Технология бурения водозаборных скважин, виды бурения

Бурение скважины на воду – сложный многоступенчатый процесс, состоящий из нескольких технологических этапов.

При поступлении заказа на бурение скважины, наш специалист проводит первичный анализ стоимости, основываясь на геологических данных компании и предполагаемой глубине бурения. Заказчику озвучивается приблизительный диапазон цен на услуги, а также уточняется дата посещения участка, удобная для вас. Участок предполагаемого бурения подвергается первичному осмотру, уточняются необходимые детали и назначается дата начала проведения работ.

В назначенный день на участок прибывает наш специалист, который окончательно выбирает место для бурения скважины. В это же время уточняется степень участия заказчика – у нашей компании есть все необходимое, чтобы провести данные работы “под ключ”, включая обустройство скважины, что позволяет вам планировать свое собственное время и избежать постоянного контроля работ на участке.

А в будущем, при необходимости, можем проводить периодический осмотр и ремонт скважины.

После уточнения всех необходимых условий и составления договора отбирается бригада для работы и организуется выезд техники – и команда приступает к непосредственному бурению скважины.

Виды бурения скважин

• Шнековое бурение

  Шнек представляет собой стальную трубу с навитой стальной спиралью – подобно штопору, шнек бурит породу вращательными движениями. Шнеки соединены между собой при помощи шпонок и резьбы. Подобное бурение – идеальный вариант для неглубоких скважин в песчаной и других мягких породах.

• Роторное бурение

  Производится при помощи специального долота, вращающегося при помощи ротора, который располагается на поверхности. В процессе бурения буровой инструмент непрерывно охлаждается, а раскрошенная и резаная порода выносится при помощи глинистого раствора, воды либо сжатого воздуха.

• Колонковое бурение

  Вращательным элементом служит стальная колонковая труба, имеющая твердосплавную коронку в основании. Порода бурится по краям трубы, заводится в центр и в дальнейшем выдувается при помощи сжатого воздуха. Колонковый метод широко используется также при лабораторных исследованиях, так как предоставляет породу в первозданном состоянии (выдуваемую из центра колонковой трубы).

• Ударно-канатное бурение

  Наиболее простой способ: бурение производится забиванием трубы, поднимаемым грузом и с силой опускаемого на верх трубы. Сила удара достаточна для разрушения породы, которая удаляется из скважины обычной желонкой.

Перечисленные методы бурения скважин

используются уже многие годы и отлично зарекомендовали свою эффективность, но в настоящее время специалисты нашей компании предпочитают наиболее современный и универсальный способ – вращательное бурение скважин по роторному методу. Роторное бурение скважин – наиболее быстрый способ с максимально высоким КПД.

Процесс бурения скважин

В процессе бурения скважин наблюдается отклонение ствола от вертикали вследствие геологических особенностей (угол залегания пластов, наличие твердых включений породы, тектонические нарушения и прочее). Также причиной отклонения могут стать технологические причины: неправильная центровка вышки, перекос бурильной колонны, чрезмерная осевая нагрузка и другие. Искривление ствола скважины наблюдается при любом способе бурения – но современный уровень технологий и большой опыт специалистов позволяет не допускать отклонения ствола скважины более чем на 2-3 градуса.

В компании «Бурвода 72» используется только современная профессиональная техника высокой точности, позволяющая максимально сократить угол отклонения. Высокоточное оборудование позволяет избежать технических неполадок в работе скважины и продлить срок ее службы.

Процесс бурения скважин заключается в последовательном разрушении поверхности забоя, производимом вращением бурового долота (породоразрушающего инструмента). Разрушенная в результате бурения порода выводится на поверхность при помощи специального раствора.

Затем производится поиск водонасыщенного горизонта. В случае непредвиденного отклонения от проекта (редкие случаи, возникающие, например, в удаленных малоизученных районах) производится согласование с клиентом дополнительных условий.

На завершающем этапе бурения проводится компрессорная прокачка скважины под высоким давлением, вызов притока и разглинизация – освоение скважины. Также проводится обязательный замер производительности, откачка до чистой воды, предоставляется устный отчет по бурению.

Заказчикам стоит помнить, что особенности бурения той или иной скважины могут отличаться в зависимости от участка, на котором ведутся работы. К примеру, не стоит использовать грунтовые воды, если объект находится в районе с высокой промышленной активностью – и наоборот, в отдаленном месте возможно бурение относительно неглубокой скважины. Опытные специалисты нашей компании учтут все возможные нюансы работы и помогут вам выбрать оптимальный вариант, а при необходимости установить систему очистки воды из скважины.

Для того, чтобы узнать приблизительную глубину скважины конкретно для вашего района, на нашем сайте представлена подробная карта бурения. Получить более точную и подробную информацию вы можете у наших операторов по номеру +7(3452) 930-317, а также оставив свой вопрос в разделе «Вопросы специалисту».

Остались вопросы? Звоните по телефону +7 930-317

Технология бурения скважин на воду

Прежде, чем заказать бурение скважины на воду, мы рекомендуем каждому домовладельцу ознакомиться с основными технологиями и способами бурения. Для чего это нужно? Ведь в любой фирме есть консультанты, которые объяснят чем одна технология бурения скважин на воду отличается от другой. В первую очередь это необходимо лично Вам. Система автономного водоснабжения делается на долгие годы и должна все это время быть источником комфорта, а не беспокойства. Даже базовые знания в области бурения позволят квалифицированно общаться с подрядчиками. Более точное представление о сложности поставленной задачи и способах ее решения позволит не только выбрать лучший метод бурения и обустройства скважины, но и оптимизировать затраты.

Технология бурения водяных скважин имеет различные варианты реализации. Среди них есть как уже устаревшие и низко эффективные, так и современные, использующие последние достижения науки, требующие дорогой и сложной техники. Организация автономного водоснабжения решает вполне определенный круг задач, что позволило частным буровикам и буровым компаниям выбрать оптимальные методы. Для создания индивидуальных скважин на воду используются три основных способа бурения:

• ударно-канатное

• шнековое

• роторное

Ударно-канатное бурение — это устаревшая технология бурения. Метод медленный и технологически несовершенный. В основном используется для скважин небольшой глубины.

Недостатки метода компенсируются его дешевизной, отсутствием необходимости использовать буровой раствор и организовывать свободный заезд для буровой установки. Но здесь лучше сразу выбрать, что для Вас выгоднее — долго и дешево, либо быстро и чуть дороже. Например, неглубокую и среднюю скважину можно быстро пробурить шнековым методом. Выбирая вариант «долго и дешево» учитывайте, что в таких условиях в рыхлых и неустойчивых грунтах возрастает риск обрушения стенок. Дешевизна ударно-канатного метода относительна. В сложных гидрогеологических условиях, либо при большой глубине скважины финансовые и трудозатраты могут резко возрасти.

установка АВБ-2М на шасси ГАЗ для ударно-канатного бурения

Технология ударно-канатного бурения очень проста. Тяжелое остроконечное или цилиндрическое долото при падении разрушает породу. Долото поднимается и опускается, углубляя выработку, цикл постоянно повторяется. Размельченную породу удаляют с помощью желонки.

Компактность оборудования достигается за счет того, что для вертикального перемещения долота используется не жесткая буровая штанга, а гибкий металлический трос, намотанный на барабан. Если порода прочная, долото может быть утяжелено с помощью ударной штанги. Если грунт мягкий, до буровое долото и желонка могут быть объединены в один снаряд.

Технология бурения шнеком — одна из самых популярных для создания скважины на песок. Шнек — это так называемый архимедов винт, то есть сплошная винтовая поверхность, размещенная вдоль оси. Шнековая буровая установка может быть установлена на автомобильном шасси, в этом случае максимальная глубина скважин — до нескольких десятков метров.

компактный мотобур и шнек

Менее глубокие скважины бурятся малогабаритными шнековыми установками, которые можно перевезти в легковом пикапе. Простейший комплект для ручного шнекового бурения позволяет сделать скважину глубиной до 10 м.

Компактность ручного оборудования дает возможность разместить его на участке без организации свободного заезда. Шнековое бурение используется в мягких и неплотных сухих грунтах. Скальная порода и даже отдельные валуны представляют для шнека непреодолимую преграду. Плывуны также сделают проходку невозможной.

шнек для буровой установки на автошасси

Благодаря своей доступности, шнековое бурение очень популярно у частных буровиков, чьими услугами с удовольствием (из-за низких цен) пользуются владельцы загородных участков. Но недостаточно пробурить скважину — необходимо правильно ее обсадить. А вот здесь уже требуется профессиональный уровень и опыт настоящих буровиков. Осторожно выбирайте подрядчика, даже если скважина планируется не очень глубокой и простой по конструкции. В противном случае дешевая скважина станет источником некачественной воды и дополнительных расходов.

Высокотехнологичный метод бурения глубоких артезианских скважин. Современные технологии бурения скважин чаще всего используют именно роторный метод. Мощная буровая установка на большом автомобильном шасси, используя шарошечное долото, позволяет бурить скважину на глубину более 200 м практически в любой твердой породе. Помехой не станут ни валуны, ни даже породы повышенной твердости типа окремненного известняка — технология бурения артезианской скважины в этом случае использует специальное алмазное долото. В основном метод используется для создания качественных артезианских скважин с хорошим дебитом. Важным дополнительным достоинством роторного бурения является возможность разместить скважину в любом удобном для Вас месте на участке.

буровая установка УРБ2 А2 на шасси УРАЛ

Процесс бурения происходит с промывкой буровым раствором. Раствор выполняет сразу несколько функций: охлаждает и смазывает буровой инструмент, укрепляет стенки скважины, выносит на поверхность шлам. Шлам — это смесь бурового раствора с частицами разрушенной породы. Шлам оседает в приямке, выкопанном рядом с местом бурения, а раствор возвращается в скважину.

Различают два вида промывки при бурении. Прямая промывка — буровой раствор подается через буровые штанги и выходит по стволу скважины, вынося шлам на поверхность. Обратная промывка — попав в скважину, раствор забирается из нижней точки и выводится на поверхность через буровую колонну. Обратная промывка дает возможность более качественно вскрыть водоносный горизонт, но обходится дороже, так как требует сложного оборудования.

Вряд ли получиться выбрать метод бурения, исходя из каких-то личных или финансовых предпочтений. Определяющим будет тип водоносного горизонта, на который собрались бурить, характеристики породы и конструкция скважины. Шнек пригоден только при бурении в мягких породах без камней и валунов на относительно небольшую глубину, поэтому в основном используется при создании песчаных скважин. Роторное бурение универсально, твердые породы на большую глубину шарошечное долото проходит без проблем — это единственный вариант при бурении на известняк. Ударно-канатное бурение требует слишком много времени, низкотехнологично и практически не используется.

Внимательно отнеситесь к выбору буровой компании. При некачественном бурении и обсадке (особенно глубокой артезианской) качество воды ухудшится, срок жизни скважины сократится, а затраты на ремонт и восстановление работоспособности источника водоснабжения будут несоразмерно высоки.

В определенных ситуациях домовладелец задумывается о возможности сделать водяную скважину самостоятельно, надеясь выиграть сразу по нескольким пунктам — бурение, обсадка и т.д. В основном, конечно, все стремятся сэкономить. Главное, чтобы «экономия» не коснулась качества воды и времени, потраченного на самодеятельную скважину. Вполне возможно, что у Вас получится сделать так называемый абиссинский колодец, или скважину-иглу. В этом случае узкая обсадная труба с острой насадкой просто забивается неглубоко в землю до ближайшего водоносного горизонта (не глубже 8 м). Бурение малогабаритной шнековой установкой позволяет сделать более глубокую скважину большего диаметра. Такие установки снабжены либо электрическим, либо бензиновым двигателем.

Но пробурить — это полдела, требуется качественно обсадить скважину. Часто бывает, что пройдя часть ствола, домовладелец вынужден обращаться к специалистам, чтобы те закончили бурение или до конца обсадили скважину. Конечно, в такой ситуации заказчик приобретает некоторый опыт буровика, но опыт этот недостаточен для самостоятельной работы и стоит большого количества потраченных денег, времени и сил. Если стоит задача сделать в коттедже качественное круглогодичное водоснабжение на основе скважины, рекомендуем сразу обращаться в профессиональную буровую компанию.

Технология бурения скважин на воду

Бурение скважин на воду один из самых распространённых способов добычи подземных вод. Установка скважины позволяет получать  чистую, питьевую воду в любое время года.

Как происходит бурение? В процессе бурения скважин на воду буровой инструмент проходит сквозь слои грунта и извлекает на дневную поверхность шлам (разрушенную горную породу). Для получения из скважины воды необходимо пробурить скважину, а также извлечь из отвала выработку, которой завершается слой грунта, насыщенного водой. Технология бурения состоит в завинчивании в грунт бурового инструмента, либо в разбивании породы и последующем извлечении ее из завала.

 

 

Бурение скважин на воду, сооружаемых на песке

 

При бурении фильтровых скважин на воду устанавливают одну колонну труб, соединенных специальным образом между собой при помощи резьбы либо сварки. Бурение скважины на песке является менее трудоемким и менее затратным процессом, чем бурение на известняке. На конце трубы, используемой для водозабора, устанавливают сетчатый фильтр. При бурении используют трубы различного диаметра в соответствии с необходимой водоотдачей. Обустройство такой водозаборной скважины не требует лицензирования и осуществляется за один-два дня.

 

 

 

Конструкция артезианской скважины

 

Процесс бурения глубоких скважин сопровождается рядом особенностей, которые следует учитывать. Во избежание различных нежелательных последствий, таких как ухудшение качества воды, сокращение эксплуатационного срока, обрушения, должна соблюдаться технология бурения таких скважин. В этой конструкции водозаборной скважины первую обсадную колонну опускают в известняк, после чего зарезают для герметизации для исключения попадания верхних вод. В обсадной колонне осуществляют бурение, вскрывая пласт известняка – данный интервал обустраивают перфорированной обсадной колонной, чтобы избежать обрушения пласта. В перфорированной трубе бурят фильтровой отстойник (карман под шлам). В конструкции скважины «на известняке» также может быть использована дополнительная обсадная колонна либо кондуктор.

 

Чтобы увеличить эффективность водоносного горизонта при снижении водоотдачи, несоответствии воды по бактериологическому либо химическому составу, авариях в забое, либо нарушениях, устранить которые невозможно, может быть использована зарезка либо сооружен второй ствол скважины.

 

Технология бурения дает возможность скорректировать конструкцию скважины в соответствии с фактическим разрезом, а затем убедиться в исправности ее при помощи геофизических каротажных исследований.

 

Типы водозаборных скважин

Бесфильтровая технология бурения скважин на воду

Этот бурный поток совсем скоро направят в мирное русло. Новая скважина предназначена для водоснабжения одного из крупнейших агрохолдингов. Она не первая и не последняя ведь потребность региона в живительной влаги растёт с каждым днём, а 95% водных запасов находится как раз под землёй. Но как добыть больше воды с меньшими затратами и при этом ещё не навредить экологии? Сегодня этим вопросом задаётся и потребитель и поставщики. Последние предлагают простое и эффективное решение — применение прогрессивных технологий бурения скважин, самый оптимальный их них — так называемый безфильтровый.

Суть метода в её названии. В скважине нет никаких фильтров, которые быстро забиваются песком. Абсолютно чистую воду качают из специальной воронки, которые вымывают в грунте с помощью мощной струи сжатого воздуха — просто и эффективно.

Скважина можно сказать вечная, пока будут стоять трубы, пока трубы не сгниют, не рассыпятся в этой скважине, она будет работать.

Мы меньше нарушаем производственной деятельностью, бурение ущербный фактор для окружающей среды, в этом состоит экологичность технологии.

Вроде одни сплошные плюсы, да и в регионе технология уже опробована, только в этом году компания Гидроинжстрой — юг ввела в эксплуатацию два десятка таких скважин, могли бы и больше говорят буровики, да только изменить сознание потребителя оказывается сложнее, чем добыть воду из земных глубин.

Трудности во внедрении самой технологии нет, трудности есть в понимании руководящих и должностных лиц, сейчас над этим упорно работаем, убеждаем водоканалы и руководителей промышленных объекты в том что эти скважины в разы надёжнее и в конечном смысле экономичнее.

О достоинствах бесфильтрового способа добычи воды и методах очистки специалисты компании Гидроинжстрой рассказали на семинаре в Белгороде представителям крупных агрохолдингов, промышленных предприятий и водоканалов из Белгородского, Курской и Воронежских областей и готовы проводить подобные встречи и впредь, ведь обеспечение людей качественной питьевой водой, как и сохранение водных ресурсов, дело общее, а значит и ответы на все спорные вопросы необходимо искать сообща.

Закажите промышленное бурение с использованием бесфильтровой технологии в компании ЗАО «Гидроинжстрой».

Технология бурения скважин на воду

Скважина на воду представляет собой сложное гидротехническое сооружение и от того на сколько правильно выбрана конструкция и соблюдена технология бурения скважины на воду, зависит срок ее службы, производительность, качество воды и т.д.

Выбор места бурения скважины на воду

Перед началом работ по бурению необходимо правильно выбрать точку расположения скважины, определить место установки буровой и вспомогательных машин, определить рабочую зону, зону для слива технической воды, складирования оборудования для бурения и т.д.

В общем случае по технологии бурения артезианских скважин требуется ровная площадка размером 4х12 метров, для проезда бурового станка и водовозки въездные ворота не менее 3 м (при возможности заезда в них по прямой), отсутствие проводов в радиусе 2 метров над точкой бурения.

Расположение артезианской скважины выбирается в основном из экономических соображений – чем ближе к месту ввода, тем меньше траншей копать и короче трубы закладывать. Но при этом необходимо учесть, что по технологии бурения скважину на воду можно располагать не ближе 3 метров от дома, необходимо оставить возможность постоянного подъезда буровой техники и ни в коем случае не строить над ней никаких строений.

Технология бурения скважин

Существует множество различных технологий бурения скважин, но при этом неизменно выполняются три основные операции: разрушение породы, подъем ее на поверхность, закрепление стенок пробуренной скважины.

Разрушение породы

Производится, как правило, механическим способом с помощью различных породоразрушающих приспособлений. Существует также множество других методов: термический, электрический, взрывной и др., но эти технологии при бурении скважин на воду используются реже.

Подъем породы на поверхность

Существует несколько способов:

• Гидравлический (подъем на поверхность осуществляется с помощью промывочной жидкости (вода, глинистый раствор),
• Механический (с использованием специального оборудования для бурения (шнек, желонка, различные специальные буры и др. )),
• Пневматический (с использованием сжатого воздуха),
• Комбинированный.

Закрепление стенок

Для большинства видов скважин на воду их стенки крепятся металлическими обсадными трубами. Чаще всего используются трубы из черной стали, электросварные или цельнотянутые, на резьбовых или сварных соединениях . Использование оцинкованных труб не рекомендуется для питьевых нужд, а нержавеющая сталь слишком дорога и нерентабельна.

В настоящее время в большинстве артезианских скважин на воду используется современная технология двойной обсадки. Основную стальную колонну дополняет пластиковый вкладыш из трубы ПНД или ПВХ. При такой конструкции срок службы, по сравнению с однотрубной, значительно возрастает, повышаются потребительские и эксплуатационные свойства.

Технология бурения артезианских скважин на воду

В нашей стране при устройстве артезианских скважин на воду используют в основном станки для бурения скважин УРБ 2А-2 на базе ЗИЛа, а также КАМАЗа или УРАЛа. Технология при использовании этой установки подразумевает разрушение породы механическим способом, в качестве породоразрушающего инструмента используется шарошечное долото, которое крепиться на конце буровых штанг и приводится во вращение с помощью двигателя машины для бурения скважины.

Подъем разрушенной породы на поверхность осуществляется гидравлическим способом, а в качестве промывочной жидкости используется вода или специальный глинистый раствор. Такая технология бурения скважин на воду имеет название «бурение с промывкой». Суть его состоит в том, что промывочная жидкость подается по штангам на забой с помощью насоса, а затем поднимается обратно вверх уже вместе с разрушенной породой. На поверхности она выливается в специальный отстойник, из которого насосом закачивается обратно. Контролируя какие породы выходят на поверхность вместе с промывочной жидкостью, буровики составляют геологический разрез скважины.

При прохождении не твердых слоев (песок, суглинок, глина) в качестве промывочной жидкости используется глинистый раствор. Если разрез начинается с глинистых слоев, то такой раствор получается естественным образом с добавлением воды, иначе его делают при помощи специально привезенной бентонитовой глины. Кроме подъема разрушаемой породы на поверхность, глинистый раствор закрепляет стенки скважины и не дает им обрушиться.

При прохождении твердых слоев, на пример известняков, в качестве промывочной жидкости используется простая вода. Она имеет и второе назначение, когда буровиками проходится водоносный известняк начинается поглощение воды, т.е. вода начинает уходить в скважину. По степени поглощения определяется дебит, когда он достигает необходимых значений, бурение прекращается.

Технология бурения артезианских скважин на воду предполагает последовательную обсадку трубами. После того, как скважина была пробурена до известняка, в нее монтируют стальные обсадные трубы. Дальше разрабатывают известняк долотом меньшего диаметра и при необходимости обсаживают пластиковыми трубами. Безусловно, это самый простой вариант устройства артезианской скважины, когда нет геологических осложнений, больших глубин, низкого дебита и т. д. На самом деле существует множество различных конструкций артезианских скважин.

Завершающим этапом работ следует прокачка скважины до чистой (прозрачной) воды. Так же во время прокачки замеряют необходимые параметры (дебит, динамический и статический уровни) для подбора и монтажа водоподъемного оборудования.

Технология Бурения Скважины под Воду. Технологии бурения Артезианских скважин на воду

Для бурения скважин на воду используется буровая установка УРБ 2А-2 на базе ЗИЛ 131 с новым мощным японским компрессором AIRMAN.
Габариты установки: 2,7 м- ширина ; 8м – длина ; 3,45 м высота в сложенном состоянии.
Для бурения скважины необходима площадка размером 5м*13м с возможностью маневра (въезда) на нее а/м Зил-131.
Дополнительные 5м необходимы для выноса (замены) штангa, а дополнительные 2м необходимы для разгрузки обсадных труб и обустройства рабочего места бурильщика. Высота мачты в разложенном состоянии составляет 7м. Это значит, что над местом бурения не должны проходить газовые трубы и линии электропередач не ниже, чем 8м.

Технология бурения скважин в Свердловской области

В нашей области  основные водоносные слои находятся  в разломах тектонических пород, т.е попросту говоря в каменных трещинах. Если эти трещины находятся в известняке, то скважина называется артезианской. Чтобы добраться до основного водоносного слоя необходимо сначала пробурить верхние мягкие осадочные породы ( глины, суглинки, торф и т.д.). Далее эти породы необходимо обсадить. Для обсадки в данном случае используем ПНД трубу диаметром 160мм (кондуктор). Какой выбрать кондуктор — пластик или железо? В случае если осадочные породы неустойчивые (песок, плывун, галечник и т.д.), то применяется железная обсадная труба диаметром 159 мм. В любом случае обсадка либо той, либо другой трубой производится до скальной (устойчивой) породы. Толщина осадочных пород в разных районах различается, поэтому глубина установки кондуктора везде разная. Кондуктор также перекрывает верхнюю воду (верховодку), не позволяя ей попадать в скважину.

Технология бурения скважины под воду

Схема правильной долговечной скважины

Следующий этап бурения – это бурение по скальной породе. Скальные породы имеют различную степень твердости. В зависимости от твердости породы бурение на воду производится либо пневмоударником, либо шарошечными долотьями. Выдув продуктов бурения (шлама)  производится при помощи компрессора. Бурение этими инструментами проходит до основного водоносного (до разлома содержащего воду) слоя, дающего необходимый дебит (водоприток) скважине. Далее всю скважину до этого водоноса обсаживаем трубой ПНД диаметром 125мм. Это делать нужно в обязательном порядке, т.к если порода слабая (неустойчивая), то скважину может завалить, что приведет к потере насоса  и скважина перестанет  функционировать.

Следующий этап бурения – отбуривание отстойника. Используется тот же инструмент, только бур меньшего диаметра 110мм, чтобы помещался во внутрь 125-ой трубы. Его глубина 3-5 метров. Отстойник необходим для долговечной работы скважины. Все частицы породы, попадающие в  водоносный слой в процессе эксплуатации скважины, оседают в отстойнике. Гарантия на такую скважину минимум 5 лет.

После того, как скважина уже готова – обсажена двумя трубами, пробурен отстойник, ее необходимо прокачать до визуально чистой воды.  Прокачка может занять от 10 минут до одного часа. В любом случае в процессе прокачки вода должна просветляться. Это говорит о том, что скважина рано или поздно прокачается до чистой воды. После прокачки компрессором скважину необходимо прокачать насосом. Прокачиваем до отсутствия осадка в стакане с водой из скважины. Данный процесс может занять от 10 минут до недели.

ВЫВОД:  Обсаживать скважину необходимо только двумя обсадными трубами, т.е использовать двухтрубную конструкцию. Только ДВУХТРУБНАЯ конструкция делает скважину КАЧЕСТВЕННОЙ. Экономия на трубах недопустима.

25.00.15 Технология бурения и освоение скважин

ПРОГРАММА ВСТУПИТЕЛЬНОГО ИСПЫТАНИЯ В АСПИРАНТУРУ

Направление подготовки: 21. 06.01 Геология, разведка и разработка полезных ископаемых

Программа подготовки: 25.00.15 Технология бурения и освоения скважин

Кафедра, реализующая преподавание программы: «Бурение нефтяных и газовых скважин»

 

1. Особенности проведения вступительного испытания «Специальная дисциплина» для поступающих в аспирантуру

1.1 Программа вступительного испытания сформирована на основе федеральных государственных образовательных стандартов высшего образования по программам специалитета и (или) программам магистратуры.

1.2 Вступительное испытание проводится с сочетанием письменной и устной формы.

1.3 Вступительное испытание оценивается по 15-ти балльной шкале.

 

2. Программа проведения вступительного испытания «Специальная дисциплина» для поступающих в аспирантуру включает в себя вопросы следующих дисциплин:
— Разрушение горных пород;
— Управление свойствами буровых растворов;
— Технология бурения нефтяных и газовых скважин;
— Буровые промывочные жидкости;
— Крепление скважин;
— Заканчивание скважин;
— Осложнения и аварии при бурении нефтяных и газовых скважин.

3. Содержание разделов (перечень вопросов) для подготовки поступающих:

3.1 «Разрушение горных пород»

3.1.1 Раздел 1 «Общие сведения о породоразрушающих инструментах»
Перечень вопросов:
1. Методы разрушения горных пород и способы бурения скважин.
2. Назначение породоразрушающих инструментов и требования к ним.
3. Классификации инструментов. Материалы вооружения породоразрушающих инструментов.

3.1.2 Раздел 2 «Показатели механических свойств горных пород применительно к процессу бурения»
Перечень вопросов:
1. Определение показателей механических свойств горных пород методом статического вдавливания штампа. Классификация горных пород по твердости и прочности.
2. Абразивность горных пород – основные понятия.
3. Метод и схема изучения абразивности горных пород применительно к износу вооружения шарошечных долот
4. Факторы влияющие на показатели абразивности.
5. Основные закономерности изнашивания долотной стали при трении о горные породы.
6. Показатели абразивности горных пород. Классификация гонных пород по абразивности.

3.1.3 Раздел 3 «Параметры режима и показатели работы породоразрушающих инструментов»
Перечень вопросов:
1. Режим работы породоразрушающих инструментов при бур

Изготовление отверстий — Технология сверления

Отвечая на необходимость и возможность поиска нефти и природного газа на больших глубинах.

«Хороший кабельный инструмент — едва ли не самый высококвалифицированный рабочий, которого вы найдете», — заметил один историк. «Помимо того, что он чувствует работу, зная, что происходит на глубине тысяч футов под землей только по движению кабеля, он должен быть чем-то вроде плотника, парового слесаря, электрика и чертовски хорошего механика.»- интервью 1939 года в« Голосах с нефтяных месторождений »Пола Ламберта и Кенни Фрэнкса.

Технологии разведки нефти эволюционировали от древних «пружинных полюсов» до паровых ударных тросовых инструментов и современных вращающихся буровых установок с алмазными долотами, которые могут пробурить землю на многие километры.

Часто используемая для бурения скважин с рассолом, скважина с «пружиной» обнаружила нефть в Аппалачах. Фотография из фильма «Мировая борьба за нефть», снятого Министерством внутренних дел США в 1924 году.

«Бурильщик канатных инструментов знает больше узлов и стыков, чем любые шесть моряков, которых вы можете найти», — отметили историки Ламберт и Фрэнкс в своей книге 1984 года, сборнике интервью Федерального писательского проекта 1930-х годов о жизни на месторождениях нефти.В рассказах — о станках с канатными инструментами и гигантских «бычьих колесах», вращающихся на манильском канате, — из первых рук рассказывалось об «изнурительном труде, примитивных условиях жизни и труда, а также о постоянной опасности в то время, когда жизнь была дешевой, а нефть — золотом». . »

Стандартные буровые вышки с тросом имели высоту 82 фута и приводились в движение паровым котлом и двигателем с использованием «шагающей балки» для подъема и опускания бурового инструмента. Изображение из «Бурильщика нефтяной скважины», 1905 г.

Бурение или «продвижение скважины» началось задолго до того, как сырая нефть или природный газ стали чем-то большим, чем легковоспламеняющиеся диковинки, просачивающиеся из-под земли.

На протяжении веков копание вручную или с лопатой было лучшей технологией, которая существовала, чтобы проникнуть в тайны земли. Утечки масла служили бальзамом для травм. Просачивание природного газа — при воспламенении — породило фольклор и места, названные «горящими источниками».

Технология бурения усовершенствовалась, когда пружина использовала упругость изогнутого дерева, чтобы помочь пробить яму в земле, чтобы найти воду.

Древние исторические источники описывают эту технику, которая до сих пор используется в некоторых уголках мира. В то время как многократное опускание стремени было примитивным и медленным, веревка и долото с пружинным стержнем были практичными технологиями бурения.

Инструменты братьев Раффнер для пружинного шеста, вероятно, состояли из манильской лески и различных долот.

Соль была незаменимым товаром для консервирования пищи, а извлечение ее из рассола было простым процессом.

В 1802 году на территории современной Западной Вирджинии бурильщикам соляного раствора Дэвиду и Джозефу Раффнер потребовалось 18 месяцев, чтобы пробурить 40 футов коренной породы на общую глубину 58 футов с помощью пружинной шесты.

Изобретательность и инновации братьев Раффнер в области бурения сделали долину реки Канава крупным центром производства и распределения соли в начале 1800-х годов.

Здесь были развиты многие ранние технологии бурения.

«Скважина братьев Раффнер была первой скважиной, которая, как известно, была« пробурена », в отличие от« выкопанной », в Западном полушарии», — отметил Дж. Э. Брантли в своей всеобъемлющей книге 1971 года « История бурения нефтяных скважин ».

Историческое значение скважины основано на «разработке инструментов и методов бурения скважин, которые почти сразу же стали стандартным оборудованием, используемым многими другими бурильщиками в новой солевой промышленности», — пояснил Брантли.

Патент на буровое долото Ховарда Хьюза-старшего в 1909 г. «станет краеугольным камнем Hughes Tool Company».

Деньги можно было заработать на рассольных колодцах. Быстро растущему числу поселенцев на границе требовалось много соли для сохранения пищи.

Однако иногда хорошая скважина забивается из-за вторжения непрошенной и нежелательной нефти. Радужный блеск и резкий запах нефти были плохой новостью для бурильщиков.

Долбление отверстий с помощью инструментов для кабеля

Появление канатно-инструментального бурения ввело деревянную вышку в меняющийся американский ландшафт.Используя ту же основную идею, как вырубать яму все глубже и глубже в земле. Если добавить чудо энергии пара и умного машиностроения, скважины можно было пробурить гораздо эффективнее.

Требовались частые остановки для удаления сколов и других материалов, удаления воды и заточки сверла. Бычьи колеса и канат из пеньки неоднократно поднимали и опускали тяжелые железные бурильные колонны и любопытное множество долот глубоко в скважину. Нефть по-прежнему была противником тех, кто искал пресную воду или рассол.

Однако сообразительные бизнесмены, такие как братья Раффнер и Сэмюэл Киер из Тарента, штат Пенсильвания, научились получать прибыль от этой нефти.

Давно было признано, что масло можно собирать и использовать как лекарство, смазку и даже как дурно пахнущий дымный источник света. Американские индейцы собирали нефть, используя одеяла, чтобы впитать ее из естественных просачиваний. Братья Раффнер продавали свое масло продавцам патентованных лекарств и смазочных материалов.

Масло из естественных просачиваний использовалось коренными американцами в качестве бальзама. В 1848 году Сэмюэл Киер разлил в бутылки и продал «каменное масло», провозгласив его «чудесные медицинские свойства».

За десять лет до зарождения нефтяной промышленности Сэмюэл Киер из Питтсбурга, штат Пенсильвания, продал 50-центовые полпинтовые бутылки Пенсильванской «Рок ойл», провозгласив ее «замечательные медицинские свойства». В рекламе Кира были изображены деревянные буровые вышки с канатным снаряжением для бурения рассольных скважин.

Джордж Бисселл решил производить топливо для ламп из просачиваний природного масла, которые он видел на северо-западе Пенсильвании.Бисселл дал образцы йельскому химику Бенджамину Силлиману, который обнаружил, что масло можно перегонять в качественный керосиновый осветительный прибор. Скоро мир изменится навсегда. Бисселл основал компанию Pennsylvania Rock Oil Company с идеей использования кабельного бурения для извлечения нефти из нефти, просачивающейся в Ойл-Крик около Титусвилля. Это сработало, и родился нефтяной век.

Кир вскоре отказался от патентованного лекарства и занялся переработкой керосина, покупая все масло, которое он мог получить. Эдвин Л.Открытие Дрейком 27 августа 1859 года коммерческих объемов нефти на глубине 69,5 футов принесло в Америку первую буровую стрелу и фактически создало отрасль. Вскоре деревянные вышки с канатными орудиями были повсюду, они врезались в землю в поисках нефти.

В июне 1860 года Дж. К. Рэтбоун использовал паровой двигатель, чтобы пробурить скважину глубиной 140 футов на берегу реки Грейт-Канава, в черте города, который сейчас является Чарльстоном, Западная Вирджиния. Его открытая скважина давала около 100 баррелей нефти в день.

В Пенсильвании, Западной Вирджинии и Огайо мягкий грунт уступил место бурению с использованием канатных инструментов. Но по мере того, как скважины становились все глубже, некоторые эксперты по бурению обнаружили стойкие пласты горных пород, которые значительно затрудняли продвижение. Иногда буровые табуретки застревали, угрожая колодцу. Узнайте больше в «Рыбалка в нефтяных скважинах».

Rotary Rigs Cut Faster, Deeper

При роторном бурении была использована полая буровая штанга, которая позволила вымыть обломки горных пород из ствола скважины.

Новая технология ответила на зов необходимости и соблазн возможностей.Роторное бурение чаще всего ассоциируется с впечатляющим «Лукасом Гушером» 1901 года на Шпиндлтоп-Хилл около Бомонта, штат Техас.

Вместо повторяющихся подъемов и падений тяжелых канатно-инструментальных долот при вращательном бурении была использована полая буровая штанга, которая позволила вымыть обломки породы из ствола скважины с помощью рециркулирующего бурового раствора, в то время как вращающееся буровое долото резало глубже.

В роторном бурении используются жидкости (буровой раствор) для циркуляции породы по мере ее отслаивания. Жидкость вымывает просверленное отверстие по мере его продвижения, делая процесс более эффективным.Применяя понижающее давление, буровой раствор также предотвращает неожиданный прорыв нефтяной скважины — опасные и расточительные фонтаны.

Между тем, протыкая себе путь сквозь слои скалы, а не ударяясь, тяжелые удила «рыбий хвост» вошли в историю. Роторные установки вскоре стали предпочтительным средством бурения на нефть, хотя и по сей день они все еще разделяют нефтяное пятно с несколькими буровыми установками с канатными инструментами.

Рекордная глубина, зафиксированная для канатно-инструментальной установки, составляет 11 145 футов. На Кольском полуострове в России после десяти лет бурения роторная установка достигла высоты более 40 000 футов.

Оснащение роторной установки

Сегодня для роторного бурения и добычи используются новейшие технологии. Джон Бестолоффе в 2010 году исследовал сланцевые пласты Игл Форд в Южном Техасе — одной из наиболее активно пробуренных геологических зон в Соединенных Штатах. Он также предложил основные описания технологий, используемых для повышения эффективности и безопасности.

Современные роторные станки по-прежнему включают в себя многие из основных компонентов, применяемых более века назад. Ниже приведены описания, сделанные Бестолоффе в его «Анатомии нефтяной вышки.”

Вертлюг — большая рукоятка, которая удерживает вес бурильной колонны и позволяет ей вращаться, обеспечивая герметичное уплотнение буровой скважины.

Бурильная колонна — , состоящая из бурильной трубы (обычно секции бурильных труб имеют длину около 30 футов и соединены вместе) и утяжеленных бурильных труб, которые устанавливаются вокруг трубы для увеличения веса бурового долота.

Говард Хьюз-старший из Хьюстона, штат Техас, в 1909 году получил патент на сверло, которое «относится к буровым сверлам».”

Буровая коронка — самый конец сверла, способный прорезать породу.

Биты

бывают разных размеров и форм и могут быть изготовлены из различных материалов, включая алмаз и твердосплавную сталь. Буровые долота предназначены для различных типов горных пород и задач бурения.

Поворотный или поворотный стол — компонент, который приводит в движение вращательное движение, используя энергию электродвигателей.

Келли — четырех- или шестигранная труба, которая передает вращательное движение на поворотный стол и бурильную колонну.

Двойные конусы Говарда Хьюза-старшего

Биты

Fishtail устарели в 1909 году, когда Говард Хьюз-старший представил роликовое долото с двумя конусами. История помнит нескольких людей, которые пытались разработать лучшие технологии буровых долот, но именно Хьюз сделал это возможным.

Общество инженеров-нефтяников (SPE) отмечает, что примерно в то же время, когда Хьюз разработал свое долото, Гранвилл А. Хьюмасон из Шривпорта, штат Луизиана, запатентовал первое буровое долото с перекрестными роликами, предшественник долота с перекрестными роликами Reed.

Биографы отмечают, что Ховард Хьюз-старший встретил Грэнвилла Хьюмасона в баре Шривпорта, где Хьюмасон продал свои права на ролики Хьюзу за 150 долларов.

Двухконусное сверло Hughes было признано исторической достопримечательностью машиностроения в 2009 году.

Центр американской истории Техасского университета имеет редкую запись 1951 года, в которой Хьюмасон вспоминает ту случайную встречу. Хьюмасон вспоминает, что до конца вечера он потратил 50 долларов из выручки от продажи в баре.

В ожидании утверждения патента в 1909 году Хьюз и его деловой партнер Уолтер Б. Шарп поручили механическому цеху изготовить прототип долота для испытания в полевых условиях. Их секретный эксперимент по бурению проходил недалеко от Хьюстона.

По словам историка Дональда Барлетта, в июне партнеры погрузили недавно отлитую стальную коронку в запряженную лошадью повозку и отвезли ее на нефтяное месторождение Гуз-Крик.

После остановки на нефтяной скважине, которая бросила вызов обычным буровым станкам, люди приказали убрать полевых работников, тайно вынули долото и прикрепили его к штоку роторной установки.В течение следующих 11 часов долото пробурило 14 футов твердой породы, «что было настолько чудесным для того времени, что бурильщики окрестили загадочное устройство« пожирателем камней ».

Hughes взял на себя компанию по производству инструментов после того, как Sharp умер в 1912 году. Вращательное бурение с использованием нового долота вскоре произвело революцию в поисках нефти, позволив более глубокие скважины проходить через более твердые горные образования.

В 1933 году инженеры Hughes изобрели трехконусную коронку, которая, согласно статье Николаса Леманна в Texas Monthly , бурила отверстия ровнее и быстрее.

Компания Sharp-Hughes Tool Company произвела свои новые сверла в Хьюстоне. Примерно 1915 г., фото любезно предоставлено Публичной библиотекой Хьюстона.

«За 17 лет действия патента (с 1934 по 1951 год) доля рынка Hughes приблизилась к 100 процентам», — отметил Леманн в статье 1982 года. «Долото обнаружило практически всю нефть, обнаруженную в славные дни лесных промыслов, и Говард-младший стал самым богатым человеком в мире».

Говард Хьюз-младший вывел компанию на рынок инструментов в 1972 году и заработал 150 миллионов долларов, отмечает Леманн в книге «Texas Pimer: The Hughes Drill Bit.«На деньги, полученные от буровых коронок, Хьюз снял десятки фильмов, взял на себя Trans World Airways и, среди прочего, построил хороший кусок Лас-Вегаса».

Другие инновации сопровождали достижения в области времени и глубины бурения. Франк Кристенсен и Джордж Кристенсен разработали самую первую алмазную коронку в 1941 году. Зуб из карбида вольфрама вошел в употребление в начале 1950-х годов. Компания, основанная Хьюзом, в 1987 году объединится с другой, основанной в 1913 году Карлом Бейкером — компанией Baker Casing Shoe Company (переименованной в Baker Oil Tools в 1928 году).

Говард Хьюз-младший значительно расширит состояние нефтесервисной компании, созданное его отцом, который заплатил 150 долларов за права на долото.

Узнайте больше у Карла Бейкера и Ховарда Хьюза.

В 1990 году Baker Hughes приобрела компанию Christensen, в результате чего в 1992 году первая компания по производству шарошечных долот и первая компания с алмазными долотами превратились в Hughes Christensen, компанию Baker Hughes.

Чтобы узнать больше о ранних нефтяных технологиях, см. All Pumped Up — Oilfield Technology.

Как вышка получила свое название?

Сегодня существительное, обычно определяемое как «подъемное устройство, использующее снасти, закрепленные на конце балки», или «каркас или вышку над глубоким буровым отверстием (например, нефтяной скважины) для поддержки буровых снастей», слово деррик зародился в юморе английских моряков 17 века.

Елизаветинские моряки, поднимающие груз из лондонских доков на Темзе, заметили, что этот процесс мрачно напоминал ежемесячные повешения в Тайберне, примерно в двух милях от тюрьмы Ньюгейт.Палачом, который служил королеве Елизавете I и королю Якову I, был Томас Деррик, и его имя стало ассоциироваться с причальными погрузочными установками. К 1656 году Томас Блаунт в Glossographia (словарь) зафиксировал, что этот термин широко употреблялся «для палача, потому что одно из этих имен недавно было знаменитым палачом в Тибурне».

Американское историческое общество нефти и газа хранит историю нефти США. Станьте поддерживающим членом AOGHS и помогите поддерживать этот веб-сайт по образованию в области энергетики и расширять исторические исследования.Для получения дополнительной информации обращайтесь по адресу [email protected]. © 2020 Брюс А. Уэллс.

Информация для цитирования — Название статьи: «Создание отверстий — технология бурения». Автор: Редакция AOGHS.ORG. Название веб-сайта: Американское историческое общество нефти и газа. URL: https://aoghs.org/technology/oil-well-drilling-technology. Последнее обновление: 10 августа 2020 г. Исходная дата публикации: 1 сентября 2006 г.

Технология бурения — обзор

4.4 Бурение

Технология бурения значительно усовершенствовалась после исследования конструкции глубоких стволов скважин Woodward – Clyde в 1983 году.Достижения были в основном связаны с управлением направлением движения, которое связано со штангой при бурении нефтяных и газовых скважин, связанном с горизонтальными скважинами. Хотя в настоящее время изучается размещение глубоких скважин в вертикальных скважинах, та же технология наклонно-направленного бурения может использоваться для поддержания прямолинейности ствола скважины (т. Е. Жесткости изгиба или максимального углового отклонения на заданном расстоянии) и вертикальности (т. Е. Отвесности ствола скважины), даже когда структура породы, ткань или трещины могут привести к отклонению бурового долота от вертикали.

Мы в целом группируем соответствующие методы глубокого бурения по тому, как крутящий момент прикладывается к буровому долоту, как поддерживается управление направлением, а также по типу бурового долота. Недавний обзор достижений в бурении Li et al. (2016). Исторически сложилось так, что буровые установки прикладывали крутящий момент к буровому долоту через бурильную трубу через самую верхнюю «ведущую» секцию. Келли представляет собой кусок бурильной трубы с некруглым поперечным сечением, который вращается с помощью двигателя, соединенного с втулкой аналогичной формы, закрепленной на вращающемся столе на полу буровой установки.Вся длина бурильной трубы затягивается так, чтобы сверло оказалось на дне скважины. При продвижении скважины к нижней части секции келли добавляется труба.

В последнее время для поворота бурильной колонны стали использовать двигатели с верхним приводом. Они включают в себя прямое соединение роторного двигателя с бурильной трубой в ее верхней части. Узел роторного двигателя перемещается вверх и вниз по мачте буровой установки во время буровых работ. Хотя это механически сложнее, чем использование стационарной системы ведущей трубы, оператору бурения предоставляется больше контроля, включая применение вращения при подъеме.

Забойные забойные двигатели — это современный альтернативный метод приложения крутящего момента к буровому долоту. В этих системах бурильная труба не вращается; Двигатель прямого вытеснения является частью нижней части бурильной колонны над буровым долотом. Закачка бурового раствора по бурильной колонне (т. Е. Прямая циркуляция) затем включает насос, который преобразуется в крутящий момент, прилагаемый непосредственно к буровому долоту.

Системы как с верхним приводом, так и с ведущим приводом могут быть настроены для использования обратной циркуляции, при которой буровой раствор перекачивается вверх по бурильной трубе, а не вниз по бурильной трубе.Такой подход часто приводит к более зависящему от глубины извлечению шлама, чем прямая циркуляция, когда буровой раствор циркулирует вверх по кольцевому пространству ствола скважины. Очень большие диаметры ствола скважины иногда требуют обратной циркуляции для эффективного удаления выбуренной породы, поскольку скорости потока бурового раствора падают с увеличением диаметра кольцевого пространства (более крупные выбуренные породы выпадают из бурового раствора при его замедлении), в то время как скорость в бурильной трубе остается высокой. Обратная циркуляция несовместима с некоторыми современными методами бурения (например, забойными забойными двигателями или ударным бурением) или требует специального оборудования.

Для управления направлением движения недавно появилось несколько различных типов гибридных поворотных управляемых систем. Эти методы обычно требуют, чтобы бурильная колонна поворачивалась (через килевую трубу или верхний привод), но имеют компьютеризированные активные элементы управления направлением, расположенные в нижней части бурильной колонны над буровым долотом. Современные методы либо динамически прикладывают горизонтальную силу к бурильной трубе (т. Е. Подушки динамически толкают стенку скважины, чтобы отклонить долото в определенном направлении) на несколько метров над буровым долотом, либо динамически изгибают бурильную колонну во время вращения, чтобы получить надлежащее наведение сверла.Эти роторные управляемые системы могут быть намного дороже, чем забойные забойные двигатели или более традиционные методы бурения, но могут поддерживать точный контроль прямолинейности и вертикальности ствола скважины посредством непрерывных съемок и внутрискважинных измерений во время бурения. Забойные забойные двигатели и многоуправляемая система использовались в немецкой скважине KTB, которая имела превосходное управление направлением до глубины примерно 6 км (Bram et al., 1988), но скважинная электроника вышла из строя при более высоких, чем ожидалось, температурах, обнаруженных ниже этого глубина (Engeser, 1995).Современная электроника в роторных управляемых системах теперь обычно устойчива к высоким температурам, что делает этот подход более осуществимым.

Буровые долота, используемые в твердых породах, обычно представляют собой вращающиеся долота с роликовым конусом, которые имеют несколько вращающихся компонентов, покрытых твердосплавными штырями, которые вращаются и разрушают породу на дне скважины за счет разрушения при сжатии. Долота из поликристаллического алмаза (PDC) — это новый тип бурового долота, разработанный для использования в осадочных породах. Эти долота не имеют движущихся частей и вместо этого разрушают породу в результате разрушения при сдвиге; По дну скважины протаскиваются режущие кромки.Долота PDC намного дороже, чем долота с шарошечным конусом, но они имеют очень высокую скорость проходки и обычно служат намного дольше (требуя меньшего количества выходов из ствола скважины для замены долота). Некоторые усовершенствованные долота PDC и гибридные долота с шарошечным конусом / долота PDC были недавно разработаны для бурения в твердых породах, но имеется меньше опыта работы с кристаллическими породами по сравнению с обширным недавним опытом работы с долотами PDC в осадочных породах и долгой историей использования трикона. биты в кристаллической породе.

Ударное бурение — это альтернативный метод бурения и тип бурового долота, который концептуально заменяет забойный забойный двигатель на буровой молот, активируемый буровым раствором.Затем молот сжимающим образом разбивает породу на дне скважины за счет быстрого вертикального движения вверх и вниз. Традиционно большая часть ударного бурения выполняется с использованием воздуха в качестве бурового раствора, но доступны некоторые экспериментальные методы ударного бурения на водной основе. В то время как ударное бурение может обеспечить очень высокую скорость проникновения в твердую породу, использование воздуха в качестве бурового раствора часто нежелательно на значительной глубине. Удаление воды, которая течет в ствол скважины с помощью только циркуляции воздуха, может быть затруднено, сжимаемость воздуха и утечка воздуха из стыков в бурильной колонне становятся значительными в очень длинной бурильной колонне, а бурение на воздухе требует бурения на депрессии подход, который устраняет вес бурового раствора как возможный инструмент в управлении стабильностью ствола скважины.

Ключевые критерии выбора подходящей современной буровой установки (например, с возможностью направленного бурения) в дополнение к глубине ствола скважины, диаметру и типу породы включают ожидаемый вес бурильной колонны и вес устанавливаемой обсадной колонны / хвостовика. Буровые установки для нефтяных месторождений доступны мощностью до 4000 лошадиных сил с грузоподъемностью до 900 метрических тонн (Beswick, 2008). Среди доступных наземных установок есть несколько установок, которые способны пробурить скважину большого диаметра на глубину до 5 км в кристаллической породе фундамента.

с верхним приводом вращательного бурения в кристаллическом фундаменте, вероятно, будет выполняться с использованием жесткого, образование карбида вольфрама вставки, подшипник скольжения, роликового конуса немного. Забойный забойный двигатель может быть оснащен гибридными долотами с роликовым конусом и PDC. Для захоронения глубоких скважин следует использовать преимущества последних достижений в технологии бурения и заканчивания скважин, но мы не должны использовать экспериментальные подходы, если только последствия отказа для этих подходов не будут достаточно низкими.

Выбор метода бурения, а также выбор конкретных долот и рабочих параметров (частота вращения, вес долота и гидравлика бурового раствора) будет зависеть от местного опыта бурения и характеристик горных пород на площадке.Бурение кристаллической породы будет медленным, с возможной скоростью проходки до 1 м в час. Твердые кристаллические породы фундамента обычно ограничивают срок службы бурового долота. Частая замена долота увеличивает количество спусков в скважину и выход из нее. В сочетании с большими диаметрами это означает, что затраты на бурение несколько неопределенны. При бурении глубоких скважин в твердых породах количество времени, затрачиваемого на спуско-подъемные работы и испытательное оборудование в стволе и из скважины (например, для замены бурового долота, извлечения образцов керна, проведения испытания буровой штанги или проведения испытаний на гидроразрыв), может составлять значительную часть общего времени.Это можно минимизировать за счет использования более длинных секций бурильных труб, буровых долот с увеличенным сроком службы, включая новые гибридные типы, альтернативных методов бурения и отбора керна на кабеле.

Система циркуляции жидкости состоит из насосов, соединений с бурильной колонной, оборудования для сбора жидкости и наземного оборудования для подпитки жидкости и удаления шлама. В зависимости от метода бурения циркулирующая жидкость может состоять в основном из воды, масла или воздуха. Его функции заключаются в охлаждении и смазке долота, смазке бурильной колонны, вымывании выбуренной породы из ствола скважины, кондиционировании скважины для ограничения оседания и потери циркуляции, а также в контроле забойного давления.Буровой раствор или буровой раствор часто оказывает значительное влияние на стоимость ствола скважины, особенно когда ствол скважины имеет большой диаметр или имеет потерю циркуляции. Буровой раствор, используемый при бурении покрывающей части ствола скважины, будет выбран для эффективного поддержания устойчивости ствола скважины через покрывающий слой (например, жидкость на водной или масляной основе с бентонитом). В зависимости от геологии перекрывающих пород и возможности облупления или набухания глины, для некоторых участков ствола скважины может потребоваться жидкость на нефтяной основе (например,g. , для набухающих глин) или рассола (например, если присутствуют минералы эвапорита).

Операции по цементированию важны для обеспечения устойчивости обсадных колонн и хвостовиков. Цементирование также можно использовать для герметизации проницаемых зон и трещин во время бурения, где наблюдается потеря циркуляции и другие методы неэффективны. Журналы цементной фиксации зацементированных, обсаженных интервалов завершенных скважин используются для подтверждения правильного размещения цемента. Для проверки характеристик цемента на дне обсаженных интервалов можно проводить расширенные испытания на герметичность.

Как работает установка для бурения скважин на воду?

За почти 40 лет работы Skillings & Sons в сфере бурения скважин мы обнаружили, что люди часто не задумываются о работе и технологиях, которые необходимы для создания надежного источника чистой питьевой воды с прекрасным вкусом. Хотя многие домовладельцы в Нью-Гэмпшире и Массачусетсе берут воду из частной скважины, скорее всего, им не пришлось нанимать подрядчика по строительству скважины, и их не было при пробурении скважины. Наблюдение за работой буровой установки может быть довольно впечатляющим; вот как это работает.

Как работает буровая установка?

Установка для бурения скважин — это крупногабаритное оборудование, которое необходимо доставить на площадку на грузовике и установить на месте, где будет рыть колодец. Буровые установки представляют собой либо роторные бурильщики, которые сверлят землю круговыми движениями, либо «удочку», которая поднимает и опускает тяжелый груз с помощью техники, известной как «кабельное бурение», для пробивки отверстий.В буровой установке для роторного бурения используется набор долот. Наиболее распространенные типы — это биты с длинным кабелем или стальные биты, которые вращаются по часовой стрелке, чтобы просверлить землю и разрыхлить ее. При вращении долота камень выносится на поверхность. Токарное долото часто нагревается, поэтому для охлаждения бурового долота используется вода или грязь.

Цель бурения скважин — достичь водоносного горизонта или источника воды глубоко под землей, но не на этом бурение прекращается. Чтобы обеспечить достаточный запас воды и долгий срок службы скважины, компания по бурению скважин продолжит бурение ниже уровня грунтовых вод.Колодцы в коренных породах обычно имеют длину от 100 до 500 футов, но в некоторых случаях могут иметь глубину более 500 футов.

Установка обсадных труб

Обсадные трубы представляют собой длинные трубы из стали или пластика, которые выстилают новую скважину для предотвращения обрушения во время бурения и загрязнения воды внизу. Между стенкой скважины и обсадной колонной имеется двухдюймовый зазор, называемый кольцевым пространством. Он заполнен гравием и покрыт цементом на последние двадцать футов до поверхности, чтобы предотвратить попадание загрязняющих веществ с поверхности в колодец и разрушение источника воды.Оболочки также помогают защитить колодец от замерзания в зимние месяцы.

В то время как некоторые компании, занимающиеся бурением скважин, устанавливают обсадную трубу во время бурения, другие могут также установить трубопровод отдельно после завершения бурения.

Поддержание чистоты источника воды

Чтобы предотвратить попадание мусора и других поверхностных загрязнений в водопровод на дне колодца, необходимо установить фильтры. Эти фильтры также предотвращают попадание более крупных частиц в водяной насос.По окончании бурения на дно обсадной колонны помещается экран. На дне колодца также используется гравий — естественная фильтрующая среда.

Опыт и технологии

Сотни лет назад бурение скважин означало копание вглубь земли лопатой и ведрами до попадания в грунтовые воды. Сегодня существует ряд приемов и методов, которые подрядчики по бурению скважин могут использовать, чтобы обеспечить домовладельцев надежным источником воды на многие годы.

Если у вас есть вопросы о бурении новых скважин или вам нужна информация о том, как улучшить поток воды из существующей скважины, позвоните в Skillings & Sons прямо сейчас.

Обзор технологий вертикального и наклонно-направленного бурения для разведки и разработки глубоких залежей нефти

Разработка методов направленного бурения

Первое поколение направленных методов

Первое поколение направленных технологий является результатом начального наклонно-направленного бурения. Существует два вида направленных методов (Inglis 1987; Short 1993; Chen 2011; Han 2011):

1. 1.

   Пассивное наклонно-направленное бурение: траектория скважины определяется законом естественного отклонения пластов, коробление бурильной колонны и буровое долото также могут влиять на траекторию скважины, но траекторию скважины нельзя точно контролировать.

2. 2.

   Активное наклонно-направленное бурение: для активного управления траекторией скважины по предполагаемой траектории используются специальные устройства, инструменты и технологические мероприятия, суть активного наклонно-направленного бурения — изменение отклонения оси инструмента от оси скважины искусственным способом. В течение этого периода для бурения наклонно-направленных скважин использовались обычная компоновка низа бурильной колонны (КНБК) и клин-отклонитель.

   1. (я)

      Обычная КНБК: обычная КНБК с мультистабилизатором может использоваться для управления углом отклонения ствола скважины на основе принципа рычага или маятникового эффекта, это начальный и активный метод направленности.В соответствии с функцией КНБК может быть классифицирована как КНБК с наклоном, понижением угла, удержанием угла или жесткой КНБК. Этот метод полезен для очистки ствола скважины, уменьшения сопротивления бурильной колонны, уменьшения угла излома и экономии затрат на бурение. Но нет возможности контролировать азимут скважины.

   2. (ii)

      Отклоняющий клин / отклоняющий клин: первым инструментом для отклонения скважины должен быть дефлектор, также называемый клином-отклонителем, это специализированный инструмент, который используется для отклонения бурового долота от оси скважины и направления в требуемом направлении. Таким образом, перед спуском в скважину выполняется направленный процесс. Для управления азимутом можно использовать клин-отклонитель, он преодолевает недостаток традиционной КНБК. Однако у этого метода очень много недостатков: многократные и повторяющиеся отключения, отказ от отклонения, потеря времени и средств, сложные операции и низкая точность управления. При изменении азимута скважины грань инструмента фиксируется, что также называется режимом фиксированной грани инструмента. Чтобы продолжить изменение азимута скважины, торцовая поверхность инструмента должна регулироваться прерывисто, это означает, что новое отверстие и исходное отверстие существуют в сужающейся плоскости, поэтому это можно назвать режимом настройки азимута на сужающейся плоскости.В некоторых специализированных ситуациях этот метод по-прежнему работает эффективно, например, зарезка бокового ствола, зарезка бокового ствола — это процедура отклонения исходного ствола в точке над дном и бурение нового ствола в другом направлении, это может быть выполнено как в открытом, так и в обсаженном стволе. Обычно используется для обхода рыбы или бурения к другому объекту, расположенному вдали от исходного ствола скважины. Кроме того, при бурении сверхглубокой скважины с высокой температурой, которая приводит к отказу ВЗД и не работает, этот метод может быть эффективным методом замены.

Второе поколение направленных методов

Второе поколение направленных методов является результатом изобретения и развития инструментов. В этот период типичной особенностью является изобретение забойного двигателя и метода контроля.

1. 1.

   Забойный двигатель обычно включает поршневой двигатель (PDM), турбобур и электродрель (Short 1993; Chen 2011; Han 2011).ВДМ и турбобур используют давление и объем циркулирующего бурового раствора для вращения долота, а электродрель использует электрическую энергию для вращения долота. Это в сочетании с другими инструментами (гибочная штанга, гибочное соединение, эксцентриковое соединение или аналогичные инструменты) обеспечивает эффективный метод изменения направления ствола скважины.

2. 2.

   Метод мониторинга включает инклинометр с плавиковой кислотой и фотографический инклинометр (Short 1993; Chen 2011).Для достижения цели регулировки азимута ключом является фиксация всей бурильной колонны и позволяющая забойному двигателю вращать долото, это означает, что поверхность инструмента фиксируется во время процесса регулировки, это можно назвать фиксированным буровым отверстием. струнный режим. Лицо инструмента можно регулировать непрерывно, это означает, что новое отверстие и исходное отверстие существуют в плоскости сужения, поэтому этот режим также можно назвать режимом настройки азимута на плоскости сужения. Однако по сравнению с первым поколением траектория становится более плавной и точной.Между тем, инструменты для бурения с ВЗД и турбо-бурения также могут использоваться как для скользящего, так и для вращательного бурения, вращательное бурение с ВЗД также называется композитным бурением, оно широко используется для повышения скорости проходки (ROP) как в направленном, так и в вертикальном колодцы.

Кроме того, в этот период появляется еще один вид направленного метода, который называется струйным или подталкивающим. Это процедура отклонения ствола без использования обычных направляющих узлов.Он наиболее эффективен в более мягких породах и для создания углов при низкой скорости наращивания. Это умеренно эффективный метод наклонно-направленного бурения при благоприятных условиях, но не имеет широкого применения. Максимальный рост угла составляет около 0,5–1,5 ° / 100 футов в скважинах с малыми углами сноса. Это дает длинный, гладкий, изогнутый участок с полунормальным сверлением. Процедура используется для постепенного отделения группы лунок друг от друга. Он также используется для перемещения точки зарезки в направлении цели и уменьшения угла, необходимого для более позднего направленного бурения.

Третье поколение направленных методов

Третье поколение направленных методов является результатом передовых методов или инструментов мониторинга. В течение этого периода типичной особенностью является появление измерений во время бурения (MWD), которые улучшают измеряемую и контролируемую точность, направленные операции могут выполняться во время бурения (Chen 2011; Han 2011). Кроме того, из-за того, что изначально инструмент ВЗД был прямым, для повышения эффективности направленного бурения инструменты ВЗМ были разработаны с изгибающимся корпусом, например, прямой ВЗД, ВЗД с одним изгибом, ВЗД с двойным изгибом и т. Д.Одним из популярных вариантов двигателя является PDM с одним изгибом, изгиб которого расположен около нижнего конца. Этот метод относится к режиму фиксированной грани инструмента, грань инструмента можно регулировать непрерывно, это означает, что новое отверстие и исходное отверстие существуют в конической плоскости, поэтому этот режим также можно назвать режимом настройки азимута на поверхности цилиндра. Благодаря усовершенствованию методов и инструментов мониторинга, работа с направлением значительно упростилась. До сих пор третье поколение по-прежнему является основным методом наклонно-направленного и горизонтального бурения.

Четвертое поколение направленной техники

Четвертое поколение направленной техники является результатом автоматизации бурения, типичной особенностью является изобретение роторной управляемой буровой системы (RSDS) (Chen 2011; Han 2011). Из-за того, что забой инструмента необходимо регулировать искусственно, бурильную колонну необходимо фиксировать при наклонно-направленном бурении, так называемом скользящем бурении. Поскольку сопротивление бурильной колонны всегда противоположно направлению движения, что увеличивает сопротивление бурильной колонны и плохо влияет на эффективность бурения, очистку ствола, качество ствола и т. Д.Таким образом, для повышения эффективности бурения и контролируемой точности, а также уменьшения сопротивления бурильной колонны, RSDS был впервые разработан компанией Schlumberger в 1999 году. RSDS позволяет нам планировать стволы скважин сложной геометрии, включая наклонно-направленные, горизонтальные и скважины с большим отходом от вертикали. Это позволяет непрерывно вращать бурильную колонну при управлении скважиной и устранять затруднительный режим скольжения обычных управляемых двигателей. В настоящее время отрасль разделяет RSDS на две группы: более распространенные системы «контроля изгиба» и менее зрелые системы «контроля отклонений» (Даунтон и др.2000).

1. 1.

   Системы «контроля отклонения» разработаны на основе традиционной КНБК, стабилизатор переменного диаметра (DVS) используется для контроля отклонения скважины.

2. 2.

   Системы «контроля изгиба» также являются обычным RSDS, в отрасли системы «контроля за изгибом» подразделяются на два типа: наиболее распространенные системы «толкни бит», включая систему PowerDrive и систему AutoTrak, и менее зрелые « «наведи бит», включая систему Geo-Pilot и систему CDAL.

Развитие и особенности направленных методов можно резюмировать в таблице 2. Очевидно, что точность определения направления и качество ствола скважины улучшаются с развитием методов направленного действия.

Таблица 2 Развитие направленных методов (по Хану 2011)

Направленный инструмент

Большинство скважинного оборудования для наклонно-направленного и горизонтального бурения обычно совпадает с вертикальным бурением, например, бурильные трубы, тяжелые трубы, компрессионные трубы, утяжеленные бурильные трубы, спиральные бурильные трубы с канавками, заменяющие переводники, сверла с короткой пони воротник, стабилизаторы и тд.Ясно, что без усовершенствованных инструментов для наклонно-направленного бурения может быть физически невозможно пробурить данную скважину, скважина может быть пробурена в неоптимальном месте или это может быть более дорогим или рискованным. Развитие техники направленного действия обеспечивается передовыми инструментами направленного действия. В соответствии с историей развития направленных методов, основные инструменты направленного действия можно резюмировать следующим образом: дефлектор, забойный двигатель, RSDS и система вертикального бурения.

Инструменты для отклонения

Инструменты для отклонения могут быть определены как клиновидный стальной инструмент, имеющий сужающуюся вогнутую канавку вниз с одной стороны для направления долота-отклонителя в стенку отверстия.Доступны два типа отклонителей (Inglis 1987; Short 1993; Chen 2011):

Съемный отклонитель

Съемный отклонитель может быть использован для инициирования отклонения в открытом стволе или выравнивания вертикальных скважин, которые стали кривыми (Inglis 1987) . Как показано на рис. 4а, клин-отклонитель состоит из стального клина с долотом на дне для предотвращения движения после начала бурения. Коническая вогнутая часть имеет твердое покрытие для уменьшения износа. Вверху клина-отклонителя находится хомут, который используется для извлечения инструмента после того, как пробурена первая часть ствола скважины.К бурильной колонне клин-отклонитель крепится с помощью срезного пальца. Спустившись в скважину, бурильную колонну поворачивают до тех пор, пока режущая кромка клина-отклонителя не будет правильно установлена. Путем приложения веса с поверхности острие долота прочно устанавливается в пласт или цементную пробку. Стопорный штифт срезан, и можно начинать сверление. Пилотное отверстие малого диаметра просверливается на глубину примерно 15 футов ниже носка клина-отклонителя. После того, как это отверстие будет обследовано, долото и отклонитель отключаются.Затем запускают открывалку, чтобы развернуть отверстие до полного размера. После запуска отклоненного участка ствола скважины можно запустить роторную сборку здания, чтобы продолжить зарезку бокового ствола.

Рис. 4

Принципиальная схема съемного и постоянного отклонителя. a Съемный отклонитель (Inglis 1987) и b Постоянный отклонитель (короткий 1993)

Постоянный клин-отклонитель

Постоянный клин-отклонитель в основном используется в обсаженной скважине для зарезки бокового ствола вокруг рыбы или обхода разрушенной обсадной колонны (Inglis 1987).Как показано на рис. 4b, обсадная колонна с заглушкой устанавливается в точке зарезки, чтобы обеспечить основу для клина-отклонителя. На клин-отклонитель работает фреза, которая прорезает «окно» в обсадной колонне. После установки отклонителя в требуемом направлении и сдвиге стопорного штифта, начинается операция фрезерования. После того, как окно вырезано, мельница вытаскивается из отверстия и запускается пилотное долото малого диаметра. Впоследствии пилотное отверстие расширяется до полного размера. Следующим шагом является запуск ротационной сборки здания для продолжения зарезки бокового ствола.

Забойный двигатель

Наиболее распространенный в настоящее время метод отклонения скважины включает запуск забойного двигателя, включая ВЗД и турбобур, для приведения в движение долота без вращения всей бурильной колонны. Отклонение обеспечивается специальным переводником, размещенным над двигателем для создания бокового усилия на долоте.

Инструменты PDM

Инструменты PDM чаще всего используются при наклонно-направленном и горизонтальном бурении. В 1940-х годах компания Smith создала первый PDM-инструмент. В 1950-х годах начали появляться коммерческие инструменты PDM, которые применялись в наклонно-направленном бурении.Благодаря успешному применению в наклонно-направленном и горизонтальном бурении, инструмент ВЗД находит все более широкое применение. В 1970-х годах PDM могли производить различные компании, такие как Dyna Drill, Navi Drill, Baker Drill, Christensen and Smith.

PDM состоит из нескольких компонентов, как показано на рис. 5, включая клапан сброса давления, моторную секцию, универсальный шарнир и подшипниковый узел. Клапан сброса устанавливается на верхнем конце двигателя, карданный вал установлен на нижнем конце двигателя, а подшипниковый узел подсоединяется к нижнему концу карданного шарнира.Основная функция клапана сброса давления — предотвращение вращения двигателя при спуске в отверстие или выходе из отверстия. Секция двигателя состоит из статора и ротора: статор представляет собой формованную резиновую втулку, которая образует спиральный проход для размещения ротора, а резиновая втулка прикреплена к стальному корпусу двигателя; в то время как ротор представляет собой стальной вал, имеющий форму спирали или спирали (Inglis 1987). Когда ротор и статор собраны, геометрическая разница между ними образует серию полостей.Когда буровой раствор прокачивается через двигатель, он ищет путь между ротором и статором. При этом грязь смещает вал, заставляя его вращаться по часовой стрелке, пока грязь продолжает течь через проходы. Таким образом, функция моторной секции заключается в обеспечении мощности для вращения, а буровой раствор может быть газом или жидкостью. Карданный шарнир соединен с ротором и вращается внутри подшипникового узла, который затем передается на долото. Подшипниковый узел, вероятно, является наиболее важным компонентом, поскольку срок службы PDM обычно определяется долговечностью подшипников.Подшипниковый узел выполняет две функции: передает осевые нагрузки на буровое долото и поддерживает центральное положение приводного вала для обеспечения плавного вращения (Inglis 1987; Short 1993).

Рис. 5

Принципиальная схема типичного инструмента PDM

В настоящее время инструменты ВЗМ доступны в широком диапазоне диаметров около 2–11 дюймов, наиболее распространенный размер — 6–3 / 4 дюйма для ствола скважины 8–1 / 2 дюйма. Количество лепестков — очень важный аспект двигателя, увеличение числа лепестков увеличивает скорость и снижает крутящий момент для данного размера, поэтому обычные двигатели используют один ротор и два лепестка для высокого крутящего момента.Инструменты PDM также имеют широкий диапазон скоростей около 100–800 об / мин, наиболее распространенные рабочие скорости варьируются в пределах 150–300 об / мин из-за наличия большого количества доступных сверл. Кроме того, материал статора также является критическим фактором для инструментов PDM, различные резиновые и эластомерные материалы были испытаны и испытаны. Но большинство компонентов эластомера чувствительны к высоким температурам, и на них также влияют буровые растворы на масляной основе, которые вызывают набухание (Inglis 1987; Short 1993). Благодаря улучшенным эластомерным компаундам инструменты PDM могут выдерживать температуры до 200 ° C.

Турбобур

Турбобур также может использоваться как для вертикальных, так и для наклонно-направленных скважин. В 1873 году в Чикаго был запатентован одноступенчатый турбобур, но фактического использования не было. Вплоть до 1920-х годов исследования и разработки турбобура снова возродились в США и Советском Союзе. В 1940-х годах в Советском Союзе были произведены дальнейшие разработки турбобура, и большинство нефтяных и газовых скважин в СССР было пробурено с использованием турбобуров.

Турбобур состоит из ряда роторов и статоров, как показано на рис.6, роторы представляют собой лопасти, которые установлены на вертикальном валу, а статоры прикреплены к корпусу турбобура (Inglis 1987 ; Short 1993). Каждая пара ротор-статор называется «ступенью». Падение давления бурового раствора на каждой ступени должно быть постоянным. Каждая ступень также может вносить равную долю общего крутящего момента и общей мощности. Количество ступеней зависит от требований и может варьироваться от 1 до 250 ступеней.Турбобуры обычно работают с более высокими частотами вращения, чем ВЗД в диапазоне 2000 об / мин, что делает выбор долота более ограниченным, чем ВЗД. Пропитанные биты более распространены из-за высокой скорости вращения. Турбосверла также доступны в различных размерах, но минимальный размер составляет около 2–7 / 8 дюймов в диаметре, а максимальный — около 9 дюймов, поэтому их нельзя использовать в отверстиях малого диаметра из-за их сложной конструкции.

Рис.6

Принципиальная схема типовой турбобура

Турбобура

также может работать с коническим долотом и долотом PDC для бурения вертикальных, наклонно-направленных, горизонтальных, скважин с увеличенным вылетом и разветвленных скважин.Для выполнения наклонно-направленного бурения турбобура должна работать с гнутым переводником или гнутым корпусом нового типа. К недостаткам относятся высокие скорости вращения, низкий крутящий момент, короткий срок службы подшипников, слишком много быстроизнашиваемых деталей и короткий срок службы долота. Чтобы преодолеть эти недостатки обычных турбо-сверл, было разработано множество специальных турбо-буров, таких как турбомотор с низкой скоростью и высоким крутящим моментом, турбобур с редуктором, турбобур со спиральным корпусом, и другие новые турбобуры.В настоящее время турбобур в основном используется для бурения скважин с большим отходом от вертикали и повышения скорости проходки. Кроме того, из-за воздействия высокой температуры существует дефект для геотермального бурения с использованием инструментов PDM, полость с резиновым покрытием не может работать в условиях высоких температур. Возможно, для решения этой проблемы можно использовать турбобур, ведь высокотемпературные рекорды турбобура достигли 260 ° C.

Ориентирующий переводник и изогнутый переводник

Ориентирующий переводник представляет собой короткую утяжеленную бурильную трубу длиной 2 фута, мулесный башмак и ключ предназначены для помощи в исследовании ориентации изогнутого переводника.Изогнутый переводник также представляет собой короткую утяжеленную бурильную трубу длиной 2 фута, ось нижнего соединения немного отклонена от вертикали, угол смещения может варьироваться от 0,5 ° до 3 °. Изогнутый переводник заставляет долото и забойный двигатель бурить в заданном направлении, которое зависит от торца инструмента, в результате чего величина отклонения зависит от жесткости забойного двигателя, угла смещения изогнутого переводника и твердость образования.

Типичный отклоняющий узел показан на рис.7, изогнутый переводник устанавливается на верхнем конце забойного двигателя (PDM или турбобура), а ориентирующий переводник устанавливается на верхнем конце изогнутого переводника для измерения ориентации изогнутого переводника. Ключ «мулес» переводника ориентации совмещен с линией разметки, так что, когда геодезический инструмент установлен, он будет определять направление торца инструмента (Inglis, 1987). После спуска КНБК до дна ориентацию изогнутого переводника можно измерить с помощью геодезических инструментов в немагнитной манжете, установленной над изогнутым переводником.Для наклонно-направленного бурения без вращения бурильной колонны буровой раствор прокачивается через бурильную колонну для приведения в действие приводного двигателя и привода долота, что заставляет долото бурить в заданном направлении.

Рис.7

Принципиальная схема изогнутого переводника и отклоняющего узла

Для некоторых особых причин, таких как отклонение через окно обсадной колонны, улучшение управляемости, повышение эффективности работы и т. Д., Были разработаны забойные двигатели с изогнутым корпусом, что позволяет выполнять направленную работу без ориентации и изгиба. суб.Изогнутый корпус может быть установлен внутри самого двигателя, как показано на рис. 8. Изогнутый корпус — это специальное устройство, которое помещается между статором и подшипниковым узлом, чтобы обеспечить небольшой изгиб на 0–3 ° с приблизительно шестью приращениями в отклонение на градус изгиба, а изогнутый корпус может быть установлен как на верхнем, так и на нижнем конце забойного двигателя. Обычно изогнутый корпус устанавливается на нижнем конце забойного двигателя для достижения высокой отклоняющей способности. В реальной разработке наклонно-направленного бурения как ВЗД с изогнутым переводником, так и корпусом все еще чаще используются при наклонно-направленном и горизонтальном бурении.Существует также много типов ВЗД, как показано на рис. 8.

Рис. 8

Принципиальная схема типов ВЗД с гнутым корпусом. a Обычный прямой PDM, b PDM с одним изогнутым корпусом, c PDM с регулируемой зарезкой (AKO), d PDM с двойной зарезкой (DKO), e с двойным наклоном универсальный (DTU) PDM и f сборка с фиксированным углом (FAB) PDM

Забойные двигатели также могут использоваться как при скользящем, так и при вращательном бурении, вращательное бурение с забойными двигателями также называется комбинированным бурением или вращательным бурением.Использование забойных двигателей во многом зависит от финансовой эффективности. При вертикальном бурении забойные двигатели могут использоваться только для увеличения скорости проходки или для минимизации эрозии и износа бурильной колонны, поскольку бурильную колонну не нужно вращать с такой скоростью. Большинство скважинных двигателей используется в наклонно-направленных, включая наклонно-направленные скважины, горизонтальные скважины, скважины с большим отходом от вертикали, скважины с разветвлением. Хотя для направления долота в желаемую целевую зону также могут использоваться другие методы, они требуют больше времени, что увеличивает стоимость строительства скважины.Во время направленной работы применяется скользящий режим бурения, чтобы направлять долото в желаемом направлении; в то время как режим композитного или роторного бурения может быть использован для решения проблем бурения, таких как высокий риск прихвата трубы, высокое сопротивление, плохая очистка ствола скважины, низкая скорость проходки, высокая стоимость и т. д.

Роторная управляемая буровая система (RSDS )

Использование RSDS может помочь в оптимизации наклонно-направленного бурения. Благодаря полному вращению бурильной колонны можно уменьшить сопротивление из-за скольжения бурильной колонны, повысить эффективность передачи нагрузки на долото (WOB), тем самым снизить риск прихвата, улучшить скорость проходки и достичь превосходной очистки ствола скважины, как показано на рис.9. Таким образом, RSDS позволяет использовать меньше времени для бурения до цели, улучшая управление траекторией в трех измерениях и пробурив более гладкую траекторию скважины, что делает более сложные скважины также могут быть пробурены с использованием инструментов RSDS. Инструмент RSDS может быть установлен на поверхности и предварительно запрограммирован в соответствии с ожидаемой траекторией скважины. Когда команды необходимо изменить, последовательность импульсов в буровом растворе передает новые команды в забой скважины (Даунтон и др., 2000; Хелмс, 2008; Ву, 2012). Характеристики рулевого управления системы RSDS можно контролировать с помощью инструментов MWD, а также датчиков в блоке управления; эта информация передается на поверхность системой связи MWD (Даунтон и др.2000). Отрасль классифицирует RSDS на две группы: более распространенные системы «контроля изгиба» и менее зрелые системы «контроля отклонений». Мы представим три типичных типа RSDS, включая систему «push-the-bit», систему «point-the-bit» и гибридную систему.

Рис. 9

Преимущества ОСБД (по Даунтону и др. 2000 г.)

Система «толкни долото»

Система «толкни долото» использует принцип приложения боковой силы к долоту, прижимая его к стенке ствола скважины для достижения желаемой траектории (Mitchell 2006).Типичные системы «толкни бит» включают систему Schlumberger PowerDrive и систему Baker Hughes AutoTrak, система PowerDrive рассматривается как типичный пример, объясняющий принцип работы систем «толкни бит». Как показано на рис. 10, система PowerDrive механически несложна и компактна, она состоит из блока смещения и блока управления, который увеличивает длину КНБК всего на 12–1 / 2 футов (Даунтон и др., 2000). Узел смещения, расположенный непосредственно за долотом, прикладывает силу к долоту в контролируемом направлении, в то время как вся бурильная колонна вращается.Блок управления, который находится за блоком смещения, содержит электронику с автономным питанием, датчики и механизм управления для обеспечения средней величины и направления боковых нагрузок долота, необходимых для достижения желаемой траектории (Wu 2012). Узел смещения имеет три внешних шарнирных опоры, которые активируются регулируемым потоком бурового раствора через клапан; клапан использует разницу в давлении бурового раствора между внутренней и внешней частью смещения (Al-Yami et al. 2008). Трехходовой поворотный дисковый клапан приводит в действие подушки, последовательно направляя грязь в поршневую камеру каждой подушки, когда она вращается до совмещения с желаемой точкой толкания — точкой, противоположной желаемой траектории — в скважине (Даунтон и др.2000).

Рис.10

Система Schlumberger PowerDrive

Система «наведи на бит»

В системе «наведи на долото» используется тот же принцип, что и в системах двигателей с гнутым корпусом. В системах «наведи долото» изогнутый корпус содержится внутри муфты, поэтому его можно ориентировать в желаемом направлении во время вращения бурильной колонны (Mitchell 2006). Типичные системы «наведи бит» включают систему Halliburton Sperry-sun Geo-Pilot и систему Gyrodata CDAL, система Geo-Pilot рассматривается как типичный пример, объясняющий принцип работы систем «наведи бит». .Как показано на рис. 11, система Geo-Pilot в основном состоит из невращающегося внешнего корпуса, внутреннего вращающегося вала, двойных эксцентриковых колец. Одно эксцентриковое кольцо установлено другим внутренним, двойные эксцентриковые кольца представляют собой своего рода управляемый эксцентриковый блок, внутреннее кольцо может настраивать внутренний вращающийся вал для отклонения, и, следовательно, изгиб достигается с помощью механических средств, поэтому бит наклоняется относительно остальных инструмента для достижения желаемой траектории (Wu 2012). Другими словами, системы «наведи на долото» изменяют траекторию скважины, изменяя угол забоя инструмента, траектория изменяется в направлении изгиба (Felczak et al.2011). Эта ориентация изгиба контролируется серводвигателем, который вращается с той же скоростью, что и бурильная колонна, но противодействует вращению бурильной колонны. Это позволяет ориентации торца инструмента оставаться геостационарной или невращающейся, в то время как муфта вращается (Al-Yami et al. 2008).

Рис.11

Система Halliburton Sperry-sun Geo-Pilot

Гибридная система «нажми и наведи бит»

PowerDrive Archer RSDS — это настоящая гибридная система «нажми и наведи бит», разработанная Schlumberger (Bryan et al.2009; Wu 2012). Таким образом, система PowerDrive Archer обладает чертами системы «push-the-bit» и «point-the-bit». Как показано на рис. 12, в отличие от систем «толкни долото», система PowerDrive Archer не полагается на внешние движущиеся подушки, которые толкают пласт. Вместо этого четыре исполнительных поршня внутри утяжеленной бурильной трубы прижимаются к внутренней части шарнирно-сочлененной цилиндрической рулевой втулки, которая поворачивается на универсальном шарнире, чтобы направить долото в желаемом направлении (Felczak et al. 2011).Кроме того, четыре стабилизирующих лопасти на внешней втулке над универсальным шарниром обеспечивают боковую силу буровому долоту, когда они контактируют со стенкой ствола скважины, позволяя этому RSDS работать как система «толкни долото». В настоящее время максимальная скорость наращивания составляет приблизительно 17 ° / 100 футов для инструмента PowerDrive Archer RSDS размером 8–1 / 2 дюйма. Это означает, что точный и точный контроль позволяет RSDS направить траекторию скважины в зону наилучшего восприятия коллектора и расширить горизонтальную до общей глубины с более высокой скоростью наращивания, он начинает глубже и поддерживает вертикальность на больших глубинах (Felczak et al.2011).

Рис.12

Система Schlumberger PowerDrive Archer

Кроме того, поскольку RSDS управляется на основе электронной системы управления, необходимо контролировать тепловые повреждения для защиты электронных плат инструмента. В настоящее время система PowerDrive, система AutoTrak и система Geo-Pilot почти могут работать при высокой температуре 200 ° C. При геотермальном бурении нижняя температура всегда выше, чем максимальная мощность RSDS, поэтому нам необходимо контролировать параметры бурения и дополнительную циркуляцию вне забоя, чтобы защитить электронные платы инструмента от тепловых повреждений.

Таблица 3 Сравнение трех типов методов передачи

Система вертикального бурения (VDS)

VDS — это еще один тип направленного инструмента, который используется для предотвращения отклонения и быстрого вертикального бурения, что в результате увеличивает скорость проходки для глубоких и сверхглубоких скважин. Это также очень важная техника для глубокого и сверхглубокого сверления из-за того, что на правку часто тратится слишком много времени. Хотя традиционные методы, такие как сборка эксцентриковой оси, эксцентриковая жестко-гибкая сборка, управляемая сборка, противомаятная сборка, динамика предварительного изгиба и т. Д., также можно использовать для правки, но для замены бурового инструмента эти методы должны часто отключаться и срабатывать. VDS позволяет избежать частой выпрямления и автоматически удерживать ствол скважины в вертикальном положении.

В 1988 г. первоначальный инструмент VDS использовался для бурения континентальных научных скважин по программе KTB в Германии, а первоначальный инструмент VDS был разработан Baker Hughes Inteq (Zhang 2005). В программе KTB максимальный наклон ствола успешно контролировался в диапазоне 0 ° –1 °.С тех пор буровые подрядчики начали разрабатывать инструменты VDS. В настоящее время существует четыре типа типичных инструментов VDS, включая систему Baker Hughes Verti-Trak, систему Schlumberger Power-V, систему Halliburton Sperry-sun V-Pilot и систему Smart Drilling Gmbh ZBE (Zhang 2005). На рисунке 13 показана система Baker Hughes Verti-Trak, она может автоматически удерживать ствол скважины в вертикальном положении без ущерба для критических параметров бурения — дебита, нагрузки на долото или скорости долота. Также можно поддерживать высокую скорость проходки и избегать длительных корректировок.VDS может свести к минимуму вероятность появления ключевых посадочных мест на кривой и уменьшить трение и износ на более поздних участках ствола скважины; Результирующее значительное улучшение качества ствола скважины и достигнутая точная траектория ствола скважины могут позволить использовать «профили тощей обсадной колонны», что снижает количество стали, цемента, бурового раствора и шлама (Reich et al. 2003). Последующие операции в скважине упрощаются и более эффективны. Срок службы заканчивания увеличивается, а стоимость капитального ремонта снижается. Системы VDS также полезны для уменьшения расстояния между устьями скважин на поверхности.Системы VDS доступны для отверстий размером от 8–1 / 2 ″ до 9–7 / 8 ″ (инструмент 6–3 / 4 ″) и от 12–1 / 4 ″ до 28 ″ (9–1 / 2 ″ инструмент).

Рис.13

Система VDS Baker Hughes Verti-Trak

Техника направленной съемки

Метод направленной съемки, ключевой аспект управления траекторией, измеряет наклон и направление на различных глубинах. Измерение торца инструмента требуется для определения направления отклонителя, изогнутого переводника или изогнутого корпуса.Таким образом, метод исследования также является ключом к наклонно-направленному бурению, которое подразделяется на две группы: более распространенные инструменты измерения во время бурения (MWD) и менее зрелые инструменты измерения после бурения (Short 1993; Chen 2011; Han 2011; Wu 2012). Магнитные однозарядные инструменты, магнитные многозарядные инструменты, электронные одноразовые инструменты и электронные многозарядные инструменты обычно используются для измерения траектории ствола скважины после бурения, но это неудобно и неэффективно для направленного бурения.Чтобы решить эту проблему, были разработаны инструменты MWD для измерения траектории ствола скважины во время бурения. Ключевые методы MWD включают в себя метод съемки и метод передачи. Инструменты MWD применялись почти во всех наклонно-направленных скважинах по всему миру. Но в одно- и многозарядных приборах применяются вертикальные скважины. Мы сосредоточимся на методах MWD:

Методика измерений

Есть три вида скважинной информации, информация о направлении, информация о бурении и информация о формации, которые необходимо измерять во время бурения (Wu 2012; Ma and Chen 2014; Ma et al.2015b). Информация о направлении может быть измерена с помощью обычных инструментов MWD. Измерение буровых работ было разработано на основе обычного метода MWD, в то время как измерение информации о пласте было разработано на основе традиционного метода каротажа и в основном использовалось для геонавигационного бурения для корректировки геологической цели в режиме реального времени.

Информация о направлении

Инструменты MWD, как правило, могут выполнять направленные исследования в реальном времени. Акселерометры и магнитометры используются для измерения наклона и азимута, а информация о наклоне и азимуте передается от места измерения на поверхность.Траекторию и местоположение ствола скважины можно рассчитать, используя данные разведки. Между тем, инструменты MWD также, как правило, способны обеспечивать измерения торца инструмента во время паузы в бурении, что позволяет использовать его при наклонно-направленном бурении с использованием отклонителя, «забойного двигателя + изогнутый переводник», забойного двигателя с гнутым корпусом или инструмента RSDS. . Информация о направленности может помочь оператору наклонно-направленного бурения узнать, куда идет скважина и каковы последствия его усилий по управлению (Mitchell 2006; Chen 2011).

Инженерная информация по бурению

Для предотвращения аварий в стволе скважины и повышения эффективности бурения инструменты MWD также были разработаны для измерения инженерной информации по бурению, такой как забойное давление, нагрузка на долото, крутящий момент на долоте (TOB) , скорость вращения, вибрация, удар, температура, объем потока бурового раствора и т. д. (Ma and Chen 2015). Обычно техническая информация измеряется с помощью специального отдельного вспомогательного инструмента и загружается с помощью инструментов MWD. При поддержке этой информации в режиме реального времени можно определить скважинные условия и рабочее состояние буровых инструментов, что делает операции бурения более эффективными, безопасными и экономичными.Кроме того, эта информация также важна для геологов, ответственных за скважинную информацию о пробуренной формации (Mitchell 2006).

Информация о пласте

Обычные инструменты MWD, как сами по себе, так и в сочетании с отдельными переводниками / инструментами, обычно способны выполнять измерения свойств пласта в реальном времени, это так называемый каротаж во время бурения (LWD), который получил развитие от традиционных методов каротажа. Обычно доступна следующая информация о пласте, такая как естественное гамма-излучение, плотность, пористость, удельное сопротивление, акустический кавернометр, магнитный резонанс, пластовое давление и т. Д.Из-за влияния длины, включая забойные двигатели, переводники и инструменты LWD, точка измерения информации о направлении должна перемещаться вверх, что снижает точность управления траекторией скважины. Таким образом, был разработан инструмент для измерения наклона около долота для измерения информации о направлении на буровом долоте. Измерения вблизи долота, такие как гамма-излучение, наклон и азимут, позволяют оператору внимательно следить за ходом бурения (Felczak et al. 2011). Обычный инструмент MWD позволяет передавать и оценивать эти измерения в реальном времени, что позволяет реализовать геоуправление.Геологическая цель также может быть скорректирована в соответствии с эволюцией свойств формации, это так называемое георегулирующее бурение (Wu 2012). Измерения вблизи долота, такие как гамма-лучи, угол наклона и азимут, позволяют оператору внимательно следить за ходом бурения.

Техника передачи

В зависимости от среды передачи методы передачи скважинных данных можно разделить на три типа: гидроимпульсная телеметрия, электромагнитная телеметрия и проводная бурильная труба, их основные характеристики можно отсортировать в таблице 3.

Телеметрия с гидроимпульсом

Телеметрия с гидроимпульсом — это метод передачи скважинных данных (включая данные LWD и MWD) на поверхность с использованием импульсов давления бурового раствора внутри бурильной колонны (Chen 2011; Wu 2012 ). Для достижения цели передачи скважинных данных используется скважинный клапан для ограничения потока бурового раствора, который создает колебания давления и распространяется в буровом растворе к поверхности, где они поступают из стояка. датчики давления.Другими словами, информация представлена ​​сигналами давления, полученными от датчиков давления в стояке. Полученные сигналы давления импортируются в компьютерную систему обработки и декодируются в измерения. Как правило, измерения кодируются в виде амплитудной или частотной модуляции импульсов бурового раствора (Chen 2011; Wu 2012). Телеметрия с гидроимпульсным сигналом — наиболее распространенный метод передачи данных, используемый инструментами MWD. В настоящее время гидроимпульсная телеметрия доступна в трех группах: положительный импульс, отрицательный импульс и непрерывная волна.

1. (а)

   Инструменты MWD с положительным импульсом: как показано на рис. 14a, клапан на короткое время закрывается и открывается для создания импульсов давления. Как только клапан закрывается, давление в стояке увеличивается. Таким образом, этот метод называется положительно-импульсным. Это также наиболее распространенный метод, используемый инструментами MWD.

   Рис. 14

   Три метода гидроимпульсной телеметрии. a положительный импульс, b отрицательный импульс и c непрерывный импульс

2. (б)

   Инструменты MWD с отрицательным импульсом: как показано на рис.14b, клапан ненадолго открывается и закрывается для создания импульсов давления. После того, как клапан открыт, происходит снижение давления, который получил в стояке. Таким образом, этот метод называется отрицательно-импульсным.

3. (c)

   Инструменты MWD с непрерывной волной: как показано на рис. 14b, значение упорядоченно закрывается и открывается для генерации синусоидальных импульсов давления во время вращения.Любая схема цифровой модуляции с непрерывной фазой может использоваться для наложения информации на сигнал несущей. Наиболее широко используются схемы модуляции с непрерывной фазовой модуляцией (Wu 2012).

Современные инструменты MWD с гидроимпульсным управлением в основном представляют собой положительные и отрицательные импульсы, хотя скорость передачи (0,5–3,0 бит / с) ниже, чем у инструментов MWD с непрерывной волной, их стабильность намного лучше, а стоимость также ниже. .Инструмент непрерывной волны MWD предлагает полосу пропускания до 18 бит / с. Скорость передачи падает с увеличением длины ствола скважины и обычно составляет 1,5–3,0 бит / с на глубине 10 000 м. Кроме того, при использовании аэрированного бурения на депрессии или аэрации бурового раствора сжимаемость бурового раствора увеличивается, что также снижает пропускную способность бурового раствора. В этом случае рекомендуется электромагнитная телеметрия MWD или проводная телеметрия бурильных труб.

Электромагнитная телеметрия

Электромагнитная телеметрия также называется EM-MWD.Для передачи скважинной информации инструменты EM-MWD включают излучающую субантенну в бурильную колонну, а другая принимаемая антенна устанавливается на поверхности, как показано на рис. 15. Инструмент EM-MWD генерирует электромагнитные волны с помощью излучающая субантенна, электромагнитные волны передают скважинную информацию через пласт на поверхность. На поверхности они принимаются наземной антенной, а затем передаются в центр обработки поверхности и декодируются в измерения.Другими словами, инструмент EM-MWD передает электромагнитные волны через пласт вместо импульсов давления через столб жидкости. Таким образом, преимущества включают экономию времени за счет передачи данных разведки во время соединения, высокие скорости передачи данных и способность работать в условиях, в которых не может работать гидроимпульсная телеметрия, таких как бурение с аэрацией на депрессии и бурение с использованием воздуха. Инструмент EM-MWD предлагает полосу пропускания до 400 бит / с. Однако при бурении исключительно глубоких скважин он обычно не работает, и сигнал может быстро терять силу при ослаблении пластов, эти зоны делают использование инструментов EM-MWD непрактичным.Чтобы преодолеть эту проблему, были изобретены некоторые усовершенствованные методы определения мощности и обнаружения сигнала EM-MWD, такие как повторители бурильной колонны, повторители обсадных труб, повторители проводов и т. Д. Эти методы обычно используются при бурении и бурении на депрессии с газом и др. воздушное бурение.

Рис.15

Принципиальная схема электромагнитной телеметрии

Бурильная труба с проводом

Бурильная труба с проводом также называется электрической бурильной колонной или интеллектуальной бурильной колонной.Бурильная труба с проводкой была впервые изобретена в 1997 году при финансовой поддержке компании Новатэк и Министерства энергетики США. В 2001 году Национальная лаборатория энергетических технологий (NETL) начала предоставлять финансирование для проекта бурильных труб и дополнительного проекта передачи данных о бурильных трубах (Hernandez and Long 2010), результаты исследований включают сеть IntelliServ и Intellipipe. В 2006 году в Мьянме была использована первая коммерческая бурильная труба с проводкой (продукт IntelliServ) (Edwards et al.2013). В настоящее время IntelliServ, широкополосная сетевая система бурильной колонны, является продуктом National Oilwell Varco (NOV), который используется для передачи скважинной информации на поверхность во время бурения. Компоненты сети IntelliServ встроены в компоненты бурильной колонны (рис. 16), известные как IntelliPipe, которые передают подземные данные со скоростью 57 000 бит в секунду (Edwards et al. 2013). Кабельная бурильная труба обеспечивает высокоскоростной телеметрический канал от забоя к поверхности, а также позволяет передавать информацию на скважинные инструменты для управления с обратной связью.Кроме того, измерительные узлы также могут располагаться по всей длине бурильной колонны, что позволяет операторам собирать данные вдоль ствола скважины (рис. 16). Измерения могут включать в себя всю скважинную информацию, такую ​​как информация о направлении, инженерная информация о бурении и информация о формации. На передачу данных больше не влияют свойства бурового раствора, свойства пласта и глубина. Однако бурильные трубы с проводным соединением все еще слишком дороги, надежность все еще требует повышения из-за схемы тандемного соединения, бурильные трубы с проводным соединением не могут работать, даже если отсутствует только одно соединение.

Рис. 16

Принципиальная схема бурильной трубы с проводкой (по Эдвардсу и др., 2013 г.)

Кроме того, из-за измерений инструментов MWD, основанных на электронной технологии, необходимо контролировать повреждения, связанные с нагревом, для защиты электронных плат инструмента. В настоящее время большинство инструментов MWD могут работать при температуре 150 ° C, некоторые инструменты MWD могут работать при высоких температурах до 200 ° C. При геотермальном бурении нижняя температура всегда выше, чем максимальная производительность инструментов MWD, что делает инструменты MWD / LWD нестабильными, поэтому нам необходимо контролировать параметры бурения и дополнительную циркуляцию вне забоя, чтобы защитить электронные платы инструмента от теплового повреждения.

Буровые долота

В нефтегазовой промышленности буровое долото — это инструмент, предназначенный для создания цилиндрической скважины (ствола скважины) в земной коре методом вращательного бурения. Размер ствола скважины, вызванный буровыми долотами, очень мал, от 3–1 / 2 ″ до 30 ″ (Centala et al. 2011; Bruton et al. 2014; Azar et al. 2015). Глубокие пласты разрушаются механически режущими элементами (называемыми зубами или резцами) долота путем соскабливания, шлифования или локального сжатия трещин (Chen 2011).На основе режущего механизма промышленность классифицирует сверла на две группы: шарошечные долота, долота с фиксированным резцом и гибридные долота.

Долота с роликовыми конусами

В долотах с роликовыми конусами обычно используются три конуса для удержания зубьев, как показано на рис. 17, хотя иногда можно увидеть расположение с одним, двумя или четырьмя конусами. Долото с роликовым конусом состоит из корпуса, стойки, конуса, подшипника, уплотнения, зуба и сопла. Он бурит в основном за счет разрыва или дробления породы с помощью «зубцов» на конусах, которые катятся по поверхности ствола скважины при вращении долота.Роликовые конические коронки также можно разделить на два класса в зависимости от изготовления зубьев, например, фрезерованные зубчатые коронки и коронки из карбида вольфрама (TCI).

Рис.17

Типичные шарошечные долота

1. 1.

   Долота с фрезерованными зубьями, также называемые долотами со стальными зубьями, имеют конусы с клиновидными зубьями, фрезерованными непосредственно в самой конической стали (Centala et al.2011).

2. 2.

   Биты TCI имеют формованные зубья из спеченного карбида вольфрама, запрессованные в просверленные отверстия в конусах, карбид вольфрама нанесен на поверхности зубьев для повышения долговечности благодаря его чрезвычайной твердости. Зуб TCI также применялся в некоторых типах фрезерованных коронок. Для дальнейшего повышения долговечности буровых коронок также должны быть разработаны некоторые усовершенствованные материалы, такие как альвеолятный алмазный материал и карбид вольфрама с двойным цементированием.Конусы вращаются на подшипниках, которые обычно герметизированы вращающимся уплотнительным кольцом или металлическим торцевым уплотнением для защиты от среды бурового раствора в забое скважины. Долота с роликовым конусом могут адаптироваться к инструментам с низкой, высокой, высокой температурой, высокой нагрузкой на долото и ВЗД; Области применения шарошечных долот включают высокоабразивные образования, мягкие абразивные образования, твердые образования. Для глубокого или геотермального бурения высокотемпературное шарошечное долото может быть специально разработано для работы в высокотемпературных условиях бурения, таких как геотермальные скважины, в течение продолжительных периодов времени.Долота с шарошечным конусом TCI, используемые для бурения твердых и абразивных пластов с целью доступа к пару или горячей породе в подземных пластах, подвергаются воздействию температур, превышающих 260 ° C.

Долота с фиксированными резцами

Долота с фиксированными резцами были первым типом буровых коронок, которые использовались при вращательном бурении, их режущие механизмы намного проще, чем у долот с шарошечным конусом, поскольку режущие элементы не перемещаются относительно долота.Долота с фиксированными режущими кромками можно разделить на четыре класса в зависимости от изготовления зубьев, такие как долота с поликристаллическим алмазом (PDC), долота из природного алмаза и долота с пропиткой (рис. 18).

Рис.18

Типичные фиксированные фрезы

1. 1.

   Буровая коронка была первым типом бурового долота, который использовался при вращательном бурении, но его можно использовать только в мягких породах, поэтому в настоящее время оно редко используется в нефтяном бурении.

2. 2.

   Долото из PDC является наиболее распространенным буровым долотом, используемым сегодня, благодаря преимуществам высокой скорости проходки, долгому сроку службы и продолжительности бурения. Долото PDC состоит из корпуса, фрезы и насадки. Резец PDC (зуб) представляет собой цилиндр из спеченного карбида вольфрама с одной плоской поверхностью, покрытой синтетическим алмазным материалом. Резцы расположены на лопастях долота в шахматном порядке, при этом поверхность резца с алмазным покрытием обращена в направлении вращения долота, чтобы обеспечить полное покрытие забоя скважины (Bruton et al.2014; Азар и др. 2015). Долота PDC могут адаптироваться к низкой нагрузке на долото, высокой частоте вращения, высокой температуре, PDM, турбо-буровым станкам и даже RSDS; Области применения долот PDC включают однородные пласты, пласты мягкой и средней твердости, но бурение твердых и абразивных межслоевых интервалов было непрактичным для долот PDC.

3. 3.

   Насадка из натурального алмаза и коронка с пропиткой похожи, самая большая разница — фрезы.В сверле из природного алмаза используются алмазные резцы из природного промышленного алмаза для врезания в матрицу корпуса долота, а в импрегнированном долоте используются термостойкие поликристаллические (TSP) алмазные резцы. Благодаря этому алмаз отличается наибольшей твердостью и высокой прочностью, что позволяет ему адаптироваться к твердым абразивным образованиям. Эти долота доступны в различных стилях как для моторного, так и для роторного бурения в твердых или абразивных породах. Хотя алмазы дороги, долговечность долот также достаточно высока, что делает их конкурентоспособными при бурении нефтяных скважин.Долота с природным алмазом получили широкое распространение при бурении RSDS, бурении турбобуров и колонковом бурении.

Кроме того, фрезы обычных фиксированных долот закреплены на корпусе долота, они легко изнашиваются и влияют на срок службы долота. Чтобы решить эту проблему, СМИТ разработал режущий плоттер PDC, названный ONYX 360 (Bruton et al. 2014). Вращающийся резец PDC ONYX 360 значительно увеличивает срок службы долота PDC за счет поворота на 360 °, как показано на рис.19. Вся алмазная кромка PDC-резца ONYX 360, расположенного в зонах сильного износа режущей конструкции, используется для резки пласта. Вращающееся действие фрезы позволяет алмазной кромке фрезы оставаться острее дольше, продлевая срок службы фрезы ONYX 360 по сравнению с фиксированными фрезами премиум-класса. На основе данных, полученных в результате использования резака ONYX 360 диаметром 13 мм, был разработан резак размером 16 мм, обеспечивающий повышенную прочность и долговечность. По сравнению с долотами с фиксированной режущей кромкой, долота PDC, в состав которых входили вальцовые резцы ONYX 360, показали увеличение длины пробега до 57%, что привело к меньшему количеству спусков долота и снижению затрат на бурение.

Рис.19

Сравнение фиксированного резака PDC и резака ONYX 360

Гибридные долота

С популяризацией и применением долот PDC и технологии резцов PDC для улучшения стационарных резцов буровые долота PDC в различных пластах постепенно заменяют конические долота. Но в твердых абразивных породах и при сложных операциях направленного бурения из-за производительности буровое долото PDC не может заменить коническое долото. Для решения этой проблемы в настоящее время также доступен гибридный тип долота, в котором сочетаются как накатные, так и фиксированные режущие элементы (Pessier and Damschen 2011), как показано на рис.20. Существует две конструкции: одна представляет собой малоразмерное двустворчатое долото с двойным конусом, а другая — немного большее по размеру крыло Mito, трехконусное долото, основанное на этих сверлах с четырьмя ножами и шестью лезвиями, буровым долотом PDC, лопасти тисков и короткие позиции были заменены на конус. Таким образом, центральное положение ствола скважины располагается на хирургическом крыле PDC резца для полного разрушения породы, а периферийная часть бурения скважины завершается резцами и лопастями, эффект разрушения породы зависит от конусов, лопаток и их сопряжения.Это гибридное сверло предназначено для сокращения времени бурения в самых сложных условиях. Благодаря прочности на раздавливание и стабильности конусов валков, а также превосходному резанию и непрерывному режущему действию алмазных коронок, эта технология позволяет выживать в сильно переслаивающихся пластах с стабильной производительностью и превосходным контролем торца инструмента. В приложениях размером 12–1 / 4 дюйма в США операторы достигают увеличения скорости бурения до 62%; длина пробега одиночных долот увеличивается более чем на 200%, сокращая выходные дни по сравнению со стандартным временем работы буровой установки.В Бразилии оператор пробурил на 90% быстрее и на 20% дальше, чем вынос. По сравнению с долотами с роликовым конусом, вы можете увеличить скорость проходки и снизить нагрузку на долото с меньшим отскоком долота. По сравнению с PDC, наблюдается значительно повышенная долговечность в переслаивающихся пластах, меньшее прерывистое скольжение, более низкий и более стабильный крутящий момент при бурении, а также лучшая стабильность и управление направлением.

Фиг.20

Кроме того, некоторые типы специальных долот разработаны с учетом требований к наклонно-направленному бурению, бурению с управляемым ротором, бурению с управляемым двигателем, воздушному бурению, тонкому стволу, колонковому бурению, бурению боковых стволов, пилотному бурению, расширению бурения, бурению на обсадных трубах и т.Таким образом, мы можем выбрать подходящие долота для проведения соответствующего бурения.

Буровые растворы

Термин «буровой раствор (или раствор)» охватывает все составы, используемые для добычи и удаления выбуренной породы из скважины в земле (Дарли и Грей, 1988). Буровой раствор перекачивается из буровых ям с помощью буровых насосов, перекачивается через наземный трубопровод, стояк, буровую вертлюг, бурильную колонну и разбрызгивается из сопел на буровое долото, затем производится очистка от обломков породы (или выбуренной породы) и охлаждающее бурение. инструменты.Таким образом, шлам выносится на поверхность через раствор в затрубном пространстве. На поверхности шлам отфильтровывается с помощью сланцевого шейкера, и отфильтрованный ил возвращается в ямы. В этом процессе основные функции бурового раствора можно резюмировать следующим образом (Дарли и Грей, 1988; Канн и др., 2011; Чен, 2011): вынос выбуренной породы на поверхность, охлаждение и смазка долота и буровых инструментов, очистка под долотом, уравновешивать пластовое давление, уплотнять проницаемые пласты, передавать гидравлическую энергию на скважинные инструменты и долото, поддерживать стабильность ствола скважины, контролировать коррозию инструментов и контролировать повреждение пласта.Существует много типов бурового раствора или раствора, которые используются при бурении нефтяных скважин, они классифицируются в зависимости от их основы: буровой раствор на газовой основе (GBDF), раствор на водной основе (WBM), раствор на масляной основе (OBM).

1. 1.

   Буровой раствор на газовой основе (GBDF): GBDF означает, что непрерывная фаза бурового раствора представляет собой газ, включает воздух, азот, выхлоп дизельного двигателя, природный газ, буровой раствор с туманом и пену для бурового раствора (Chen 2011).Воздух, азот, выхлопные газы дизельных двигателей и природный газ в основном используются при газовом бурении или бурении на депрессии, шлам удаляется с помощью высокоскоростного воздушного потока. Однако из-за накопления воды при глубоком бурении шлам не может быть вынесен из забоя. Поэтому буровые растворы в виде тумана или пены обычно используются для решения проблем с добычей воды, возникающих при глубоком бурении. Иногда жидкий буровой раствор также используется для решения некоторых серьезных проблем с добычей воды. Кроме того, GBDF не может адаптировать все типы формаций, ее можно использовать только в стабильных формациях.Из-за давления колонны ГБДФ недостаточно для поддержания устойчивости ствола скважины.

2. 2.

   Буровой раствор на водной основе (WBM): вода является непрерывной фазой бурового раствора. Самым простым буровым раствором на водной основе может быть вода, что означает, что в раствор не добавлены никакие обрабатывающие агенты или добавки. Однако вода не может приспособиться к подавляющему большинству глубинных образований.Поэтому инженеры добавляют некоторые добавки для регулировки производительности в соответствии с требованиями глубокого бурения. WBM может содержать несколько растворенных веществ. К ним относятся щелочи, соли и поверхностно-активные вещества; органические полимеры в коллоидном растворе; капельки эмульгированного масла; и различные нерастворимые вещества (такие как барит, глина и стружка) в суспензии (Дарли и Грей, 1988). К наиболее распространенным нерастворимым веществам, используемым в WBM, относятся глина и барит. Глина используется для создания гомогенной смеси, что делает ее жидкой суспензией, в то время как барит обычно используется для регулировки плотности WBM.В процессе бурения из-за перемешивания бурового шлама, солей и поровой жидкости в WBM характеристики WBM не могут оставаться неизменными, щелочи, соли, поверхностно-активные вещества и полимеры, таким образом, добавляются в WBM. В общем, реологические свойства и характеристики строительства стены обезвоживания WBM являются ключевыми и их трудно регулировать. Между тем, ингибирующая способность WBM также очень важна для бурения сланцевых пластов из-за влияния физико-химического эффекта между сланцами и буровым раствором.Таким образом, химические добавки обычно добавляют в систему WBM для достижения различных эффектов, включая контроль реологических свойств, удаление загрязнений, стабильность сланца, повышение скорости проходки бурения, охлаждение и смазку оборудования. Для глубокого или геотермического бурения, из-за влияния глубины, высокой солености, высокого давления и высокой температуры, плотность бурового раствора должна быть улучшена с использованием барита и порошка железной руды, реологические свойства и характеристики строительства стены обезвоживания больше трудно контролировать, как показывает реология низких и высоких температур, трудно учесть, потери воды HPHP большие и глинистая корка толстая.Максимальная рабочая температура WBM составляет около 200 ° C. Итак, ключевая проблема заключается в том, как улучшить термостойкость WBM.

3. 3.

   Буровой раствор на масляной основе (OBM): буровой раствор на масляной основе — это буровой раствор, в котором базовой жидкостью является нефтепродукт, такой как дизельное топливо. Технология РУО продвинулась от использования только сырой нефти как средства повышения продуктивности до использования многофункциональных композиций, которые сыграли свою роль в многочисленных рекордных скважинах (Дарли и Грей, 1988).OBM используется по многим причинам, таким как повышенная смазывающая способность, улучшенное ингибирование сланца и улучшенные очищающие свойства при меньшей вязкости. Кроме того, OBM также может выдерживать более высокие температуры, не ломаясь. Применения применялись в условиях экстремальных температур, высокого давления, водочувствительных сланцев, агрессивных газов и водорастворимых солей (Дарли и Грей 1988; Каенн и др. 2011). Сведены к минимуму проблемы прихвата трубы, чрезмерного крутящего момента и сопротивления в наклонно-направленных стволах, а также унос газа в буровой раствор.Однако использование РУО имеет особые соображения, включая стоимость, экологические соображения, такие как размещение выбуренной породы в подходящем месте, и исследовательские недостатки использования бурового раствора на нефтяной основе. Следовательно, РУО может быть хорошим выбором для решения связанных проблем, вызванных высокой плотностью, соленостью, высоким давлением и высокой температурой. Максимальная рабочая температура OBM зафиксирована выше 220 ° C.

При вертикальном бурении глубоких скважин высокое давление / высокая температура (HP / HT) могут быть основными факторами, которые влияют на свойства буровых растворов.При горизонтальном бурении и бурении с большим отходом от вертикали главными факторами могут быть смазывающие свойства и несущая способность резания. Однако при геотермальном бурении из-за чрезвычайно высокого давления / высокой температуры (HP / HT), сложной системы давления в стволе скважины и многих источников загрязнения буровым раствором плотность, реологические свойства и характеристики обезвоживания стенки бурового раствора являются более сложными. поддерживать. В настоящее время OBM и WBM обычно используются при бурении глубоких скважин в мире, а максимальная рабочая температура бурового раствора близка к 220 ° C, максимальная плотность бурового раствора составляет около 2.4–2,7 г / см ³ .

Энергетические приключения

Передовые методы бурения

Нефтяные и газовые скважины традиционно бурятся вертикально на глубине от нескольких тысяч футов до пяти миль. Сегодня достижения в области технологий бурения позволяют нефтяным и газовым компаниям увеличивать запасы запасов при одновременном снижении воздействия на окружающую среду за счет:

сокращение поверхностного «следа» буровых работ,

сверление отверстий меньшего диаметра и уменьшение количества отходов

создает меньше шума,

избегая уязвимых экосистем, и

быстрее выполняет операции.

Вот некоторые используемые технологии:

Горизонтальное бурение — Горизонтальное бурение начинается с вертикальной скважины, которая становится горизонтальной внутри породы-коллектора, чтобы открыть больше открытого ствола для нефти. Эти горизонтальные «ноги» могут быть длиной более мили; чем больше продолжительность воздействия, тем больше сливается нефти и природного газа и тем быстрее они могут течь. Можно добыть больше нефти и природного газа с меньшим количеством скважин и меньшим количеством нарушений поверхности. Однако эту технологию можно использовать только в определенных местах.

Многоствольное бурение — Иногда запасы нефти и природного газа располагаются в отдельных слоях под землей. Многоствольное бурение позволяет добытчикам разветвляться от основной скважины для выявления запасов на разных глубинах. Это значительно увеличивает добычу из одной скважины и сокращает количество скважин, пробуренных на поверхности.

Бурение с увеличенным вылетом — Бурение с увеличенным вылетом — Буровые установки с увеличенным вылетом позволяют добывать месторождения, находящиеся на большом расстоянии от буровой установки.Это может помочь добытчикам выявлять залежи нефти и природного газа на участках поверхности, на которых невозможно пробурить вертикальные скважины, например, в менее развитых или экологически уязвимых районах. Уэллс теперь может достигать более 5 миль от поверхности. На шельфе использование бурения с увеличенным вылетом позволяет добывать скопления вдали от морских платформ, сводя к минимуму количество платформ, необходимых для добычи всей нефти и газа. На суше можно пробурить десятки скважин из одного места, что снижает воздействие на поверхность.

Бурение по сложной траектории — Сложные траектории скважин могут иметь несколько изгибов и поворотов, чтобы попытаться поразить несколько скоплений из одного места скважины. Использование этой технологии может быть более рентабельным и производить меньше отходов и ударов по поверхности, чем при бурении нескольких скважин.

«следующий

Бурение скважин

CNPC имеет хорошо зарекомендовавшую себя систему инженерных и технических услуг по бурению, в которую входят специализированные компании, оказывающие услуги по бурению и способные предоставлять услуги по бурению для клиентов из страны и за рубежом в различных географических, климатических и геологических условиях.

Мы накопили значительный опыт в бурении сверхглубоких скважин, горизонтальных скважин, наклонно-направленных скважин, скважин на депрессии, нетрадиционных скважин и специальных резервуаров. Доступен ряд методов бурения на депрессии с использованием различных сред, таких как воздух, азот или природный газ.

В 2019 году мы пробурили 11 596 скважин и закончили 11 403 скважины с общим дебитом 27,35 млн метров, что на 6,4% больше по сравнению с аналогичным периодом прошлого года.

Подсолевое бурение

Подсолевой резервуар в Кенкияке, Казахстан, известен своей большой глубиной, высоким давлением и сложным стратиграфическим разрезом.Нарушение циркуляции, выброс и заедание бурового инструмента были обычным явлением в процессе бурения, что способствовало низкому коэффициенту успешности бурения и представляло серьезные технические трудности.

Учитывая обстоятельства, CNPC использовала соленую воду, насыщенную цвиттерионным полисульфонатом, в качестве бурового раствора для предотвращения растворения галита, одновременно предотвращая дестабилизацию и обрушение пластов путем добавления химических агентов, препятствующих обрушению и прилипанию. В результате был плавно вскрыт газоносный галитовый пласт длиной 3000 метров.

Воздушное бурение

Расположенное на юге Ирана газовое месторождение Южный Парс характеризуется сложной конфигурацией пластов, трещинами в пласте и хорошо развитыми порами, что привело к серьезным потерям бурового раствора в большинстве интервалов скважин при бурении с использованием обычного бурового раствора.

CNPC решила проблемы потери циркуляции, выброса, прихвата бурового инструмента и усадки ствола скважины, используя воздушное бурение и воздушно-вспененное бурение, одновременно сократив цикл бурения с 230 до 80 дней и менее за счет оптимизации параметров бурения и улучшения рецептур буровых растворов.

Бурение на депрессии

Бурение на депрессии используется для предотвращения отклонения ствола скважины и потери циркуляции, облегчения бурения и устранения повреждения пласта. С увеличением масштабов применения бурение на депрессии играет все более важную роль в защите коллектора и увеличении добычи на скважину. Скважина Чжунгу5-h3 в Таримском бассейне расположена в сложных пластах с узкими напорными окнами и многонапорными системами. При бурении этой скважины компания Bohai Drilling Engineering Company использовала технологию точного бурения с контролируемым давлением (PCD), чтобы реализовать длинный горизонтальный интервал, проникающий в несколько трещиноватых пластов, с общим проходом в 1153 метра.Кроме того, на протяжении всего процесса не сообщалось об утечках бурового раствора или осложнениях при бурении.

Газовое месторождение

Moxi в центральной части провинции Сычуань отличается низкой проницаемостью и протекающими коллекторами, требующими длительных циклов бурения. Воспользовавшись методом бурения на депрессии, CNPC использовала высокоэффективные буровые долота для увеличения скорости бурения в 3-6 раз и сокращения цикла бурения с 5 или 6 месяцев до 50 или 60 дней, избегая при этом повреждения пласта и потери циркуляции.

Горизонтальное бурение

Горизонтальное бурение используется в большом количестве приложений.Благодаря дальнейшему увеличению производительности и масштабам применения горизонтальное бурение стало основной технологией для разработки месторождений нефти и газа в плотных породах и сланцевого газа.

Сверхглубокие скважины

Скважины Moshen-1, Fenshui-1 и Lundong-1, пробуренные CNPC на суше Китая, имеют глубину заканчивания или глубину бурения более 7000 метров. В Таримском бассейне завершена скважина Кешен-21 на глубине 8 098 метров; Сычуаньский бассейн, скважина Wutan-1 установила новый рекорд в 8060 метров по риску бурения в районе Сычуань-Чунцин.

Эволюция буровой установки — EnergyHQ

ВЕК БУРОВОГО БУРОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ: КАК ИЗМЕНИЛИСЬ БУРОВЫЕ УСТАНОВКИ, ЧТОБЫ ПРИНЯТЬ БОЛЬШЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ, БЕЗОПАСНОСТИ И ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ НЕФТЯНОЙ И ПРИРОДНОГО ГАЗА.

С тех пор, как мы открыли для себя преимущества нефти и природного газа, мы делали все, что в наших силах, включая изобретение нового оборудования и технологий, чтобы извлекать их из земли как можно безопаснее и эффективнее. Многие из этих инноваций связаны с использованием буровых установок.Давайте посмотрим, как далеко мы зашли.

Многие из этих инноваций связаны с использованием буровых установок. Давайте посмотрим, как далеко мы зашли.

1850-1900

Нефть долгое время была побочным продуктом бурения соляных скважин, но не достигла коммерческой добычи до 1859 года, когда буровая установка обнаружила нефть на глубине 70 футов в Титусвилле, штат Пенсильвания.

Эти самые ранние установки были сделаны из дерева, так как их можно было быстро собрать. В то время бурение было рискованным делом, поскольку после постройки буровые установки было нелегко перемещать.Эти деревянные установки также оказались опасными во время фонтанов или фонтанов, поскольку они могли загореться при искре.

В этот период буровые установки в основном использовали ударную технику, которая работала путем многократных ударов канатного инструмента о землю. Роторные буровые коронки были быстро разработаны, так как они бурили намного глубже и быстрее, чем канатные инструменты.

1900-1950

В 1901 году в США начался нефтяной бум в Бомонте, штат Техас, когда паровая установка, в которой использовались долота для роторного бурения и буровой раствор на водной основе, вызвала выброс, в результате которого нефть поднялась на сотни футов в воздух.Это привело США в неистовство.

Население Бомонта, составляющее 10 000 человек, утроилось за три месяца. В течение года было создано более 1500 нефтяных компаний, поскольку нефть стала топливом современной эпохи. Поскольку во время Первой мировой войны потребность в нефтепродуктах увеличилась, производство увеличилось еще больше. С увеличением производства пришли инновации.

Многие буровые установки обменивали деревянные рамы на железо и сталь. Вытеснения или фонтаны в основном ушли в прошлое в 1924 году, когда был изобретен первый противовыбросовый превентор (BOP).Новые конструкции буровых долот и эксперименты в области горизонтального бурения повысили эффективность во время Второй мировой войны. В 1947 году первая оффшорная буровая установка открыла новую эпоху в разведке нефти.

1950-2000

В 1950-е годы буровые установки стали использовать механическую энергию, в отличие от двигателей внутреннего сгорания. 1970-е годы снова повысили мощность, внедрив локальные генераторы для питания различных компонентов буровой установки. 70-е годы также принесли новые технологии, которые позволили операторам буровых установок точно определять местонахождение буровых долот под землей и производить измерения во время бурения.

Этот технологический прогресс в конечном итоге привел к созданию управляемых буровых систем, разработанных в 80-х годах. В 1997 году эти достижения были объединены в систему, которая позволила бурильщикам точно направлять бурение при сохранении вращения.

2000 — Сегодня

Усовершенствования в аппаратном и программном обеспечении способствовали возрождению современной технологии бурения. Сенсорные экраны и джойстики превратили собачью будку или кабину управления в кабину, так как бурильщики могут точно контролировать бурение, как если бы это была видеоигра.

В 2006 году горизонтальное кустовое бурение привело к повышению эффективности, в то время как одна буровая установка могла выполнять работу многих, уменьшая воздействие на окружающую среду. Одна буровая установка теперь может пробурить несколько устьев скважины вместо установки нескольких буровых установок на кустовой площадке.

Эта технология улучшилась еще больше, когда были добавлены гидравлические «ноги», позволяющие буровым станкам ходить или «скользить» по подушке. Это привело к еще большей эффективности, поскольку отпала необходимость демонтировать и настраивать каждый раз, когда нужно было перемещать буровую установку.

От деревянных буровых установок с паровыми двигателями до наших современных шагающих станков, способных бурить под землей в разных направлениях — мы прошли долгий путь в повышении эффективности и безопасности бурения при одновременном снижении воздействия на окружающую среду.

ХРОНОЛОГИЯ

1859: Нефть впервые была обнаружена в США, когда буровая установка возле Титусвилля, штат Пенсильвания, пробурила 70 футов для добычи нефти.

1901: Первая в США глубокая нефтяная скважина бьет фонтаном в Спиндлтопе недалеко от Бомонта, штат Техас. В скважине использовалась комбинация бурового раствора на водной основе и парового роторного бурения для достижения залежей нефти и природного газа. Успех скважины вызвал нефтяной бум в США

.

1909: Получен патент на первое сверло со стальным роликовым конусом.

1924: На рынок выведен первый противовыбросовый превентор (BOP), предотвращающий выбросы высокого давления или фонтаны.

1933: Сверло с трехгранным роликовым конусом продолжает развиваться.

1949: Breton Rig 20 становится первой морской мобильной буровой платформой, способной работать на глубине до 20 футов.

1950: Буровые установки начинают работать на механической энергии, часто приводимой в действие дизельными двигателями, а не паром.

1970: Буровые установки переводятся на электроэнергию с использованием местных генераторов для питания компонентов буровой установки.

1972: Грязно-импульсная телеметрия позволяет операторам буровых установок точно определять местоположение долота во время бурения.

1978: Технология позволяет операторам буровых установок производить измерения во время бурения.

1984: Представлена ​​первая управляемая буровая система.

1997: Представлена ​​роторная система бурения с замкнутым контуром, позволяющая бурильщикам иметь точное управление направлением с непрерывным вращением бурения.

2001: Сенсорные экраны и джойстики переносятся в собачью будку с климат-контролем.

2002: Электропитание переменного тока подается на коммерческие буровые установки, что обеспечивает большую безопасность и эффективность.