Для эффективной разработки и разведки месторождений нефти современными компаниями используются разнообразные технические решения и добывающие нефтяные скважины представляют собой их неотъемлемый элемент. Она выглядит как цилиндрический стол, выбуренный в пластах земли и горной породы, что позволяет человеку получить доступ внутрь. Главная задача добывающей нефтяной скважины – это: 

• открытие доступа к месторождению нефти;
• подача нефти в хранилища;
• ликвидация остатков горных пород.

Что такое добывающая нефтяная скважина?

Классическая нефтяная скважина представляет собой горную выработку круглого сечения, диаметр которой может достигать 4 метров. Ее предназначение – это нефтедобыча; это обуславливает расположение устьев добывающих скважин – как правило, их бурят в

• впервые разработка и создания скважины для последующей нефтедобычи было осуществлено в 1846 году. Поставленные задачи были реализованы в поселке близ города Баку, который на тот момент территориально относился к Российской Империи. Рабочие создали скважину глубиной 21 метр;
• первая эксплуатационная добывающая скважина в России была разработана чуть позже – в 1864 году. Пробурили ее на Кубани;
• в Америке скважина для добычи нефти была пробурена в 1857 году в Эннискилене. Ее глубина составила всего 15 метров. Однако, согласно данным, добыча нефти началась чуть позже – в 1859 году.
• В 1930 году в Баку был разработан с последующим успешным использованием способ наклонно-направленного бурения, который активно используется и по сегодняшний день.

Сооружаются добывающие нефтяные установки посредством последовательного бурения земляных и горных пород с использованием долот и станков, а также прочих вспомогательных механизмов. Разбуренный материал и остатки земли и горных пластов при этом удаляются, а стенки укрепляются от размытия и разрушения. Степень укрепления будет зависеть от характера горной породы. Процедура добычи нефти может реализовываться несколькими способами, наиболее распространенные из которых – фонтанирование (при избыточном давлении в скважине) либо посредством нагнетательных установок.

Добывающие нагнетательные скважины

Оборудование добывающих скважин, функционирующих по принципу нагнетания, используется для того, чтобы получить возможность управления процессами, происходящими в пласте месторождения. Это хороший метод для всестороннего исследования месторождения, получения данных, необходимых для эксплуатации скважин, параметрах пласта, активности бассейна и прочих характеристиках.

Добывающие нагнетательные скважины функционируют, в основном, стационарно. Это необходимо для того, чтоб было возможно объективно выявить технологическую эффективность посредством аналитики базовых и фактических показателей, а также их сравнения с отраслевыми данными по методологии. Еще одна задача нагнетательного оборудования – это управление процессами, имеющими место в месторождении при его разработке для добычи нефти.

Конструкция нефтяной скважины и технология ее бурения

В строении конструкции добывающей скважины стандартного типа учитывают:

• устье добывающей скважины;
• ствол скважины;
• конец или забой.

Устье считается верхним элементом конструкции: его функциональна задача – это снижение к минимуму рисков обвалов и разрушения пород верхних слоев. Также устье помогает защитить оборудование и саму скважину от размытия буровым раствором. Следующий функциональный элемент – это ствол. Важная задача элемента состоит в определении направления буровых работ по месторождению и ликвидации остатков горных пород. Забой необходим для укрепления глубинны колонн, кроме того, именно он отвечает за добычу нефти из пласта.

Оборудование добывающих скважин для работы с нефтью выполняет следующие операции:

1. Использование буровых установок, станков и долот позволяет осуществить заглубление ствола на необходимую для месторождения глубину.
2. Разрушенные горные породы и земля удаляются из скважины.
3. Первое погружение в скважину позволяет выполнить ключевую задачу по укреплению забоя – устанавливаются специализированные обсадные колонны.
4. После установки всего необходимого оборудования можно приступать к следующему этапу – аналитике нефтяного слоя. Происходит изучение химических, геофизических, а также геологически характеристик.
5. После тщательного анализа принятия решения по разработке и эксплуатации месторождения выполняется спуск завершающей колонны на рабочую глубину. Это – завершающий этап, конструкция нефтяной скважины готова.

Первоначальный этап бурения – это создания ствола, глубина которого будет совсем небольшой. Максимальное число – 30 метров, диаметр при этом не превышает 40 сантиметров. В последствии буры погружаются на глубины и процесс усложняется. Для закрепления пород в скважину помещаются колонны, дополнительно осуществляется обработка посредством специализированных растворов, как правило – цементирующих. Для снижения степени износа используются металлические защитные кольца для труб ствола.

Не стоит забывать и о других важных этапах разработки нефтяного месторождения. Например, значимое место занимает совокупность работ и мер по выявлению наиболее эффективного добывания нефти. Специалистами выполняются разведывательные действия, которые в дальнейшем послужат основой для проектной документации и технологических характеристик бурения. Проект определяет количество объектов, последовательность забора нефти, методики воздействий, помогающие получить максимальный результат выработки. 

Конструкция нефтяной скважины

Читайте также:

10. Понятие скважина. Типы скважин

10. Понятие скважина. Типы

Так что же такое скважина?

Скважина буровая — горная выработка круглого сечения глубиной свыше 5м и диаметром обычно 75 — 300 мм, проводимая с помощью буровой установки. С. проходят с поверхности земли и из подземных горных  выработок под любым углом к горизонту. Различают начало  скважины (устье),  дно (забой) и стенки скважины (ствол).  Глубины скважин  составляют от нескольких  метров до 9 и более километров. При  бурении  разведочных  скважин  на твёрдые  полезные ископаемые  их диаметр обычно 59 и 76 мм,  на нефть и газ  100 — 400 мм.

При проектировании конструкции нефтяной скважины исходят из следующих основных требований:

• конструкция скважины должна обеспечивать свободный доступ к забою глубинного оборудования и геофизических приборов;
• конструкция скважины должна предотвращать обрушение стенок скважины;
• конструкция скважины должна обеспечивать надежное разобщение всех пластов друг от друга, то есть она должна предотвращать перетекание флюидов из одного пласта в другой;
• кроме того, она должна обеспечивать возможность герметизации устья скважины при необходимости.

Давайте разберем, как строят скважины и какова их типовая конструкция на примере нефтяных скважин, которые бурят на месторождениях Удмуртии.

Сначала бурят ствол большого диаметра глубиной порядка 30 метров. Спускают металлическую трубу диаметром 324 мм, которая называется направление, и цементируют пространство между стенками трубы и стенками горной породы. Направление нам необходимо для того, чтобы верхний слой почвы не размывался при дальнейшем бурении. Далее продолжают бурение ствола меньшим диаметром до глубины примерно 500-800 м. Снова спускают колонну труб диаметром 168 мм и также цементируют пространство между колонной труб и стенками породы по всей длине. Это у нас кондуктор. Далее бурение возобновляют и бурят скважину уже до целевой глубины. Снова спускают колонну труб диаметром 146 мм, которая называется эксплуатационной колонной. Пространство между стенками труб и горной породой опять же цементируется от забоя скважины и вплоть до устья.

​

Зачем нам нужен кондуктор? До глубины порядка 500 метров расположена зона пресных вод с активным водообменном. Ниже глубины 500 м (глубина может быть различна для разных регионов) идет зона затрудненного водообмена с солеными водами, а также другими флюидами (нефтью, газами). Кондуктор нам необходим в качестве дополнительной защиты, предотвращающей возможность засолонения пресных вод и попадания в них вредных веществ с нижележащих пластов.

Между кондуктором и эксплуатационной колонной в некоторых случаях (например, при большой глубине скважины) спускают промежуточную (техническую) колонну.

В зависимости от геологических условий нефтяного месторождения бурят различные типы скважин. Нефтяная скважина может быть пробурена как:

• вертикальная;
• наклонно-направленная;
• горизонтальная;
• многоствольная или многозабойная

Вертикальная скважина – это скважина, у которой угол отклонения ствола от вертикали не превышает 5°.

Если угол отклонения от вертикали больше 5°, то это уже наклонно-направленная скважина.

Горизонтальной скважиной (или горизонтальным стволом скважины) называют скважину, у которой угол отклонения ствола от вертикали составляет 80-90°. Но здесь есть один нюанс. Так как «в природе нет прямых линий» и продуктивные нефтенасыщенные пласты залегают в недрах земли, как правило, с некоторым наклоном, а часто с довольно крутым наклоном, то на практике получается, что нет никакого смысла бурить горизонтальную скважину под углом приблизительно равным 90°. Логичнее пробурить ствол скважины вдоль пласта по наиболее оптимальной траектории. Поэтому в более широком смысле, под горизонтальной скважиной понимают скважину, имеющую протяженную фильтровую зону — ствол, пробуренный преимущественно вдоль напластования целевого пласта в определенном азимутальном направлении.

Скважины с двумя и более стволами называют многоствольными (многозабойными).

Чем отличается многоствольная скважина от многозабойной?

Многоствольные скважины, также как и многозабойные, имеют основной ствол и один или несколько дополнительных. Ключевым отличием является расположение точки разветвления стволов. Если точка находится выше продуктивного горизонта, на который пробурена скважина, то скважину называют многоствольной (МСС). Если же точка разветвления стволов находится в пределах продуктивного горизонта, то скважину называют 

многозабойной (МЗС).

Другими словами, если основной ствол скважины пробурен вплоть до продуктивного горизонта и уже в самом продуктивном горизонте из него пробурен один или несколько дополнительных стволов, то это многозабойная скважина (МЗС). В этом случае скважина пересекает верхнюю границу продуктивного горизонта только в одной точке.

Если же дополнительные стволы скважины забурены из основного ствола выше продуктивного горизонта и, таким образом, скважина имеет больше одной точки пересечения с продуктивным горизонтом или, как вариант, дополнительные стволы пробурены на разные горизонты, то это многоствольная скважина (МСС).

Категории скважин

По своему назначению скважины подразделяются на следующие категории:

• поисковые;
• разведочные;
• эксплуатационные.

Поисковые скважины – это скважины, которые бурят с целью поиска новых залежей (месторождений) нефти и газа.

Разведочные скважины бурят на площадях с уже установленной нефтегазоносностью для уточнения запасов нефти и газа, а также для сбора и уточнения исходных данных, необходимых для составления проекта (технологической схемы) разработки месторождения.

При проектировании и разработке нефтяных месторождений выделяются следующие группы эксплуатационных скважин:

• основной фонд добывающих и нагнетательных скважин;
• резервный фонд скважин;
• контрольные (наблюдательные и пьезометрические) скважины;
• оценочные скважины;
• специальные (водозаборные, поглощающие и др.) скважины;
• скважины-дублеры.

Добывающие (нефтяные и газовые) скважины предназначены для извлечения из залежи нефти, нефтяного и природного газа, газоконденсата и других сопутствующих компонентов. В зависимости от способа подъема жидкости добывающие скважины подразделяются на фонтанные, газлифтные и насосные.

Нагнетательные скважины предназначены для воздействия на продуктивные пласты путем нагнетания в них воды, газа, пара и других рабочих агентов. В соответствии с принятой системой воздействия нагнетательные скважины могут быть законтурными, приконтурными и внутриконтурными. В процессе разработки в число нагнетательных скважин в целях переноса нагнетания, создания дополнительных и развития существующих линий разрезания, организации очагового заводнения могут переводиться добывающие скважины.

Часть нагнетательных скважин может временно использоваться в качестве добывающих.

Резервный фонд скважин предусматривается с целью вовлечения в разработку отдельных линз, зон выклинивания и застойных зон, которые не вовлекаются в разработку скважинами основного фонда в пределах контура их размещения. Количество резервных скважин обосновывается в проектных документах с учетом характера и степени неоднородности продуктивных пластов (их прерывистости), плотности сетки скважин основного фонда и т. д.

Контрольные (наблюдательные и пьезометрические) скважины предназначаются:

• наблюдательные — для периодического наблюдения за изменением положения водонефтяного, газонефтяного и газоводяного контактов, за изменением нефтеводогазонасыщенности пласта в процессе разработки залежи;
• пьезометрические — для систематического измерения пластового давления в законтурной области, в газовой шапке и в нефтяной зоне пласта. Количество и местоположение контрольных скважин определяется в проектных документах на разработку.

Оценочные скважины бурятся на разрабатываемых или подготавливаемых к пробной эксплуатации месторождениях (залежах) с целью уточнения параметров и режима работы пластов, выявления и уточнения границ обособленных продуктивных полей, оценки выработки запасов нефти отдельных участков залежи в пределах контура запасов категории А+В+С1.

Специальные скважины предназначаются для добычи технической воды, сброса промысловых вод, подземного хранения газа, ликвидации открытых фонтанов. К специальным относятся водозаборные, поглощающие скважины:

• водозаборные скважины предназначаются для водоснабжения при бурении скважин, а также систем поддержания пластового давления в процессе разработки.
• поглощающие скважины предназначены для закачки промысловых вод с разрабатываемых месторождений в поглощающие пласты.

Скважины-дублеры предусматриваются для замены фактически ликвидированных из-за старения (физического износа) или по техническим причинам (в результате аварий при эксплуатации) добывающих и нагнетательных скважин.

Литература:

1. Норман Дж. Хайн. Геология, разведка, бурение и добыча нефти. М.: ЗАО «Олимп-Бизнес», 2008г. – 752 стр.

2. Грей Форест. Добыча нефти. Переведено с английского М.: ЗАО «Олимп-Бизнес», 2001г. – 416 стр.: ил. – (Серия «Для профессионалов и неспециалистов»).

3. http://vseonefti.ru

Подготовил: Легковский А.А.

Статья создана исключительно в информационно-познавательных целях и может быть удалена по просьбе автора или правообладателя входящих в нее материалов.

Благодарим за внимание!

Бурение нефтяных скважин | Добывающая промышленность

03.09.2019

Нефть залегает глубоко в земле, и для того, чтобы получить желанное чёрное золото, недропользователи пробираются сквозь километровые толщи горной породы. И удаётся это только благодаря бурению скважин — поисково-разведочных и эксплуатационных.

Поисково-разведочное бурение

На самом первом этапе разработки любого нефтяного месторождения всегда проводится поисково-разведочное бурение. Грубо говоря, бурильщики ищут нефтяное месторождение методом «прощупывания» почвы – разрушением породы в забое.

Главная цель поисково-разведочного бурения — подтверждение наличия в горной породе залежей углеводородов и последующая оценка перспективности участка.

Конечно, перед началом работ необходимо собрать информацию, свидетельствующую о наличии запасов нефти. Ещё в обязательном порядке составляется план разработки методов поиска месторождения и оценки потенциальности нефтеносности.

В результате поисково-разведочного бурения получают скважины – горные выработки небольшого диаметра (от 75 до 400 мм). Они различаются между собой в зависимости от стадии работ. Первые скважины – опорные – бурятся для изучения геологического строения малоизученного участка.

Параметрические скважины бурят уже для более глубокого исследования геологического строения пластов на наличие нефти, а также для оценки потенциальной нефтеносности участка. Как правило, глубина бурения скважин на первых этапах поиска выбирается до фундамента.

Во время детальных поисковых работ проводится бурение поисковых скважин, которые позволяют открыть новые залежи нефти на уже найденном месторождении. Полученные скважины изучаются методами проб, сбора керна, ГИС. По результатам исследований осуществляется предварительный подсчёт запасов.

Поисковые скважины бурят до залегания самого нижнего перспективного горизонта – их глубина варьируется от 1,5 до 5,5 км (в зависимости от особенностей геологического строения исследуемого участка и технических условий буровых работ).

Затем недропользователи уже на выявленном нефтеносном участке бурят глубокие разведочные скважины. Они помогают определить объём и структуру запасов месторождения, точное расположение пластов, физические свойства углеводородов. На конечном этапе разведки составляется карта предстоящей разработки месторождения.

Отметим, что поисково-разведочное бурение не является гарантом обнаружения месторождения нефти. Не исключено, что горнопромышленники даже после продолжительного изучения, казалось бы, перспективного участка, могут столкнуться с «пустым» месторождением.

Виды эксплуатационных скважин

Поисково-разведочные буровые работы – всего лишь предваряющая стадия разработки нефтяного месторождения. Фактически процесс добычи нефти запускается с началом бурения эксплуатационных скважин.

Для добычи нефти бурят скважины трёх разновидностей – они бывают добывающими, нагнетательными, контрольными.

Собственно извлечение нефти на поверхность производится через добывающие скважины. Нагнетательные скважины нужны для закачки в пласты горной породы разнообразных веществ (газа, воды, пара и прочее). Это позволяет поддерживать необходимый для нефтедобычи уровень давления.

Предназначение контрольных скважин – систематическое наблюдение за всеми процессами, происходящими под землёй во время извлечения углеводородов (например, изменение давления).

Как проводится эксплуатационное бурение?

Перед началом добычи недропользователю нужно должным образом обустроить нефтяное месторождение: отметить точное расположение точки бурения, построить все необходимые инфраструктурные объекты, проложить коммуникации, обеспечить объект электроэнергией.

Процесс строительства эксплуатационных скважин проводится в три основных этапа. На стадии подготовки на участке монтируют основание и оборудование для буровой установки, а также прокладывают подъездные пути.

Второй этап строительства скважины включает в себя доставку и сборку нефтяной вышки вместе с дополнительными сооружениями. Затем проводится отладка оборудования параллельно с подводкой всех коммуникаций, необходимых для работы на площадке.

На заключительном этапе недропользователи осуществляют пробный запуск буровой установки. Перед вводом месторождения в эксплуатацию его проверяет специальная комиссия – эксперты должны выдать положительное заключение на добычу.

Сам процесс добычи начинается с бурения неглубокого ствола (до 30 м), на дно которого спускают трубу, указывающую направление буровых работ.

Затем скважина заглубляется на несколько сотен метров – это необходимо для изоляции неустойчивых грунтов пласта. Для долговечности скважины все стенки труб обязательно цементируют.

Нефтеносные слои могут располагаться не в одном, а в нескольких пластах, поэтому на определённых глубинах приходится создавать промежуточные колонны.

По достижении нефтеносного слоя, вскрытия продуктивного пласта и получения притока нефти в скважину опускается эксплуатационная колонна — именно с её помощью осуществляется подъём углеводородов на поверхность.