Бурение нефтяных и газовых скважин – специфика геологоразведки и технология проведения работ

Несмотря на развитие альтернативных источников энергии человечество пока не в состоянии обеспечить себя на все 100% «чистой энергией», по-прежнему доля нефти и газа занимает ведущее место в объеме самых востребованных энергоносителей. Именно поэтому сегодня бурение нефтяных и газовых скважин остается одной из самых важных задач обеспечения энергетической безопасности многих стран.

Определение и назначение скважин

Добыча газа и нефти, как и ранее осуществляется путем разведки, строительства и введения в эксплуатацию нефте- газоносных месторождений. Основным объектом в добыче этих полезных ископаемых остаются скважины – искусственные сооружения, пробуренные с поверхности или шахтного забоя дающие доступ к внутренним слоям земли. Бурение нефтяных и газовых скважин осуществляется на разных геологических участках и на различную глубину. По глубине различают:

  • Скважины малой глубины – до 1,5 км;
  • Средней глубины – до 4,5 км;
  • Углубленные – до 6,0 км;
  • Сверхглубокие – свыше 6,0 км

Справка: самой глубокой скважиной на Земле считается научно-исследовательская скважина Кольская сверхглубокая глубиной 12 226 метров расположенная на Кольском полуострове.

Технология бурения нефтяных и газовых скважин предусматривает несколько этапов бурения, различающиеся по назначению, используемой технологии и способу постройки.

По целевому назначению скважины бывают:

  • Разведывательные – их бурят самое большое количество, обычно они достигают глубины 1,0-2,0 км. Цель бурения – проведение разведки горных пластов, определение границ месторождений.
  • Промысловые – самые большие по размаху и объему вложений сооружения. Их задача осуществление добычи нефти и газа с земных недр;
  • Вспомогательные – технологически необходимые объекты, которые участвуют в добыче в качестве обязательных элементов, через которые закачиваются в пласты земли вода для вытеснения полезных ископаемых;
  • Научно-исследовательские скважины участвуют в изучении недр, с помощью них учеными делаются прогнозы состояния недр, продуктивности месторождений и отрабатываются новые способы бурения нефтяных и газовых скважин.

Различаются скважины и по месту расположения – наземные, подземные, скважины на морском шельфе. И по наклону относительно земной поверхности – вертикальные, наклонные, горизонтальные и скважины сложной траектории.

Читайте также:  Как очистить котел от смолы

Буровое оборудование

Бурение нефтяных и газовых скважин осуществляется при помощи бурового оборудования. В состав оборудования входят:

  • Блокбуровой вышки;
  • Насосное оборудование;
  • Генераторы и система электропитания;
  • Система приготовления бурового раствора;
  • Вспомогательное оборудование.

В состав оборудования, которое непосредственно участвует в бурении горных пород входит:

  • Ротор;
  • Вертлюг;
  • Талевый механизм;
  • Буровая лебедка;
  • Подающие насосы;
  • Насосы откачки бурового раствора;
  • Долото;
  • Буровые штанги.

Для бурения нефтяных и газовых скважин понадобиться буровая лебедка

Основным элементом бурового оборудования является вышка – специальная конструкция, обеспечивающая весь процесс бурения. Высота вышки зависит от назначения бурения, сегодня применяются мобильные буровые установки для бурения скважин до 100 метров, вышки высотой 18, 43 и 57 метров.

Геологические исследования и монтаж буровых установок

Основой для определения границ месторождений нефти и газа, выступают геологические исследования. На основании полевых геологических работ определяются районы наиболее вероятного залегания месторождений полезных ископаемых. Для точного определения всех параметров необходимых для промышленной разработки осуществляется пробное геологическое бурение.

Для размещения оборудования буровой вышки расчищается площадка, прокладывается временная дорога для подвоза оборудования. В случае если это отдаленный участок расчищается площадка для посадки вертолетов и разведываются пути подхода к рекам, по которым есть возможность осуществить подвоз оборудования.

На участке работ после подвоза всего оборудования определяются места размещения основных компонентов буровой и место установки самой скважины.

Устанавливается платформа вышки, монтируется буровой стол и возводится сама буровая вышка. На площадке размещаются системы жизнеобеспечения вышки – компрессорные, насосные и фильтровальные станции. Устанавливаются цистерны для технической воды, горючего, буровой смеси, емкости для отстоя и фильтрации воды, поднятой с дна забоя.

Размещаются жилые и административные помещения, площадки для автомобилей и складов.

После того как будет развернуто все оборудование происходит проверка и получение прав на проведение разведывательного бурения.

Процесс бурения разведывательной скважины ничем не отличается от процесса работ на промысловой, за исключением того, что обсадка шахты делается не железобетонными или металлическими трубами, а металлической трубой малого диаметра. Второй особенность. Выступает то, что исследователи анализируют буквально каждый метр горных пород, что значительно осложняет процесс бурения и увеличивает его сроки.

Читайте также:  Помидоры на мангале – искусство укрощения огня

Общие принципы процесса бурения

Процесс бурения скважин для добычи нефти или газа осуществляется специальным оборудованием. С поверхности земли – с бурового стола вышки в грунт заглубляется рабочий орган – долото. Долото насаживается на буровую штангу. Чтобы долото опускалось на нужную глубину штангу делают разборной из нескольких секций. До определенной глубины вращательное движение долота обеспечивается вращением всей конструкции – при помощи электродвигателя приводится в движение буровые штанги и сам рабочий орган. После того как будет достигнута максимально возможная глубина вращение рабочего органа будет осуществлять двигатель, опускаемый непосредственно в скважину на штанге.

Для того чтобы шахта не обрушилась в перерывах между бурением проводят работы по укреплению стенок – опускают обсадные трубы или делают цементирование цементным раствором.

Процесс бурения нефтяной скважины

Для облегчения процесса бурения в полость скважины под давлением закачивают воду, при этом обратно выкачивают ее с измельченными горными породами. При проведении разведывательных работ используют специальный бур, который аккуратно вырезает цилиндрической формы колонну из горных пород. После прохождения 5-10 метров разведывательной скважины штангу с долотом поднимают, а содержимое укладывают в специальные контейнеры для дальнейшего исследования.

Работы осуществляются несколькими типами рабочих органов, есть долота с твердосплавными головками, есть с подвижными, а есть с алмазными, что дают возможность проходить пласты самых твердых пород.

При работах на промышленных скважинах проводится постоянный мониторинг состояния горных пород в них оценивается наличие содержания нефти и газа.  После того как будет достигнута проектная глубина осуществляется подготовка скважины к введению в эксплуатацию – делается обустройство оголовка, проводятся работы по укреплению забойной части скважины.

Нюансы бурения горизонтальных скважин

Техника бурения нефтяных и газовых скважин предусматривает бурение не только вертикальных, но и горизонтальных скважин. Особенность технологии заключается в использовании специальных видов буров и штанг, оснащённые шарнирными устройствами.

Применение метода горизонтального бурения совсем не означает, что скважина будет буриться под углом 90 градусов с конкретной точки. Просто такой технологии еще не существует, а вот постепенный поворот на заданный угол сегодня применяется часто.

Читайте также:  Советы профессионалов, помогающие выявить причины поломки микроволновой печи и устранить их

Принципиально эта схема выглядит так:

  • С определенной точки делается уход долота в сторону;
  • после этого делается наращивание угла отклонения до 5-7 градусов;
  • следующим этапом идет стабилизация направления;
  • далее опять изменение направления на 5-7 градусов.
  • Изменение направления осуществляется до тех пор, пока не будет достигнута необходимая точка.

Бурение горизонтальных скважин

При таких работах оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин дополняется еще и специальными датчиками. Они следят за пространственным положением бура и передают данные для управления долотом.

Таким методом обычно обходят сверхтрудные участки горных пород и участки перспективных скважин, на которых из-за обрушения стенок возникли проблемы с проходкой. Сама технология дает возможность с одной площадки получить в распоряжение целый район разведанного или промышленного месторождения.

Особенности бурения скважин в море

Развитие газо- и нефтедобычи на суше очень часто становиться нерентабельным из-за высокой стоимости строительства объектов инфраструктуры. Газопроводы, дороги, доставка грузов и транспортировка оборудования делают нерентабельными вложения в разведку и освоение. Другое дело технология бурения и добычи на морском шельфе. Конечно, как показывает практика стоимость оборудования здесь выше, но освоение морского дна более выгодное за счет снижения дополнительных расходов.

Для добычи на морском шельфе устанавливается сначала плавучая буровая вышка, а после того как будет введена в эксплуатацию устанавливается стационарная платформа, которая и обеспечивает добычу нефти и газа.

Сам процесс бурения не отличается от подобного процесса на суше, за исключением того, что доставка всего оборудования осуществляется морскими судами, а платформа представляет собой плавучий остров со всеми элементами, начиная от системы электрообеспечения и заканчивая жилыми модулями для персонала.  Разведывательные платформы устанавливаются на дно при помощи ферм, а после оборудования оголовка и стен скважины заменяются на стационарные, которые служат одновременно резервуарами для добытой нефти. В оборудовании платформы входит сепараторы для того чтобы отделить газовый конденсат из нефтяного сырья.

Оцените статью
Лучший сайт про ремонт, строительство и эксплуатацию бытовой техники