углубления колодцев, а в 1848 году закончили бурение первой нефтяной скважины. Промышленное использование таких скважин в России началось в 60-е годы прошлого века. Добыча нефти из них проводилась в основном фонтанным и поршневым методами. Б конце 80-х годов несколько скважин было оборудовано глубинными насосами, однако йз-за специфических особенностей кавказских месторождений этот метод в то время не получил достаточного развития. В начале XX века на бакинских промыслах нашел практическое применение компрессорный способ, предложенный русскими инженерами В. Г. Шуховым и А. Б. Бари. Следует отметить, что в дореволюционной России нефтяная промышленность была несколько более развита, чем другие отрасли тяжелой промышленности. [c.216]

chem21.info

Нефтяные месторождения, способы бурения и добычи нефти

из "Технология переработки нефти и газа"

Нефть широко распространена в природе и имеется почти во всех странах, но количество месторождений, в которых ведется промышленная добыча нефти, сравнительно невелико. [c.5] Чтобы извлечь нефть на поверхность земли, необходимо пробурить скважину. Глубины скважин различны — от нескольких сот метров до 3 / JИ и местами даже до 5 км. [c.6] В настоящее время основным способом бурения является вращательный способ — роторное и турбинное бурение. Для бурения сооружают металлическую буровую выщку в виде усеченной пирамиды высотой около 40 м. Внизу, в центре вышки при роторном бурении устанавливают вращающийся стол (ротор). В отверстие стола вставляют ведущую трубу квадратного сечения, а к ней привинчивают бурильные трубы. На конец нижней трубы навинчивают бурильный инструмент— долото. При вращении долото разрушает горную породу. Для удаления породы и охлаждения долота в колонну бурильных труб подают мощным насосом под высоким давлением глинистый раствор, вымывающий породу на поверхность земли (фиг. 1). По мере углубления скважин длина колонны труб, привинчиваемых одна к другой, может достигнуть нескольких километров. Недостаток этого способа бурения в том и заключается, что при большой глубине скважин приходится расходовать много энергии для вращения колонны труб, вес которой может достигать 100 г и более. [c.6] Применяют также электробур, где рабочая турбина, связанная с бурильным инструментом (буром), приводится во вращение электроэнергией (изобретатели инж. А. П. Островский и др.). [c.7] Преимущество турбинного бурения перед вращательным заключается в том, что вращается только долото колонна труб неподвижна не требуется затрачивать энергии на вращение колонны. Турбинным способом можно осуществлять вертикальное и наклонное бурение, а также кустовое бурение, т. е. бурение 8—12 скважин из одной буровой вышки. [c.7] Существуют три промышленных способа добычи нефти фонтанный, компрессорный и глубиннонасосный. [c.7] При компрессорном способе (фиг. 2) в скважину с обсадной колонной труб 3 опускают колонну нагнетательных труб 2. Внутри нее находится колонна 4 труб меньшего диаметра. В колонну 2 компрессором 1 нагнетается сжатый газ — воздух или нефтяной газ. Давлением сжатого газа нефть оттесняется к нижнему концу внутренней колонны труб 4, называемых подъемными. Искусственно созданная газо-нефтяная смесь имеет меньшую плотность, чем пластовая нефть 5. Поэтому, а также вследствие избыточного давления в пласте газо-нефтяная смесь поднимается по внутренней колонне труб к устью скважины на поверхности земли. Эта нефть содержит в себе пластовый нефтяной газ и газ, принудительно нагнетаемый в скважину. В трапе газ 7 отделяется от нефти 8. [c.7] Глубиннонасосный способ заключается в том, что в скважину опускают специальный насос, приспособленный для перекачки нефти с больших глубин (фиг. 3). [c.8] Нефть известна народам многих стран с незапамятных времен, относящихся к глубокой древности. [c.8] Наиболее давно широкой известностью пользовались нефтяные месторождения в Азербайджане (на Апшеронском полуострове — в районе г. Баку), в Грозненском и Кубано-Чер-номорских районах, на Западной Украине, на Севере — в бассейне рек Ухта и Печора и в некоторых других местах. [c.8] Нефтяной промысел существовал в указанных районах много веков тому назад, особенно в Бакинском районе, который известен от библейских времен и до ныне (Д. И. Менделеев). Добытую нефть применяли в необработанном виде как лечебное средство, как материал для освещения и отопления жилищ и для различных других целей. [c.8] Техника добывания бакинской нефти многие десятилетия в царской России была весьма примитивной рыли вручную колодцы глубиной в среднем 10—32 м нефть, скоплявшуюся в колодцах, вычерпывали кожаными черпаками. Труд был ручной, иногда с применением лошадиной тяги. Нефть хранили в подземных хранилищах. Наиболее благоустроенные из них были выложены камнем и оштукатурены глиной или особым цементом. Из этих ям нефть разливали - в бурдюки — мешки, сделанные из шкур быков, овец, коз, лошадей. В бурдюках и перевозили нефть на верблюдах, или в арбах, или же по морю на парусных лодках. [c.8] Бурение нефтяных скважин, впервые осуществленное у нас (Семеновым и др.) до появления их за рубежом, особенно усиленно начало развиваться с начала 70-х годов XIX столетия. Это обусловило в дальнейшем быстрый рост добычи нефти. Многие скважины давали мощные фонтаны нефти по прекран1е-нии фонтанирования нефть черпали из скважины желонками. [c.8] Желонка — металлический цилиндр высотой до 6 м на дне его имелся клапан. Желонку привязывали к канату, проходящему через блок буровой вышки, другой конец каната наматывали на вал лебедки, приводимой в движение конной тягой, позже — паровым двигателем. Когда желонка опускалась до дна скважины, клапан открывался, желонка заполнялась нефтью при подъеме ее клапан закрывался под тяжестью собственного веса и давления жидкости. [c.9] Более совершенные методы добычи нефти были предложены русскими изобретателями В. Г. Шухов в 70-х годах предложил компрессорный метод, Иваницкий (1865 г.)—глубинный насос. Эти методы были осуществлены на практике только в советские годы. [c.9] Нашей же Родине принадлежит приоритет в изобретении А. И. Шпаковским, Ленцем и другими форсунок для распыления жидкого топлива, в создании В. Г. Шуховым нефтепроводов для- перекачки нефти и нефтепродуктов (1879 г.), резервуаров, форсунок, наливных металлических танкеров и барж для перевозки нефти по воде. [c.9] Особенно велика роль нашей отечественной науки в исследовании и изучении состава и свойств нефтей, в разработке методов их исследования. Величайший вклад в мировую науку о нефти, о строении, свойствах и поведении углеводородов внесли в XIX столетии, задолго до американских и других зарубежных ученых, А. М. Бутлеров, Д. И. Менделеев, В. В. Марков-ников и В. Оглоблин, Ф. Ф. Бейльштейн, В. Эйхлер, К. И. -Лисенко и др. Несколько позже классические работы этих ученых продолжили и развили А. П. Эльтеков, К- В. Харичков, А. Е. Фаворский, Д. П. и М. И. Коноваловы, Н. Д. Зелинский, Л. Г. Гур-вич и др. [c.9] По свидетельству Д. И. Менделеева и других его современников техника нашей нефтепереработки уже в первый период ее возникновения стояла неизмеримо выше американской. Несравненно больше внимания на техническую и научную стороны нефтяного дела обращено в России, где изучению нефти и вопросов, связанных с ее обработкой, посвятили себя не только специалисты-техники, но и многие ученые химики. В этом отношении, можно смело сказать, мы идем впереди Америки. А прочная научная основа дает жизнь всякой промышленности, открывая глаза не только на настоящее, но и будущее (инж. К. Тумский, 1884 г.). [c.9] Советская наука не только преемственно восприняла великое наследство прошлого, но и приумножила его. Л. Г. Гурвич, Н. Д. Зелинский, С. С. Наметкин, С. В. Лебедев, П. А. Ребиндер, Б. А. Казанский и многие другие советские ученые открыли и разработали многие важнейшие для нефтепереработки химические реакции, технологические процессы, аппараты. Их открытия и изобретения являются основой большинства новейших современных методов нефте- и газопереработки во всем мире. [c.10] Даровитые русские практики-новаторы, крупнейшие русские ученые и талантливые инженеры создали передовую русскую нефтяную технику и науку. Однако косность царского режима и капиталистический строй, особенно же хозяйничанье иностранных монополий, тормозили внедрение новаторских и передовых открытий и изобретений в нефтяную промышленность России. Достижениями русских людей часто пользовались США и другие страны. [c.10]

Вернуться к основной статье

chem21.info