НАПРАВЛЕННОЕ БУРЕНИЕ СКВАЖИН

Бурение скважин – виды скважин, общие понятия о бурении



Довольно обширный термин «бурение скважин» подразумевает не только бурение для добычи из недр ресурсов, главным образом углеводородных, но и работы по бурению скважин для добычи воды, горизонтально направленное бурение, бурение под сваи, бурение под геотермальное отопление.

Что значит термин «бурение скважин»

Бурение — процесс разрушения различных пород с последующим удалением продуктов разрушения.

Бурение скважин — это бурение направленной цилиндрической горной выработки с закреплением стенок (ствола) скважины для предотвращения обрушения горной породы.

Устье скважины – начало скважины на поверхности земли.

Забой скважины – дно скважины.

Ствол скважины – стенки скважины.

Бурение скважин на воду – бурение скважины до водоносного горизонта (песка, известняка) и строительство скважины с учетом оборудования водоприемной зоны для возможности отбора воды из недр земли.

Вращательный с прямой промывкой

Самый распространенный способ. Используется при бурении скважин в породах различной твердости и на разную глубину.

Схема бурения скважины с прямой промывкой

1. Зумпф (отстойник для бурового раствора)
2. Забор отстоявшегося бурового раствора из зумпфа
3. Напорно-всасывающая магистраль
4. Буровой насос
5. Нагнетательная магистраль
6. Вертлюг
7. Бурильные трубы (буровые штанги)
8. Обсадная труба
9. Долото

Вращательный с обратной промывкой

В основном используется для бурения промышленных скважин большого диаметра.

Схема бурения скважины с обратной промывкой

1. Долото
2. Смеситель
3. Трубы для подачи воздуха
4. Бурильные трубы (буровые штанги)
5. Компрессор
6. Ротор
7. Вертлюг
8. Рукав
9. Зумпф (отстойник для бурового раствора)
10. Буровой шлам
11. Разделитель
12. Желоб

Вращательный с продувкой воздухом

Применяется при бурении в устойчивых породах. При использовании пневмоударника достигается высокая скорость создания скважины. Актуально при выполнении работ на территориях сложенных скальными или твердыми породами, а также при работе с трещиноватыми породами.

Ударно-канатный

Применяется при бурении скважин в сложных гидрогеологических условиях на глубину до 100-150 метров. Этот способ отличается низкой скоростью бурения, сложностью бурения в неустойчивых породах (плывуны, водоносные пески).

К основным преимуществам этого способа можно отнести:

• получение достоверного геологического разреза;
• прифильтровая зона и фильтр не забивается глиняным раствором (как при бурении с промывкой) или разрушенной породой – достоверная характеристика водоносного пласта.

Вращательный шнековый

Используется при бурении в мягких и рыхлых породах до глубины 30-40 м. Шнековое бурение – основной способ бурения для создания неглубоких скважин на песок (фильтровых скважин, см. ниже), для бурения ям и отверстий (ямобур).

Ямобуры – в основном это навесное гидравлическое оборудование на базе экскаватора, крана манипулятора и прочей строительной техники. Используется для ускорения рабочего процесса, замещая ручной физический труд – рытье ям, посадку саженцев, установку столбов, сваи, опор и прочих конструкций, фиксирующихся в земле.

Как проводится бурение скважин?

Вертикальная выработка создается вращающейся «бурильной колонной». Так называют конструкцию из последовательно соединенных труб, в нижней части которой закреплено долото, турбо- или электробур — инструменты для разрушения горных пород.

Для удаления шлама, разбуренного грунта, в образующийся ствол закачивается глинистый раствор. При таком способе бурение ведется с промывкой.

При бурении шнековым способом разбуренная порода поднимается на поверхность по спирали (как у сверла).

Во время бурения скважин с продувкой, разбуренный грунт выдувается мощным потоком воздуха.

Для укрепления стенок выработки используются обсадные трубы.

Это самое общее представление о бурении скважин вращательным способом. С его помощью строится наибольшее число этих сооружений, предназначенных для промышленного, исследовательского или частного использования.

Основные типы скважин

Применительно к бурению не промышленного назначения, а для частного использования, инженерные сооружения можно разделить на несколько типов скважин.

Фильтровые скважины

Служат для добычи воды из неглубоко (10-60 м.) расположенных залежей песка.

Типовая конструкция скважины на песок

Фильтровая скважина (скважина на песок) – скважина построенная на неустойчивые водовмещающие породы, представленные разнозернистыми песками, иногда с включениями гравия, валунов, песчаников. Неотъемлемая часть скважины на песок – фильтровая водоприемная часть, проще говоря, фильтр. Чаще всего его изготавливают из перфорированной трубы с намотанной на нее нержавеющей или полимерной сетки.

Артезианские скважины (скважины на известняк)

Используют для извлечения пластовой жидкости из карбонатных отложений, известняка, которые, в частности, в Московской области находятся и на отметках, превышающих 200 м.

Пример классической конструкции скважины на известняк

Пример сложной конструкции скважины, построенной на безнапорный известняк с перекрытием малообводненного известняка на отметке 30-40 м. Такая конструкция характерна для скважин расположенных в Каширском и Зарайском районе Московской области.

Скважины под геотермальное отопление

Фонд «частных» скважин сегодня не ограничивается только добывающим сооружением. При обустройстве системы обогрева популярно-обоснованным становится использование тепловых насосов.

Данная технология позволяет использовать тепло земли для обогрева недвижимости, удаленной от центральных коммуникаций.

Для нужд этих агрегатов бурятся вертикальные или наклонные выработки, которые заполняют рабочей средой и тем самым создают тепловой контур.

1. Горизонтальный коллектор (расположен ниже глубины промерзания)
2. Вертикальный зонд (установлен в скважину)
3. Тепловой насос (передача тепла земли теплоносителю, циркулирующему в доме).

Горизонтально направленные скважины

Бурение таких скважин используют для прокладки коммуникаций без разработки траншей.

Современные технологии позволяют контролировать траекторию бурения, задавать необходимое направление движения бура.

Направленное бурение идеально подходит для подключения к инженерным сетям в условиях плотной застройки.

Cкважины для исследования геологического строения и добычи полезных ископаемых

• опорные, структурно-поисковые — для получения глобальной информации о геологическом строении региона;
• разведочные, оценочные — бурение проводится с целью выявить расположение насыщенных залежей и определить их продуктивность;
• добывающие и нагнетательные — извлекать запасы и проводить операции для увеличения объемов добычи — закачка воды, пара, газа.

Чем бурят скважины в Московской области?

Глубина залежей, свойства пород, которые предстоит пройти, определяют, какую технику использовать для бурения скважин. Для частного сектора наибольшее распространение получила установка на колесном шасси УРБ 2-А2, которая применяется при работах во всем «диапазоне отметок», даже если от поверхности залежь удалена больше чем на 200 м.

Буровые установки на колесных шасси (КАМАЗ, Урал) задействуют и при бурении на меньших глубинах, когда разрез представлен крепкими породами.

На глубинах до 100 м применяются малогабаритные и самоходные установки, который могут размещаться на автоприцепе — Бурагрегат Стронг, Партнер серии TS,ТМ, на гусеничной базе — Партнер серия SBU, Lutz Kurth, Бурагрегат СБУ.

При бурении скважин промышленного назначения в основном используются установки УРБ-3А3, 1БА-15В.

Компания «Водная Помощь» располагает широким парком буровой техники и способна решать задачи по автономному водоснабжению в сложных гидрогеологических условиях, на участках с ограниченным заездом, по всей территории Московской области и соседних областях. Оказывает весь комплекс работ по монтажу и обслуживанию сетей инженерно-технического обеспечения.

6

Источник: https://www.water-help.ru/bureniye-skvazhin.html

Основные понятия направленного бурения скважин

   Для ведения оперативного контроля искривлений скважин разработано несколько типов инклинометров, которые, в отличие от каротажных кабельных приборов, получили название буровых автономных инклинометров оперативного контроля.

   Cкважина – это цилиндрическая горная выработка в земной коре, поперечные размеры которой незначительны по сравнении с ее длиной, поэтому при построении геологического разреза она, как правило, изображается как линия в пространстве.

Поэтому такая линия или ось скважины может быть охарактеризована двумя понятиями:    * действительная ось – это геометрическое место точек, образующихся при перемещении центра поверхности разрушающегося забоя скважины по мере его углубления породоразрушающим инструментом.

Она представляет собой плоскую или пространственную кривую, отображающую фактическую форму скважины с локальными перегибами, бесконечно малыми по сравнению с длиной, и поэтому может быть изображена как непрерывная плавная линия, которую можно изображать как траекторию движения вектора скорости бурения породоразрушающим инструментом, принимаемым за материальную точку  и представляющую собой траекторию скважины;

    * приближенная ось, фиксируемая инклинометрической аппаратурой, отображает общее пространственное искривление ствола скважины в дискретных точках. По сравнению с действительной осью она представляет собой плоскую или пространственную линию, состоящую из отрезков прямых и (или) простых дуг, примыкающих друг к другу. При графических построениях стволов скважин по дискретным точкам, отстоящим друг от друга на определенных расстояниях, принимаемых за прямую линию, такая ось является ломаной линией и изображается как трасса скважины.

Естественное и искусственное искривление скважин

   При этом:а) под направленными подразумеваются любые скважины с вертикальным, наклонным и горизонтальным заложением, при проектировании которых заранее были рассчитаны углы заложения и проектная трасса с учетом естественного и (или) искусственного искривления, предусмотрены и применены технические и технологические приемы и меры предупреждения или регулирования коэффициента искривления, в том числе специальные отклоняющие средства;б) под многоствольными подразумеваются такие направленные скважины, из основного ствола которых пройдены один или несколько дополнительных (в том числе ранее пробуренных) стволов того же или меньшего диаметра с любой трассой и с отклонениями их забоев, величина которых предусмотрена положением проектных пунктов разведочных сетей или геологическим заданием, а также для целей повторного опробования или другого предназначения;

в) под многоствольно-кустовыми подразумеваются скважины, из основного ствола которых проходится один или несколько (серия или куст) укороченных стволов с небольшими нестандартными отклонениями их забоев того же или меньшего диаметра по полезному ископаемому, имеющие целью обеспечить повышение информации и достоверности по каждому пункту (пересечению) разведочной сети, плотность которой в этом случае должна быть соответствующим образом разрежена как по рудной, так и дневной поверхности.

   Бурение скважин любого назначения (от структурных, поисково-разведочных до технических) имеет определенную цель, направленную на получение геологической, геофизической, технической или иной информации в строго установленном пункте пространства.

Поэтому понятие направленное бурение скважины относится к любым пробуриваемым скважинам, пространственное положение которых, должно контролироваться инклинометрами.

   Пространственное положение скважин инклинометрическими приборами измеряется с целью определения действительного положения пересекаемых ею горных пород, глубины и элементов их залегания (падения, простирания) для того, чтобы выполнить правильные построения плана и геологического разреза месторождения, истинной мощности слагающих его пластов и (или) рудных тел, их структур, морфологии и так далее.

   Положение пространственной оси скважины обычно измеряют дискретно по точкам, отстающим друг от друга на расстояниях, зависящих от сложности месторождения и значений естественного искривления скважин и задаваемых геологической службой. Такой контроль должен осуществляться строго в плановые сроки, так как несвоевременный контроль может привести к значительному отклонению скважины от проектной трассы и невыполнению ею проектного геологического задания.

   Инклинометры по принципам измерения зенитного угла и азимута подразделяются на несколько основных групп:    * инклинометры оперативного контроля    * индикаторы оперативного контроля    * отечественные и зарубежные инклинометры    Замеры искривления скважин обычно производят каротажные отряды, спецмашины которых оборудованы инклинометрическими приборами. Однако их вызов для измерений кривизны скважин ежесменно практически исключен из-за высокой стоимости замеров, а также разобщенности буровой и каротажной служб и нередко происходит раз в несколько дней после проходки от 100 до 300 м, когда исправить кривизну скважину и вывести ее на проектную трассу становится практически невозможно.

   Кроме того, такая система контроля и замеров влечет за собой большие простои и материальные затраты, так как бурение скважины прекращается в ожидании приезда каротажной бригады или наоборот начинается подъем бурильной колонны из скважины и в это время простаивает каротажная станция.

Примеры компоновки инклинометра

   В связи с данными обстоятельствами наиболее рационально и экономически предпочтительно оснастить каждую буровую бригаду, особенно при бурении далеко распологающихся друг от друга скважин, в гористой местности и других сложных географо-геологических условиях автономными инклинометрами, позволяющими бригаде или технологу оперативно, по мере необходимости, производить измерения скважин, в том числе в период спуско-подъемных операций при подготовке оборудования и инструмента.   Особенно большое значение оперативный контроль имеет при выполнении искусственного искривления скважины, когда измерения должны быть проведены перед, во время и после завершения цикла искривления, что позволяет своевременно проанализировать положение скважины в простанстве, оценить правильность производимых работ, степень соответствия фактической и проектной трасс проходки и принять решение о дальнейшем направлении работ по бурению скважины или по ее искусственному искривлению.

   Данная система оперативного контроля и управления должна применяться при направленном бурении на всех месторождениях, особенно глубокозалегающих, которые по своим геолого-техническим условиям характеризуются наиболее высоким искривлением скважин и дорогой стоимостью бурения. Экономический эффект от перебуривания 25 – 50 метров скважины или 3 – 5 циклов искусственного их искривления полностью окупает затраты на приобретение автономного инклинометра для оперативного контроля.

   Естественное искривление скважин.

Любое непреднамеренное искривление скважин, происходящее из-за непостоянства физико-механических, структурных и других свойств горных пород и их углов наклонов или углов встречи со скважиной (геологические факторы) и технологических режимов их бурения, состава колонковых наборов, породоразрушающего инструмента и других технологических факторов, действующих раздельно или совместно, назвается естественным искривлением скважин.

   Искусственное искривление скважин. Преднамеренное изменение положения оси скважины в пространстве с применением специальных отклонителей или в результате заранее заданного изменения комплекса технологических приемов, технологических режимов и видов бурения, состава и размеров компоновок колонковых наборов, центраторов, породоразрушающего инструмента и других свойств, называется искусственным искривлением скважины.

   Бурение скважины с использованием их естественного искривления получило название направленное бурение скважины. Таким образом, под основными понятиями направленного бурения скважин, следует понимать бурение любых направленных, многоствольных, многоствольно-кустовых, горизонтальных и других скважин всех разновидностей, пробуренных любым видом породоразрушающего инструмента.

                       

01. Бурение скважин схема буровой установки
02. Буровое оборудование и основной буровой инструмент
03.

Компоновка бурильной колонны вспомогательный инструмент
04. Обсадные колонны определение диаметра скважины
05. Таблица параметров обсадных труб и муфт к ним
06.

Основные понятия направленного бурения скважин
07. Определение направления скважины

Бурение скважин  —>  Буровое оборудование  —> Компоновка бурильной колонны  —> 

Обсадные колонны скважин 

—> Параметры обсадных труб  —> Направленное бурение скважины  —> Определение направления скважины

Источник: https://oil-ecn.ru/napravlennoe-burenie.html

Нефть и наклонное бурение нефтяных скважин: буровые установки

В современной нефтедобывающей отрасли все более востребованы высокотехнологичные инженерные решения, которые позволяют экономить затраты труда и времени. Особенно это актуально для такого технологического процесса, как бурение, поскольку нефть последнее время приходится добывать из все более труднодоступных продуктивных пластов.

Одной из таких современных методик является наклонное бурение нефтяных скважин. Правильно оно называется наклонно-направленное.

Необходимое для такого бурения вертикальное отклонение достаточно мало: при стандартном бурении 2 градуса, при глубоком –  немногим больше 6-ти. Второй способ применяется как раз в нефтегазодобыче.

 Необходимость наклонного бурения может быть вызвана причинами как искусственного, так и естественного характера. Искусственное отклонение – это любое искривление ствола скважины, запланированное заранее.

Естественные причины мы рассмотрим далее.

Наклонно-направленное бурение нефтяных и газовых скважин

В этих добывающих отраслях такой процесс является особенно сложным. Такое бурение производят с помощью специальных направляющих профилей.

Стоит сразу сказать, что верхний шурф всегда – строго вертикален. Отклонение начинается в запланированных нижних горизонтах.

Широко используется такой метод  при проведении разведки месторождений, поскольку гораздо  дешевле искать нефтяные  «маркеры» с помощью достаточно длинного наклонного шурфа, чем сразу стараться забуриться вертикально на большую глубину.

Каким образом производится осуществляется наклонно-направленное бурение?

На самом деле, сама технология довольно проста. Изначально проводят разбуривание  основного шурфа, а потом, с помощью искривляющих приспособлений, в нужное место подводится бур, который имеет либо наклонное, либо горизонтальное направление. После этого выполняется бурение дополнительной наклонной шахты.

Для максимально точного соблюдения заданного проектом направления, используют специальные  маяки. Нередко, чтобы получить возможность визуального контроля, применяются  специальные камеры.

Бывают случаи, когда необходимость подобных скважин вызвана особенностями пробуриваемых пород. Например, гораздо выгоднее  провести шурф так, чтобы он прошел над каким-нибудь твердым магматическим образованием, чем напрямую через него пробиваться.

Частным случаем наклонно-направленного бурения является  пробитие строго горизонтальных шахт.

Все наклонно-направленные скважины подразделяют  на однозабойные и многозабойные.

Во втором случае от основного шахтного ствола идут сразу несколько наклонных.

Такой способ в нефтегазодобыче используется:

• в процессе вскрытия продуктивных пластов, залегающих между параллельными сбросами;
• в случаях, когда обнаруживают резкую смену направления  разрабатываемого пласта;
• если нефтегазоносный  горизонт скрыть  соляным куполом, который сложно пробить напрямую;
• при обходе шахтных обвалов;
• если продуктивный пласт находится на дне водоема, моря или океана, а также под сооружениями и зданиями (в этих случаях этот метод нередко бывает единственно возможным; например, на морских и океанских  буровых плавучих платформах в 90 процентах случаев бурение происходит именно таким способом);
• при бурении многозабойных скважин на сильно пересеченной местности (холмистой, овражистой и так далее).

Наклонное бурение незаменимо в случаях, когда по какой-то причине (тектонический сдвиг, обвал и т.п.) ствол скважины смещается в сторону, и появляется необходимость обойти проблемное место.

Кроме того, если нужно взять из основного ствола керновую пробу, то другого способа для этого просто не существует.

Наклонно-направленное бурение также используется при быстром тушении загоревшейся  скважины, а также для расширения нижней части скважины, если это необходимо по эксплуатационным причинам.

В последнем случае чаще всего используют  «кустовое» бурение, с большим количеством побочных  шурфов. Если на таких бедных месторождениях  использовать традиционные методы, то отдача будет невелика,  а сама скважина истощится за короткое время.

Читать также: Какова себестоимость добычи нефти в разных странах?

Наклонно-направленным бурением пробивают первичные шурфы сквозь  угольные пасты, поскольку при этом необходимо  предварительно освобождать их от встречающихся газовых карманов. Если это не делать, то значительно возрастает риск воспламенения или взрыва во процессе эксплуатации.

Чаще всего применяют роторные буровые установки, а в качестве забойных двигателей используют турбобуры,  реже  электробуры или винтовые двигатели.

Основные методики наклонно-направленного бурения

Основной методикой такого бурения во всем мире является использование рельефа конкретной  местности, поскольку  идеальные равнинные рельефы встречаются далеко не всегда и не везде.

Образцом обычно служат заранее построенные методами математического моделирования типовые профили.

Важно отметить, что «типовой» способ применим только  на тех месторождениях, разработка которых уже ведется, и все особенности которых известны.

Суть этого способа заключается в том, что  кривизну местности не стараются исправить,  а начинают под неё подстраиваться. Основным недостатком такого метода является весьма заметное удорожание бурения.

В проектном профиле обязательно необходимо отметить места с максимальным искривлением, поскольку без них готовый проект составлять нельзя.

Проектированием занимаются специально подготовленные инженерные специалисты по наклонному бурению.

Вторым способом является корректировка изгиба скважины с помощью изменения компоновки буровой  установки.

Получило наибольшее распространение в случаях, когда изгибом шурфа управляют во время его непосредственного пробивания. Достоинство этого способа в том, что нет необходимости использовать какое-либо «особенное»  оборудование. основным недостатком является сильное ограничение ускоренных режимов бурения.

Наклонно-направленные скважины

Также наклонно-направленное бурение производят с помощью искусственных отклонителей, которые могут быть в виде искривленных переводников, ниппелей-эксцентриков, клиньев и других отклоняющих приспособлений. Главный недостаток – отклонители подбираются индивидуально для каждой конкретной местности и условий бурения.

Кустовая методика

Кустовое пробуривание шурфов является важным способом наклонного бурения. Начало всех шурфов расположено в одной точке, а их конечные участки расходятся по обнаруженным продуктивным  пластам.

Несомненными достоинствами этой методики являются:

• на участке заметно снижается объем монтажных работ;
• сокращается число требуемых подъездных дорог;
• значительно меньше требуется линий водо- и  электроснабжения;
• минимизация вредных воздействий на окружающую среду;
• высокая степень автоматизации при эксплуатации;
• позволяет максимально использовать запасы каждого месторождения.

Читать также: Как происходит определение массы нефтепродукта?

Впервые такой способ был использован в Советском Союзе, на территории Азербайджанской ССР (на острове Артем).

Главной сложностью этой методики является недопущение пересечения устьев скважин.

 Другим недостатком является вынужденное консервирование  уже работающих шурфов при вторичном бурении, поскольку этого требует противопожарная безопасность.

Но главным недостатком кустовых скважин  является высокая сложность их ремонта и обслуживания, а устранить прорывы в морских условиях – крайне затруднительно.

Так когда применяется кустовое наклонное  бурение?

Причины применения этого способа можно разделить на группы:

№Полезная информация

1	техногенные (бурение под зданиями и сооружениями)
2	технологические  (в случаях высокой вероятности, что при стандартном способе  может быть нарушена работа уже имеющихся скважин)
3	геологические (если залегание полезных ископаемых неравномерное, на разных горизонтах; в этих случаях наклонное бурение – единственный  вариант,  позволяющий в кратчайшие сроки наладить добычу при разумных капитальных вложениях)
4	орографические (самые часто встречающиеся причины, при которых месторождения расположены под поверхностью озера,  моря или океана, а также на сильно пересеченной местности)
5	климатические (в последнее время на Крайнем Севере наблюдается таяние многолетней мерзлоты,  вследствие чего применение других методов бурения  может вызвать  обрушение просвета шурфа)

Эксплуатация кустовых скважин дает максимальный эффект в часто затапливаемых и болотистых местностях.

Буровая установка БУ2900/175

Объемно такие кусты напоминают  пирамиды (конусы),  размер которых  зависит от площадей и «размытости» конкретного месторождения. Количество шурфов определяют, исходя из имеющихся технических возможностей.

Важную роль при эксплуатации готовой кустовой  скважины играет то, как расположены устья отдельных шурфов.

Многозабойное  бурение

В настоящий момент многие старые месторождения истощены, и единственный надежный способ получить из их  полезные ископаемые – это применить современные  прогрессивные методы нефтедобычи. К таким методикам и относится многозабойный способ бурения. Суть его заключается в том, что на определенной глубине  из одного основного шурфа выводится сразу несколько дополнительных «отростков».

Это дает возможность значительно увеличить  площадь конкретной скважины в нефтеносном горизонте, что позволяет увеличить объемы добычи углеводородного сырья.

Помимо этого, такой способ позволяет сократить объем бурения в непродуктивных верхних горизонтах, что значительно снижает материальные и временные затраты.

Первую такую скважину в нашей стране пробурили еще во времена СССР, на территории Башкирии, в 1953-ем году. Однако сам шурф, который бы проходил  в самой  толще пласта, удалось пробурить не сразу, а только в конце 50-х. Такой «отросток» был проделан на территории нынешней Самарской области.

Читать также: Особенности морской добычи нефти и газа

Сразу стало понятно, что суточные объемы сырья, добываемого с помощью скважин  такого типа, почти на 40 процентов больше, чем получаемые количества нефти из скважин стандартного (вертикального) типа. Именно в это время и началось развитие отечественного наклонно-направленного бурения. Обучение  этой специальности стало активно внедряться практически во всех  технических ВУЗ-ах страны.

Использование многозабойной методики позволяет значительно увеличить  общую протяженность скважины в продуктивном пласте, а также увеличить площадь зоны фильтрации и дренирования. Все это дает возможность не только увеличить  отдачу от скважины, но также значительно повысить уровень качества получаемого углеводородного сырья.

Многозабойные скважины бывают следующих видов:

• наклонно-разветвленные;
• горизонтально-разветвленные;
• радиально-направленные.

Третий тип скважин наклонно-направленного бурения применяется в условиях  сложного рельефа местности и неравномерного расположения продуктивных  горизонтов. Этот метод дает возможность при минимально возможных затратах максимально повысить объемы добычи нефти.

Основные характеристики многозабойных скважин

Наклонно-разветвленные шурфы отходят от основного шахтного ствола в разных плоскостях под разными углами.

Скважины горизонтально-направленного  типа представляют собой  разновидность наклонно-разветвленных. Их основное и единственное различие заключается в том, что «отростки» от основного ствола идут строго горизонтально, то есть под углом 90 градусов к основному шурфу.

Радиальные шурфы отходят от строго вертикального  основного ствола по в радиальном направлении (по окружности).

В настоящее время разветвленные типы скважин являются одним из самых  перспективных буровых направлений, поскольку их промышленное применение предоставляет широкие возможности для решения многих отраслевых задач, связанных с эффективным освоением подземных недр. К таким задачам относятся:

• максимальная эффективность разработки нефтяных месторождений с различной глубиной залегания продуктивных горизонтов. Стандартное вертикальное бурение для таких разработок нецелесообразно с экономической точки зрения, поскольку объем предварительных капитальных вложений слишком велик;
• наклонно-направленное бурение дает возможность значительно уменьшить число используемых скважин, а значит, заметно  уменьшаются затраты  на проведение работ и минимизируется негативное воздействие на экологию  окружающей среды;
• такие  скважины позволяют наладить добычу нефти с высокой вязкостью с предельно больших глубин залегания пластов. .

Кроме того, такой способ бурения применяется при строительстве  геотермальных станций,  работающих на энергии горячих  подземных водных источников.

Буровая колонна улетела в скважину. Авария при бурении

Источник: https://neftok.ru/dobycha-razvedka/naklonnoe-burenie-neftyanyh-skvazhin.html

Горизонтально направленное бурение скважин

Метод горизонтально направленного бурения (ГНБ) позволяет проложить подземные коммуникации без нарушения верхних слоев почвы.

Часто данный способ прокладки является единственно возможным вариантом для строителей и инженеров там, где нельзя рыть траншеи и котлованы.

По этим причинам ГНБ особенно востребовано в городах с плотной застройкой, а также в любых местах, где прокладываемые коммуникации должны обойти препятствие снизу.

Достоинства ГНБ

Горизонтальное направленное бурение имеет очень много достоинств:

• возможность бурить прямые и искривленные горизонтальные скважины практически под любыми внешними препятствиями — строения, лесопосадки, водоемы, овраги, шоссе, железнодорожные линии и т.д.
• штат рабочих и тяжелой техники уменьшается, так как не нужны масштабные земляные работы
• не нужно восстанавливать наземную инфраструктуру и ландшафт после завершения работ
• сокращается время работ

Горизонтально направленное бурение

Работы по горизонтально направленному бурению состоят из следующих этапов:

• обязательно изучается геологический разрез и ранее проложенные коммуникации в зоне будущего бурения
• небольшим диаметром бурится пилотная скважина
• на всех этапах бурения используется буровой раствор для снижения сопротивления, укрепления стенок скважины, очистки инструмента, выноса шлама наружу
• сквозь ствол пилотной скважины в обратном направлении протягивается риммер (расширитель); чтобы расширить узкий канал до необходимого диаметра может понадобится несколько проходов расширителя

протягивание трубы большого диаметра

• через канал готовой скважины протягивается труба или связка труб
• при сдаче готового объекта обязательно оформляется исполнительная документация, где указывается точное размещение в грунте проложенной трубы

Что может помешать использованию ГНБ?

При всей своей эффективности использование метода горизонтально направленного бурения будет затруднено или невозможно в некоторых случаях:

• монолитный скальный грунт, прослойки камня, отдельные крупные валуны
• техногенные препятствия под землей

установка горизонтально направленного бурения

• небольшая глубина бурения (меньше 1,5 м)
• слишком короткие расстояния

Если указанных помех нет, то горизонтальное бурение практически всегда можно выполнить.

Обозначаем место работ

Метод горизонтально направленного бурения чаще всего используется в плотно застроенных и наполненных различными коммуникациями городах. По этой причине перед началом работ необходимо получить разрешение.

Места наличие в почве ранее размещенных коммуникаций необходимо отметить специальными знаками. Опасения может вызывать ситуация, когда не найдена документация на очень старые, но функционирующие трубы или кабели, проложенные в земле.

Над местом новой коммуникации, прокладываемой с помощью ГНБ, также необходимо установить специальные знаки.

Готовим площадку

Для размещения установки для ГНБ необходимо подготовить ровную чистую площадку размером 10х15 м. Часто требуется предусмотреть место для свободного проезда автотранспорта к буровой установке. Площадка должна быть огорожена предупреждающими средствами безопасности — знаки, лента и т.д.

оборудование для системы локации ГНБ

Оборудование размещается и фиксируется непосредственно над местом начала горизонтального бурения. Выставляется угол входа буровой головки в грунт.

Буровой раствор облегчает буру движение в грунте, укрепляет стенки скважины и выносит разрушенную породу на поверхность. На входе и выходе горизонтальной скважины готовятся приямки для излишков бурового раствора.

Пилотная скважина

После завершения всех приготовлений начинаем горизонтальное бурение. Сначала прокладывается пилотная скважина диаметром около 10 см. В буровой головке находится передатчик, излучающий радиоволны на определенной волне.

бурение пилотной скважины с использованием радиомаяка

Снаружи местоположение и перемещение излучателя фиксируется системой локального позиционирования. Это позволяет буровому инструменту очень точно выйти в нужной точке. При замеченных отклонениях движение бура оперативно корректируется.

Расширитель скважины – риммер

После создания пилотной скважины необходимо ее расширить до требуемых размеров. Это делается с помощью риммера. Расширитель может быть протянут сквозь скважину столько раз, сколько понадобится для получения нужного диаметра. Возможен вариант использования последовательно соединенных риммеров увеличивающихся размеров.

Прокладываем трубы

Трубы, ради которых брилась горизонтальная скважина, протягиваются вместе с риммером, или с последним из риммеров, если несколько расширителей были соединены последовательно.

Трубы крепятся к расширителю с помощью верлюгов (поворотных звеньев) или скоб.

Если под землей создается кабельная коммуникация, то внутри труб заранее протягивается проводник, который позже облегчит прокладку кабелей внутри трубопровода.

прокладка трубы вслед за риммером

Метод горизонтально направленного бурения показал себя чрезвычайно удобным и малозатратным при прокладке подземных коммуникаций. Главное достоинство метода ГНБ — практически нулевой объем работ по вскрытию грунта, что очень важно для работ в городской черте с плотной застройкой.

Источник: http://www.biiks.ru/stati/gorizontalno-napravlennoe-burenie-skvazhin/

Наклонно-направленное бурение скважин — технология

Наклонно-направленное бурение скважин применяется при выработке продуктивных пластов или с целью их разведки. Конструктивно состоят их ствола с вертикальными и наклонными участками, которые были заранее спроектированы.

Отклонение от вертикальности согласно используемым методам составляет от 20, а при глубинном бурении свыше 60.

Оно может быть обосновано естественным залеганием твёрдых пород или создано искусственно с целью учёта различных влияющих факторов.

Технология бурения

Бурение наклонно-направленных скважин осуществляется с использованием специальных профилей. Обязательным условием их применения является создание начального участка в строго вертикальном положении.

При выполнении геологических разведывательных работ применяют шпиндельные буровые установки с поверхности земли или глубинных выработок.

В силу различных прочностных характеристик залегающих горных пород происходит естественное изменение направления бурения.

Для скважин под добычу газа или нефти используют три метода:

1. Роторное наклонно-направленное бурение.

   Технология имеет прерывистый характер, который заключается в бурении скважины меньшего диаметра под определённым углом с использованием шарнирного устройства и дальнейшего бурения долотом нужного диаметра по плановомунаправлению.

   Согласно методу, дальнейшее бурение производится после заглубления бурильной колонны нужного диаметра по этому же направлению с помощью шарнирной установки или клиновой. Буровая оборудуется стабилизаторами для обеспечения полного контроля процесса.

2. Забойное наклонно-направленное бурение с применением турбобура или двигателя забойного типа. Способ является непрерывным при формировании отклонения от вертикального положения ствола скважины.

   По технологии поворот ствола осуществляется за счёт воздействия отклоняющей долото силы в колонне, способствующая его отклонению в заданном направлении. То есть управление осуществляется за счёт контроля искривляющей силы бура, действующей в нужном азимуте.

   Создание такой силы осуществляется с использованием специальных переводников с нарезанной резьбой.

   Турбобур при наклонно-направленном бурении за счёт сил деформации стремится выровняться, но из-за наличия изгиба образуется момент силы, которая зависит от момента вращения бура. То есть, чем больше вращающий момент, тем больше угол наклона бурения.

   Предельный угол при этом составляет до 300. Для увеличения угла применяют шпиндели, позволяющие перенести момент отклоняющей силы в точку размещения долота. Горизонтальные участки скважины можно получить при использовании эксцентриковых ниппелей.

3. Наклонно-направленное бурение с применением различных сочетаний буровых инструментов.

   В соответствии с методом, при изменении порядка бурения с применением разных инструментов создаётся скважина с необходимым направлением без использования отклонителей.

   Однако при этом данная технология имеет существенные ограничения по скорости бурения на максимальных оборотах, что считается значительным её недостатком.

Кустовое бурение наклонно-направленных скважин

При добыче нефти или газа методом наклонно-направленного бурения может возникать необходимость увеличения скорости откачки и уменьшения времени освоения продуктивных горизонтов во время создания новых или ремонта старых скважин. Если жёсткие ограничения по способу проходки до заданной области отсутствуют, то бурение может осуществляться путём продольного прохождения пласта. Протяжённость горизонтального участка при этом может превышать 1 км.

Кустовое наклонно-направленное бурение конструктивно представляет собой наличие единого устья и разветвлённой серии забоев, которые расположены в нескольких продуктивных пластах. Применяется при необходимости попадания в заданный продольный участок пласта или нескольких пластов, расположенных относительно недалеко друг от друга, а также для прокладки проводных и трубных коммуникаций под надземными и подземными препятствиями. Минимальное число скважин при кустовом наклонно-направленном бурении в одном кусте составляет два, а максимальное — ограничено техническими и геологическими факторами. Способы бурения кустовым методом следующие:

1. Двухствольное последовательное.
2. Двухствольное параллельное.
3. Трёхствольное.

Ответвления скважин от устья при наклонно-направленном бурении могут выполняться в пирамидальном или конусном виде, а основания иметь округлую или многоугольную форму.

При освоении многопластовых месторождений возможно увеличение скважин в кусте пропорционально существующему.

При этом количество работающих буровых установок выбирается с учётом обеспечения максимальной производительности освоения продуктивного пласта.

Многозабойный метод бурения скважин

Многозабойное наклонно-направленное бурение используется для проходки базового ствола и дальнейшего забуривания с выполнением проходки нижней части пласта. Технология применяется в основном для разведки и разработки нефтяных месторождений.

Осуществляется в пластах, отличающихся высокой устойчивостью и имеющие не менее 20 м монолитного пласта из твёрдых скальных пород. При глубине более 1500 м и отсутствии газового слоя многозабойное бурение сокращают из-за увеличения дренирования поверхности продуктивного пласта.

Преимуществом данного метода наклонно-направленного бурения является использование одного и того же ствола для пробуривания нескольких дополнительных стволов, что позволяет сократить время на проведение буровых работ и ускорить добычу нефти.

По форме дополнительных стволов многозабойные скважины могут быть следующих видов:

1. Радиальные. Состоят из горизонтального основного ствола, который разветвляется на несколько вспомогательных, расположенных радиально.

2. Разветвлённые. Согласно технологии, дополнительные стволы располагаются под определённым наклоном к основному.

3. Разветвлённые по горизонтали. Отличаются от предыдущего вида только наличием дополнительных стволов, расположенных под углом в 900.

Многозабойное наклонно-направленное бурение дополнительных стволов выполняется сверху вниз или снизу вверх. Первый метод используется при проведении работ от разрабатываемого пласта к неизвестному.

Эффективен при обнаружении полезного пласта ниже исследованного уровня, поэтому основное назначение метода — исследование близкорасположенных пластов.

Технология бурения снизу вверх позволяет выполнить сгущение сети разведки пласта при необходимости выяснения или уточнения оставшегося запаса полезных ископаемых.

Заключение

Методы наклонно-направленного бурения позволяют наиболее эффективно разведывать и разрабатывать продуктивные пласты. Их выбор зависит от технических возможностей буровой установки, геологических особенностей, а также от типа залегающих пластов. Основным их преимуществом является быстрое прохождение сложных твёрдых пород за счёт изменения направления бурения.

: Горизонтально направленное бурение

Возврат к списку

Источник: http://snkoil.com/press-tsentr/polezno-pochitat/naklonno-napravlennoe-burenie-skvazhin-tekhnologiya/