Адрес: 105678, г. Москва, Шоссе Энтузиастов, д. 55 (Карта проезда)
Время работы: ПН-ПТ: с 9.00 до 18.00, СБ: с 9.00 до 14.00

Способы бурения нефтяных скважин: Способы бурения нефтяных и газовых скважин.

Содержание

Способы бурения нефтяных и газовых скважин.

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

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

 

НЕМЕХАНИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ:

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

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

 

МЕХАНИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ:

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

 

При ударном бурении породоразрушающий инструмент (долото) совершает возвратно-поступательное движение вдоль оси скважины и наносит периодические удары по забою.

Ударное разрушение забоя и вынос частиц породы чередуются.

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

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

Ударное бурение на штангахнапоминает предыдущий способ, но в отличие от него породоразрушающий инструмент спускают в скважину на колонне полых бурильных труб (штанг).

Последняя имеет канал, по которому жидкость можно подавать к забою для удаления шлама.

В наше время способ практического применения не имеет.

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

 

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

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

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

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

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

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

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

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

 

При сплошном бурении разрушается вся масса породы.

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


Похожие статьи:

Технология подводного бурения морских скважин

Бурение скважин может выполняться на суше и на воде. Второе намного труднее и дороже. Объясняется это давлением большой массы воды и необходимостью выполнения предварительных работ по организации основания, где будет в дальнейшем расположено буровое оборудование. Также влияют сложные условия работы гидрологического и метеорологического характера.

Плавучая буровая установка подвергается воздействию ветра, течению и волнению воды. Качка оборудования, в свою очередь, влияет на физиологическое состояние рабочих. Сильные волны могут вывести из строя оборудование.

Затрудняют бурение скважин на море и рыхлые породы, составляющие морское дно. В этом случае необходимы дополнительные материальные затраты, чтобы обеспечить экологическую чистоту окружающей среды в месте буровых работ.

Технологии бурения на суше малоэффективны на воде, поэтому морское бурение постоянно требует разработки и применения современных методов и способов. Морские буровые скважины являются массивными дорогостоящими установками, в которых обобщён и воплощён весь имеющийся опыт бурения на море.

Виды морского бурения

Бурение скважин в морских условиях выполняется в разных акваториях Мирового океана, а также на внутренних морях. Данные работы предполагают разведку и разработку месторождений газа и нефти, полезных ископаемых. Кроме того, это один из способов различных научных исследований и инженерных разработок.

Полупогружная плавучая буровая установка

В зависимости от цели бурение делится на:

  • неглубокое — не превышает 500 м от уровня дна моря;
  • глубоководное — ниже 500 м.

В первом случае ищут твёрдые полезные ископаемые, проводят изыскания, научные исследования. Глубокое бурение позволяет найти и разработать залежи газа и нефти. Кроме того, в обоих случаях может выполняться изучение строения коры земного шара.

Определяющие условия морского бурения

Специфическую технологию подводного бурения определяют различные факторы. Среди них выделяются:

  • естественные;
  • технические;
  • технологические.

Основными будут естественные факторы, обусловленные гидрометеорологическими, геоморфологическими, горно-геологическими условиями.

В первую группу условий войдут все характеристики морской среды (волнение, температура, наличие ледового покрова, колебания уровня, скорость течения воды, видимость). Наибольшую трудность вызывают температуры ниже нуля, которые ведут к обледенению оборудования, и плохая видимость.

Сложность геоморфологических условий определяют строение берегов, состав почвы дна, его топография, глубина воды.

К горно-геологическим условиям относятся геологическое строение месторождения, физико-механические свойства пород в месте бурения, морфологические особенности продуктивных отложений в местах разработок.

Технические и технологические факторы

Данные факторы обуславливают эффективность бурения морских скважин.

Техническая составляющая определяется применением разных типов морских буровых оснований, которые делятся на два вида: ползающие и опорные на дно.

Применяются различные способы стабилизации морских буровых оснований. Они бывают статическими и динамическими. Используются также разные типы буровых станков, инструменты и схемы компоновки оборудования: специальное морское, наземное и комбинированное оборудование.

Технологические факторы состоят из назначения скважины, способов и видов её бурения.

Скважины делятся на инженерно-геологические, эксплуатационные, разведочные, структурно-картировочные. Выполняют их гидромеханическим, вращательным, комбинированным способом.

При этом может производиться поинтервальное апробирование, вынос породы потоком воды либо ведётся сплошной забой.

Технология бурения скважин

Виды способов бурения разведочных скважин

Работы на море ведутся рациональными способами, которые обеспечивают полноту выполнения при минимальных затратах. Выбор способа определяется назначением скважины. Его эффективность определяется следующими показателями:

  • геологическая информативность;
  • эксплуатационно-технологические возможности;
  • техническая и экономическая целесообразность.

Наиболее рациональным является ударный способ бурения. В зависимости от керна он подразделяется на ударный сплошной, клюющий кольцевой и ударно-забивной забой.

Ударный способ разрушает породы долотами и удаляет отработку желонками, используется при крепких породах.

Принципиальная схема ударного бурения

При клюющем способе происходит углубление керноприёмного стакана в породу путём сбрасывания с высоты, затем поднятый на поверхность стакан опорожняется.

Разновидностью ударного способа является забивной, при котором породоразрушающее оборудование представляет собой трубчатый керноприёмник с кольцевым башмаком.

Преимущество ударно-забивного способа состоит в том, что он позволяет бурить скважины любых диаметров в любых породах.

Незаменимым способом при бурении скважин для инженерно-геологических изысканий является вращательный. Он позволяет обеспечить качественный керн и в мягких, и в твёрдых породах.

Характеристика проблем бурения на море

Морские буровые установки сталкиваются с рядом проблем, которые существенно могут снизить эффективность выполняемых работ.

К наиболее основным проблемам относятся следующие:

Устройство буровой установки

  • дрейф и качка подвижной буровой установки;
  • неустойчивость рыхлых пород разрезов морского дна в месте бурения, их сильная обводнённость;
  • сохранение чистоты окружающей среды;
  • трудность организации работ по замкнутой циркуляции воды;
  • невозможность для бурильщика видеть придонное устье скважины;
  • преждевременный выход из строя оборудования, инструментов, находящихся в агрессивной среде;
  • подбор особенных схем и способов бурения и др.

Кроме того, скважина бывает заполнена водой до уровня дна моря. Это ведёт к ослаблению энергии удара. Дрейф и подводные течения мешают сохранять строгую вертикальность ударного инструмента и ослабляет его погружение в рабочую породу.

Оборудование для морского бурения

Морское бурение скважин осуществляется с плавучих буровых средств, расположенных на поверхности воды. На дне моря устанавливаются комплексы специального подводного устьевого оборудования. Они меньше подвергаются повреждениям даже при смещении плавучей платформы.

Подводные комплексы позволяют соединить в единое целое оборудование, расположенное на поверхности воды и на дне моря, обеспечивая эффективность работ.

Превентор для бурения морских скважин

При использовании подводного оборудования достигается большая точность направления бурильного инструмента в скважину, а также обеспечивается замкнутая циркуляция бурового раствора. Кроме того, замкнутая технологическая связь позволяет точнее управлять процессом бурения.

Устьевое оборудование надёжно закрывает бурящуюся скважину, предотвращая выбросы при авариях или сильных волнениях на море.

Подводное устьевое оборудование имеет несколько модификаций, использование которых позволяет бурить скважины на разных глубинах.

Они все соответствуют требованиям, которые предъявляются к данному оборудованию:

  • прочные;
  • вибростойкие;
  • выдерживающие сильное внешнее давление;
  • герметичные;
  • управляемые дистанционно.

Обслуживающее оборудование

Прежде чем морская скважина будет пробурена, проводятся предварительные работы по обслуживанию установки плавучих средств для бурения.

Обслуживающее оборудование позволяет выполнить ряд следующих задач:

  • доставка к месту разработки опорных блоков и плавсредств;
  • обеспечение работы стационарных платформ путём доставки необходимых материалов и инструментов;
  • установка трубопроводов на морском дне;
  • очистка акватории разработки от загрязнения во время проведения бурильных работ;
  • предотвращение аварий и пожаров на месте разработки месторождений.

Решение данных задач возлагается на следующее обслуживающее оборудование:

  • морские суда с функцией снабжения разработок, имеющие по необходимости ледовое подкрепление;
  • суда с крановым оборудованием для выполнения разгрузочно-погрузочных работ;
  • буксиры, трубоукладочные и транспортные баржи;
  • пожарные суда;
  • комплексы по очистке акватории;
  • пассажирские суда для перевозки обслуживающего персонала, а также эвакуации в случае опасных ситуаций;
  • морская авиация для обслуживания объектов.

При наличии полного комплекта обслуживающего оборудования бурение морских скважин будет выполняться качественно и в срок.

Требования к морскому бурению

В морском бурении используются трубы разного диаметра. Наиболее распространённый диаметр – 0,127 м, при этом диаметр самой скважины будет не менее 0,132 м.

Существуют установленные законом требования к выполнению геологических разрезов на допустимых глубинах акваторий, а также эксплуатационно-технические требования к ведению работ.

Максимальная глубина не может превышать 300 м, диаметр скважины в зависимости от структуры породы (рыхлые/твёрдые) находится в диапазоне (max/min) для рыхлых пород – 0,325/0,146, для твёрдых – 0, 131/0,059.

Ширина зоны шельфа колеблется от сотен метров до десятков километров. Удаленность скважины от берега может достигать 5 км.

Техника бурения

Морское бурение с подводным расположением устья отлично от подобных работ на суше. Здесь применяется специальная технология, состоящая из отдельных пошаговых действий.

Первоначально в морское дно забивается свая, выполняющая роль направления бурения. Затем в этом месте устанавливается донная плита. На ней монтируется подводное устьевое оборудование. Масса его может составлять до 175 тонн, высота – до 12 м. Подводная часть соединяется с плавучим оборудованием, где установлены специальные системы натяжения и поплавки.

Подводный комплекс включает в себя блок дивертора, систему управления, блок превенторов, аварийную акустическую систему.

Стоимость одной морской скважины в обычных условиях может доходить до 6 млн. долларов, в арктических условиях — до 50 млн. долларов.

Видео: Глубоководное бурение

Роторное бурение скважин – способы и технология

Роторное бурение скважин представляет собой один из видов вращательного бурения. Суть заключается в том, что породоразрушающий инструмент, расположенный внутри скважины, приводится в действие за счет электродвигателя или газотурбинного оборудования.

Роторное бурение наиболее распространенный метод, так как достаточно эффективен и прост в применении. Чаще всего он используется для бурения разведочных и эксплуатационных нефтяных скважин, однако, за счет компактности, применяется и для создания скважин с водой на частных участках

Технология роторного бурения впервые была применена в США в начале 1880-х годов, и с тех пор претерпевала незначительные изменения, положительно сказавшихся на её эффективности. В частности, совершенствовались породоразрушающие инструменты, изобретались новые промывочные жидкости, повышалась прочность отдельных элементов. Кроме того, совершенствовалась и сама технология бурения, за счет чего данный метод и является сейчас одним из основных способов создания забоя и почти полностью заменил стандартный ударный метод. Обо всем, что нужно знать о роторном способе бурения – далее в статье.

Оборудование для роторного бурения скважин

Несмотря на кажущуюся простоту, нефтяная, газовая или любая другая скважина требует довольно внушительного списка оборудования. Без любой из этих частей работа установки невозможна. В перечень элементов, необходимых для осуществления роторного бурения, входит:

  • вышка;
  • буровая установка;
  • ротор;
  • буровые поршневые насосы;
  • вертлюг;
  • талевая система;
  • система очистки жидкостью.

Вертлюг – это элемент, через который промывочная жидкость попадает в колонну. Он подвешен на один крюк талевой системы. Кроме этого, в неё входит кроноблок и блок.

Система очистки промывочной жидкостью также состоит из ряда элементов:

  • вибросита;
  • желоба;
  • гидроциклонов

Роторный способ бурения скважин часто требует мобильности конструкции, поэтому её часто размещают на специальных платформах.

Роторное бурение скважин: плюсы и минусы

Бурение скважин роторным методом очень распространенно. Он имеет огромное количество преимуществ перед стандартным ударным способом:

  1. Скорость. Бурение роторным способом производится значительно быстрее ударного.
  2. Универсальность. Спектр применения метода гораздо шире, так как за счет применения различных долот можно работать с разными видами грунтов.
  3. Размер. Вся установка занимает относительно немного места в отличие от конструкций для ударного метода.
  4. Мобильность. За счет малых габаритов, установку можно разместить на подвижной платформе.

Вращательное роторное бурение скважин, тем не менее, имеет и некоторые ограничения.

Так, в зависимости от грунта и пород, следует подбирать соответствующие долота.

Наличие очень твердых объектов на пути пролегания скважины может стать помехой, если не использовать специальное породоразрушающее оборудование.

Кроме этого, проблему представляет:

  1. Глинистый раствор. Он нередко вызывает проблемы при исследовании пластов, а также не всегда является рентабельным в некоторых случаях.
  2. Невозможность работы в зимнее время. Промерзлый грунт является серьезным препятствием для бурения роторным способом.
  3. Мощность установки. Она напрямую зависит от ротора, который является уязвимым элементом системы.

В условиях промерзлых почв, предпочтительным вариантом является ударная методика. Разумеется, нефтяная или любая другая скважина будет буриться дольше, однако в итоге желаемый результат будет получен.

Принцип осуществления роторного бурения скважин

Несмотря на кажущуюся простоту технологии, принцип работы роторного оборудования довольно сложен. Сам ротор приводится в действие за счет приводного вала, который передает вращение от электродвигателя. Иногда используется двигатель внутреннего сгорания.

Само вращение принимают ведущие вкладыши ведущих вкладышей. Их сечение полностью аналогично сечению верхней рабочей трубы, которое по своей форме может быть абсолютно разным.

Основой для бурильной колонны являются специальные трубы. Именно между ними и породоразрушающим инструментом монтируются УБТ – утяжелённые бурильные трубы. За счет их огромного веса на долото оказывается достаточная для эффективной работы нагрузка.

Верхняя часть рабочей трубы подсоединяется к вертлюгу. По этой системе подается промывочная жидкость, которая попадает на забой через насадки долота – она нужна для поддержания работоспособности всей роторной бурильной установки.

Подъем или спуск обеспечивают свечи – несколько бурильных труб с длиной от 25 до 50 метров. Под действием нагрузки, которую обеспечивают утяжеленные бурильные трубы, долото и разрушает породу. За счет регулярно поступающей жидкости инструмент охлаждается, а параллельно с этим забой прочищается от шлама. Жидкость используют повторно после её очистки.

Обсадные трубы

Разумеется, нельзя просто пробурить скважину и оставить её без малейших укрепляющих конструкций. Грунт – довольно неустойчивая субстанция, способная менять свое положение. Именно поэтому риск обрушения забоя довольно велик.

Чтобы этого не произошло, на некотором расстоянии от поверхности в бурении делается перерыв, во время которого устанавливается обсадная колонна. За счет неё исключается осыпание стенок или же завала пробуренного пути, а также препятствует проникновению воды. Самая первая колонна часто называется кондуктором и она позволяет осуществить перекрытие неустойчивых пород, тем самым придавая надежности пробуренной скважины.

Как правило, такую колону ставят не ранее отметки 30 м, и не позже отметки 600 м. Если скважина нефтяная, то обсадные конструкции устанавливаются с как можно меньшим расстоянием до поверхности.

Роторный способ бурения применяется для многих типов грунта, потому, при установке колон приходится ориентироваться на текущие геологические условия. Так, иногда возникает необходимость использовать сразу нескольких обсадных колон для повышения надежности забоя. Чем меньше диаметр трубы, тем глубже она опускается. Очевидно, что самая небольшая по диаметру будет находиться глубже всех остальных.

Наиболее глубокая колонна – эксплуатационная, перфорируется снизу. Через эти отверстия нефтяная, газовая или водяная масса в неё и поступает.

Промывочная жидкость в буровых роторных работах

Бурение скважин вращательным роторным способом можно сделать эффективнее, если использовать подходящий метод промывки. На данный момент в качестве жидкости применяются:

  • полимерные растворы;
  • аэрированные растворы;
  • нефтяные эмульсии;
  • вода.

Также применяется продувка воздухом. В случае, если работы планируются на участках с низким пластовым давлением, используется специальный газ.

С помощью промывки забой не только избавляется от лишних примесей, осыпавшихся пород и крупных предметов.
Жидкость, поступающая на долото, охлаждает его рабочую поверхность, за счет чего продлевает срок службы породоразрушающего инструмента.

Роторное бурение скважин – это довольно трудоемкий процесс, требующий учета многих факторов. Тем не менее, он является одним из самых эффективных методов и широко применяется в самых разных условиях.

Роторная буровая установка



Читайте также:

Путь наверх — Журнал «Сибирская нефть» — Приложение «Нефть. Просто о сложном» №126 (ноябрь 2015)

В ХХ столетии добыча углеводородов определила бурное технологическое развитие многих промышленных отраслей. В свою очередь, продолжают совершенствоваться и сами технологии добычи. Сегодня нефтяники умеют извлекать на поверхность содержащуюся в коллекторе жидкость эффективно и быстро

От фонтана до насоса

На этапе, когда разработка месторождения только начинается, нефть в пласте находится под большим давлением, и если внутренней природной энергии пласта оказывается достаточно, для того чтобы поднять нефть на поверхность, то говорят о фонтанном способе добычи. По мере истощения пластовой энергии фонтанирование скважин прекращается и возникает необходимость в механизированной добыче нефти. Фонтанирование можно вызывать и искусственно, поддерживая или увеличивая пластовое давление с помощью закачки в пласт различных жидких и газообразных агентов (заводнения). Искусственное поддержание пластового давления применяется и при механизи рованной добыче. Заводнение принято относить ко вторичным методам добы чи. В этом случае речь, как правило, идет о закачке в пласт самых естественных агентов — воды или природного газа. Но есть и другие способы воздействия на пласт, например, горячим паром, растворами различных химических соединений, кислотами. Их применяют на последней стадии разработки залежи и относят к третичным методам добычи. Третичная добыча предполагает массированное воздействие на пласт и существенное изменение характеристик пласта или содержащихся в нем флюидов. Решение, довольствоваться ли на начальном этапе разработки фонтан ной добычей или сразу приступать к механизированной, принимается исходя из исследований дебитов (см. врез) скважин и их последующего экономического анализа. Дело в том, что обычно дебит фонтанирующей скважины меньше, чем объемы нефти, которые мож но добыть с помощью погружных насо сов. С другой стороны, фонтанирование позволяет избежать дополнительных затрат на спуск насоса и электроэнергию для его работы. Только оценив все эти факторы, можно экономически обосновать применение того или иного метода добычи.

Современные технологии повышения эффективности добычи

Нередко в целях сокращения капитальных затрат и по

Технология бурения нефтяных и газовых скважин

Бурение глубокой скважины

Бурение глубокой скважины и тем более сверхглубокой — сложное и дорогое предприятие. В мировой практике глубокие скважины бурят очень мощными и дорогими установками грузоподъемностью 600-800 тонн.

Таких установок изготовлено до сих пор всего несколько штук, меньше, чем пальцев на одной руке.

Наш проект предусматривает проводку скважины большой глубины с помощью обычной буровой установки.

При этом сохраняется классическая схема разрушения и выноса породы на поверхность земли, но применяются новые технологические приемы, некоторые новые инструменты и, главное, новый подход к проблеме глубокого бурения.

Важнейший элемент в комплексе оборудования — буровые насосы, заставляющие буровой (глинистый) раствор под большим давлением циркулировать вниз по бурильным трубам, а затем вверх по кольцевому зазору между колонной труб и стенками скважины.

Энергия насосов преобразуется в полезную работу турбобура, вращающего на забое долото, и обеспечивает подъем разбуренной породы на поверхность земли.

Выходящий из Кольской сверхглубокой скважины раствор очищают от кусочков породы и вновь закачивают в бурильные трубы. Циркуляция идет по замкнутому циклу.

Если вы окажетесь на буровой во время подъема бурильной колонны, то увидите внутри вышки вертикальные ряды «свечей» — отдельные трубы, на которые расчленяется колонна. Обычно колонну составляют «свечи» высотой 36 метров. Их диаметр около 15 сантиметров.

Износилось долото — поднимают всю колонну, навинчивают новое и в обратном порядке спускают «свечи» в скважину. Таких рейсов при бурении глубоких скважин долото делает несколько сотен, а при проходке сверхглубоких — более тысячи!

При этом надо сохранить вертикальность ствола в пределах определенных допусков, своевременно закреплять вскрытые породы обсадными трубами, отбирать с забоя образцы породы — керны, проводить комплекс внутрискважинных геофизических исследований и многие другие работы.

Буровая для проходки глубокой скважины — по сути дела, большой современный завод. Весь комплекс оборудования предназначается для того, чтобы пробурить в земной коре неширокий цилиндрический ход длиной в несколько километров. Это всего лишь укол в недра Земли. Но как трудно его сделать…

Обычно глубокую скважину начинают бурить долотом большого диаметра. Бурение ведут до тех пор, пока в скважине не появляются какие-либо осложнения (приток воды, нефти и газа, уходы бурового раствора, обвалы стенок), делающие невозможным дальнейшее углубление скважины.

Тогда в ствол спускают специальные трубы, а пространство между трубами и стенками скважины заливают цементным раствором.

Теперь скважина одета в броню, и бурение можно продолжать (долотами несколько меньшего диаметра) до тех пор, пока какие-либо новые осложнения не преградят путь долоту.

Тогда в скважину спускают и цементируют еще одну колонну труб, меньшим диаметром, чем первая. Таких труб в скважину спускают столько, сколько встретится зон осложнений.

Каждая глубокая скважина похожа на подземный телескоп, направленный в сторону, противоположную от звезд. По количеству ступеней (труб) в этом телескопе судят о степени сложности и дороговизне бурения.

Заранее определить нужное количество звеньев телескопа и соотношения их размеров очень трудно. Практически невозможно предсказать, на какой глубине произойдет осложнение, которое потребует спуска в скважину обсадной колонны — очередного звена телескопа.

Недра очень изменчивы: буквально соседние скважины могут отличаться друг от друга по условиям проходки. То неожиданно встретится напорный водоносный горизонт, от которого следует оградиться обсадными трубами, то попадется прослойка трещиноватых пород, и буровой раствор начнет утекать по ним вместо того, чтобы уносить наверх разрушенную породу, то вдруг стенки скважины начнут обрушиваться, то образуются каверны…

Невозможно предусмотреть все трудности на будущем подземном пути. Направляясь в путешествие, космонавты, наверное, больше знают о своих трассах, чем атакующие земные недра буровики…

Ведь не случайно сейчас в лабораториях многих стран ученые заняты исследованием кернового материала, доставленного с Луны советскими и американскими летательными аппаратами, но ни в одной лаборатории мира пока нет образцов земных пород, извлеченных из глубины хотя бы 10 километров!

Преимущества эксплуатации техники для ГНБ и технологии горизонтального бурения

Производственно-технические особенности бурения

Благодаря данной технологии можно без проблем прокладывать трубопровод даже в самых непростых случаях и без разработки траншей.

  • в плавунах, скальных породах и прочих сложных грунтах;
  • под сельхоз объектами, а также водоемами, оврагами и другими природными объектами;
  • под автомобильными трассами, железнодорожными путями и взлетно-посадочными полосами, рабочими и нерабочими;
  • при большой плотности строений в городах, в том числе крупных: под автодорогами, скверами, а также трамвайными путями;
  • на охраняемых зонах, где располагается трубопроводный транспорт или ЛЭП;
  • на территории, где расположено пром.предприятие, в том числе во время непрекращающегося производства.

Данная технология имеет множество преимуществ:
Так как данный вид работ не требует приостановки работы движения или перекрытия транспортных путей, это значительно сокращает время работ.

Сокращение времени работы, благодаря современным технологиям бурения и использованию современной техники.

Для выполнения работы требуется минимальное количество единиц техники и людей.

Минимальный риск возникновения аварийной ситуации, гарантия того, что трубопровод останется в сохранности.

Благодаря автономной работе бурового комплекса, никакие дополнительные источники питания не нужны.

Обход препятствий — благодаря гибкости буровых штанг, о которой говорилось выше. Нет необходимости понижать уровень грунтовых вод.

Финансово-экономический аспект бурения

Из выявленных ранее преимуществ технологии следуют следующие аспекты:
Общие затраты на трубопровод уменьшатся, благодаря более быстрому выполнению строительных работ, а также минимальному количеству единиц привлеченных работников и техники.

Вся техника ГНБ автономна, а значит, не надо тратиться на энергоресурсы.

Если работы проводятся в городе, не придется тратиться на восстановление дорог, парков и пр., так как работа гарантированно будет выполнена качественно и аккуратно.

Использование только высококачественного оборудования и растворов позволяет сократить расходы на ремонт и эксплуатацию трубопроводов.

Социально-экономический аспект

Проводимые работы практически не оказывают влияние на экологию и население:
Отсутствие пагубного влияния на окружающую среду.

Отсутствие ущерба сельскому хозяйству.

Хотя проведение подобных работ всегда негативно влияет на жителей, здесь негативное влияние сводится к минимуму.

Прокладка коммуникационных линий традиционным способом требует задействования специальной техники, разрушающей грунтовый массив до уровня закладки. В свою очередь, горизонтально направленное бурение (ГНБ) ориентируется на метод бестраншейного формирования канала или шахты, в которую проводится труба или кабель. Конечно, применяемые в данном случае установки выполняют технологически более сложные действия и требуют больше энергетических затрат. Однако есть и множество преимуществ, оправдывающих методику ГНБ. Технология бурения без создания траншеи позволяет осуществлять прокладку коммуникаций в условиях, когда не допускается разрушение поверхности грунта. Особенно это актуально в городских районах, но на этом особенности данного метода бурения не заканчиваются.

Горизонтально направленное бурение

Помимо большей универсальности ГНБ имеет и другие преимущества перед траншейной прокладкой коммуникаций:

  • возможность бурения под лесами, водоемами, оврагами, дорогами и т.д.;
  • требуется меньшее количество спецтехники рабочей силы для выполнения прокладки коммуникаций;
  • срок работы сокращается;
  • риск возникновения аварийных ситуаций значительно снижается;
  • нет необходимости восстанавливать поврежденную инфраструктуру и вскрытую земную поверхность;
  • ландшафт сохраняет свой первозданный вид, работы не создают неудобств людям, которые проживают в этом районе.

Выполнение работ по ГНБ осуществляется в несколько этапов:

  1. Подготовка. Включает в себя изучение грунтов, коммуникационных систем и прочего на участке, где планируется бурение скважины.
  2. Бурение пилотной скважины. Используется специальная породоразрушающая головка.
  3. Расширение пилотной скважины. Через пилотную скважину протягивается риммер, благодаря чему ее диаметр увеличивается до требуемых размеров.
  4. Прокладывание трубопровода.
  5. Сдача объекта. Включает в себя составление исполнительной документации, в которой положение трубопровода точно указывается.

Несмотря на свои значительные преимущества, метод горизонтального направленного бурения не может быть применен в некоторых случаях:

  • монолитный грунт или грунт с большим количеством валунов;
  • наличие препятствий под землей;
  • переходы на глубине до 1,5 м;
  • короткие переходы.

Если ни одного из этих ограничений нет, то ГНБ может быть выполнено на данном участке.

Бурение пневмоударником с одновременной обсадкой система Symmetrix

Специфические проблемы возникают при бурении в пластической (глинистой) породе насыщеной каменым материалом размерами больше чем 100 мм в диаметре и при обсадке валунных отложений.

Шнековое бурение с последующей обсадкой в данных горизонтах часто не приносит желаемый результат и подвержено относительно большой аварийной опасности.

Практически единственным подходящим методом в данных условиях является бурение пневмоударником с одновременной обсадкой.

В буровой технике известно несколько аналогичных метода. Наиболее распространенным является метод с приминением эксцентричной головки (например ODEX-метод от Atlas Copco).

Эксцентер (режущий элемент) головки раскрывается (ставится в рабочую позицию) внизу режущего трубного башмака при подачи правого вращения. Благодаря этому диаметер бурения становится больше чем внешний диаметр обсадной трубы. При подаче обсадная труба без вращения заглубляется вместе с буровой штангой. Проблемы могут возникнуть при прохождении слоев крупного галечника, который припятствует вращению и раскрытию эксцентричной головки. Поэтому мы используем другую, так называемую „Symmetrix-систему“.

Фото 2: Отводная головка под O 178 обсадную трубу

 Данная система работает с специальным режущим трубным башмаком (нем. «Ringbohrkrone»). Головка, закрепляемая на нижнем окончании трубного гарнитура, имеет вращающееся кольцо наращенное твердосплавными зубками (см. Фото 4).

При монтаже головка пневмоударника фиксируется в специальном вырезе кольца трубного башмака. При буровом процессе через данное соединение происходит передача горизонтальных и вертикальных сил и режущий трубный башмак производит возвратно-поступательные и круговые движения с такой-же частотой как и коронка пневмоударника. Коронка выступает примерно на 50 мм из трубного башмака. Следовательно коронка пневмоударника забуривает а режущий трубный башмак расширяет скважину до диаметра обсадной трубы.

Выбуренная порода через специальные каналы в коронке попадает в пространство между буровыми штангами и обсадными трубами и выносится на поверхность. Размеры специального трубного башмака и обсадных труб схожи (башмак ? 182 мм под ? 178 мм обсадную трубу). Переход с башмака на трубу выполнен без выступов для облегчения демонтажа бурового гарнитура.

При обсадке Symmetrix-системой в сухом каменистом слое возможны осложнения при вытаскивании обсадной колонны. По этой причине были увеличины подьемные усилия на стяжном хомуте у KBKB 20/100 и у KBKB 30/150 до 150 кН. Для буровых установок KBKB 10 и KBKB 13 (подъемный стяжной хомут на 76 кН) мы предлагаем дополнительный гидравлический пресс на 150 кН.

После достижения водоносного горизонта монтаж обсадных труб идет легче.

Стандартный вариант Symmetrix-системы мы предлагаем с пневмоударником на 4 дюйма под ? 178 мм обсадную трубу. Возможно также применение труб ? 152,4 мм. С ? 178 мм обсадной трубой свободный проход режущей головки составляет 141 мм (конечный диаметер бурения 135 мм), с ? 152,4 мм трубой 116 мм соответственно (конечный диаметер бурения 115 мм).

Symmetrix-система подходит под обсадные трубы как с правой так и с левой резьбой поскольку вращается только трубный башмак.

Применения данного метода в модифицированой форме возможно также при бурении с промывкой. В этом случае вращательное движение на трубную головку передается через переходник от шарошечного долота. Данный метод находится в стадии разработки.

Выброс породы происходит через верхнее окончание обсадной колонны. Логично, что для обеспечения чистоты на рабочем месте, данный промывочный поток необходимо канализировать и отводить. Для этой цели на вращателе смонтирована юбка из PVC-материала (Фото 3). Она останавливает поток сразу у буровой штанги. Порода (с промывкой или без) отводиться или убирается непосредствено от скважины. Моя фирма предлагает также отводную систему для отвода выбуреной породы непосредственно в контейнер.

Фото 3: «Юбка» на вращателе KBKB 20

Плюсы и минусы колонкового бурения

К положительным моментам процесса относятся:

  • Точечное действие коронки, вырезающей породу по своему радиусу, в отличие от роторного долота, оное во время прохода разрушает грунт.
  • Высокая производительность способа.
  • Возможность посредством колонкового бурения скважин изучить подземное строение грунтов в зоне выполнения работ.
  • Применяя этот метод, проходят восстающие, многозабойные, наклонные скважины; в любых пластах, в том числе базальтовых и гранитных.
  • Частота вращения бура регулируется: на мягком грунте довольно небольших оборотов, твердые породы требуют более высоких.
  • Сравнительно высокая скорость проходки, снижающая себестоимость объекта, при пониженной энергоемкости процесса.

Как в любом процессе, колонковое бурение имеет некоторые недостатки:

  • В тех процессах, когда применяют глинистый раствор, есть риск заиливания водоносного слоя продуктами промывки.
  • Быстрое изнашивание инструмента.
  • Сухое бурение – слишком затратное.

Во время работы с глубинными пластами эти факторы остаются решающими. Стоимость оборудования вместе с ценой грунтовых работ составляет солидную цифру.

Процесс колонкового бурения проходит в несколько этапов, оборудование подлежит регулярному осмотру на предмет повреждений и сколов

Мастера проходят регулярную учебу по технике безопасности, такая мера предосторожности существенно снижает процент повреждений

Видео по теме: Технология бурения скважин

Подборка вопросов

  • Михаил, Липецк — Какие диски для резки металла использовать?
  • Иван, Москва — Какой ГОСТ металлопроката листовой стали?
  • Максим, Тверь — Какие стеллажи для хранения металлопроката лучше?
  • Владимир, Новосибирск — Что значит ультразвуковая обработка металлов без применения абразивных веществ?
  • Валерий, Москва — Как выковать нож из подшипника своими руками?
  • Станислав, Воронеж — Какое оборудование используют для производства воздуховодов из оцинкованной стали?

Технологические особенности способа

Колонковый способ бурения имеет ряд особенностей:

  • Мастера могут обрабатывать даже сыпучие грунты, множество острых коронок позволяет мастерам изменять пласты породы любого уровня твердости.
  • Отверстие рабочей скважины несложно выравнивать, если ее диаметр находится в диапазоне 1 метра.
  • Прочное, современное буровое оборудование мастера часто на территории извилистого ландшафта.
  • Колонковые трубы, длиной 0.4–6 метра, используют и повторно по прямому назначению.
  • Буровую коронку время от времени нужно менять, она становится тупой.
  • Перед тем как запустить очередную алмазную коронку, дно скважин обрабатывают бурильным долотом, чтобы продлить срок службы коронки.
  • Площадка под буровую установку призвана быть строго горизонтальной.

Оборудование для колонкового промышленного и разведочного бурения часто устанавливают на шасси тяжелых автомобилей МАЗ, КАМАЗ и Урал, тракторов или гусеничной спецтехники (вездеходов) при варианте сложных рельефов местности.

Что касается вопросов водоснабжения, есть немало легкого мобильного оборудования, пригодного для бурения скважин для воды.

Мобильная буровая установка для бурения скважин

Начинаем бурение важные этапы подготовки

Горизонтальное бурение, выполняемое своими руками, подразумевает проделывание прокола с использованием профессионального оборудования. Прежде чем приступать к проделыванию канала под дорогой или ж/д путями, следует подготовиться к данному процессу. Для получения пробуриваемого отверстия требуется выровнять площадку, на которой будет размещено оборудование.

Размер площадки, на которой будет размещаться установка, должен быть не менее 10х15 м. Площадка делается именно в месте планируемого прокола под дорогой. Только после того, как площадка необходимого размера будет подготовлена, можно перевозить соответствующее оборудование и аппаратуру.

Предварительно требуется также подготовить установку, которая подготавливает бентонитовый раствор. Этот раствор замешивает спецмашина, которая должна быть размещена рядом с буровым механизмом. Расстояние между этими аппаратами должно быть не меньше 10 метров. Раствор бентонита применяется для того, чтобы укрепить стенки скважины, а также для устранения земли из буримого канала.

К подготовительному процессу также относятся следующие мероприятия:

  1. Обустройство специальных приямков на входе и выходе канала. В эти колодцы будет перемещаться избыточное количество раствора.
  2. Определить наличие подземных коммуникаций, которые не должны быть задеты буровой установкой.
  3. Изучить характер грунта, на основании чего будет принято решение выбора оптимальной трассы для бурения.
  4. Настроить связь между прорабом и оператором техники.

От этапа подготовки зависит, как пойдет сам процесс, поэтому к данному мероприятию нужно отнестись с особой важностью. При бурении соблюдается техника безопасности, от которой зависит здоровье и жизнь работников

Характеристика способа

Извлекаемый на поверхность керн – цилиндрический столбик материала, его отбирают на пробу и транспортируют наверх с помощью шнекового подъемника – много способен сказать исследователям недр.

Пласты видны в разрезе, подобных точных показателей не сможет дать ни один из ныне существующих способов бурения.

Кольскую сверхглубокую скважину пробурили этим способом. Была достигнута отметка 12,262 тыс. метров – уникальный результат в разведывательном бурении.

А еще колонковый способ незаменим при бурении скважин для поиска воды, технология дает надежный результат – 100%. Стоит разобраться и в тонкостях самой технологии, в инструменте для ее реализации, изучить все плюсы и минусы.

Использовать колонковую технологию несложно, специалисты могут работать со всеми видами пород, вплоть до глубины 1 тыс. метров, когда срезы пластов подаются на поверхность с определенной периодичностью.

Понятие о скважине

По способу воздействия на горные породы различают механическое и немеханическое бурение. При механическом бурении буровой инструмент непосредственно воздействует на горную породу, разрушая ее, а при немеханическом разрушение происходит без непосредственного контакта с породой источника воздействия на нее. Немеханические способы (гидравлический, термический, электрофизический) находятся в стадии разработки и для бурения нефтяных и газовых скважин в настоящее время не применяются.

Механические способы бурения подразделяются на ударное и вращательное.

При ударном бурении разрушение горных пород производится долотом, подвешенным на канате. Буровой инструмент включает также ударную штангу и канатный замок. Он подвешивается на канате, который перекинут через блок, установленный на какой-либо мачте (условно не показана).

В настоящее время при бурении нефтяных и газовых скважин ударное бурение в нашей стране не применяют.

Нефтяные и газовые скважины сооружаются методом вращательного бурения. При данном способе породы дробятся не ударами, а разрушаются вращающимся долотом, на которое действует осевая нагрузка. Крутящий момент передается на долото или с поверхности от вращателя (ротора) через колонну бурильных труб (роторное бурение) или от забойного двигателя (турбобура, электробура, винтового двигателя), установленного непосредственно над долотом.

Турбобур — это гидравлическая турбина, приводимая во вращение с помощью нагнетаемой в скважину промывочной жидкости. Электробур представляет собой электродвигатель, защищенный от проникновения жидкости, питание к которому подается по кабелю с поверхности. Винтовой двигатель — это разновидность забойной гидравлической машины, в которой для преобразования энергии потока промывочной жидкости в механическую энергию вращательного движения использован винтовой механизм.

По характеру разрушения горных пород на забое различают сплошное и колонковое бурение. При сплошном бурении разрушение пород производится по всей площади забоя. Колонковое бурение предусматривает разрушение пород только по кольцу с целью извлечения керна — цилиндрического образца горных пород на всей или на части длины скважины. С помощью отбора кернов изучают свойства, состав и строение горных пород, а также состав и свойства насыщающего породу флюида.

Скважина — горная выработка круглого сечения, пробуренная с поверхности земли или с подземной выработки без доступа человека к забою под любым углом к горизонту, диаметр которой много меньше ее глубины. Бурение скважин проводят с помощью специального бурового оборудования

Различают вертикальные, горизонтальные, наклонные скважины. Начало скважины называется её устьем, дно — забоем, внутренняя боковая поверхность — стенками. Диаметры скважин колеблются от 25 мм до 3 м. Скважины могут иметь боковые стволы (БС), в том числе горизонтальные (БГС)

По назначению различают буровые скважины: картировочные, опорные, структурные, поисковые, разведочные, эксплуатационные, геотехнологические и инженерно-технические (горнопроходческие, вентиляционные, дренажные, барражные, взрывные и т. д.).

Скважина газовая — скважина, которая пробурена к газоносному горизонту и используется для извлечения газа и газового конденсата.

Скважина нефтяная — скважина, которая пробурена к нефтеносному горизонту или чаще всего нефтегазоносному и используется только для извлечения нефти. Скважина не может использоваться для добычи газа — это связанно с устройством самой скважины, а главное — спецификой подготовки нефти к транспортировке, газ перед транспортировкой очищается и осушается согласно СНиП, ТУ и других нормирующих документов.

Бурение с промывкой

К бурению с промывкой преступают после запресовки обсадных труб до стабильной (неосыпающейся) породы. Для циркуляции промывочного потока на буровых установках нашей фирмы смонтированы промывочные насосы с гидравлическим приводом (Фирмы: Speck или Caprari) На KBKB 20/100 с мощностью потока в 720 л/мин и высотой подъема 83 метра (Speck 50/250), на KBKB 30/150 с 960 л/мин и 132 метра соответственно (Caprari MECA 004/80).

Для установок KBKB 10/2 и KBKB 13 предлагаются промывочные насосы, на глубины до 50 или 100 метров, на сепаратном колесном шасси. Данные насосы приводятся отдельным бензиновым или дизельным двигателем. В оснащение входит всасывающий шланг на «3» и шланг давления на «5» дюйма.

В качестве промывочной жидкости может использоваться как чистая вода так и вода с дополнительными присадками.

Присадки используются для дополнительной стабилизации стенок скважины. В качестве присадок используются антисоль или бентонит. Наша фирма предлагает как сами присадки так и апараты для их замешивания и запресовки (состоит из 3-х частей; размеры 1,5х1,2х0,6 м.) Для размешивания суспензии с присадками а также для замешивания цементного раствора при запресовке геотермальных зондов мы предлагаем вентури-смеситель с приводом от промывовочного насоса с мощностью потока в 500 л/мин.

Промывочная система состоит из 2-х контейнеров для более качественной и быстрой осадки вынесенного материала в промывочной суспензии. Бесперебойная работа промывочного насоса напрямую зависит от качества отчистки (осадки) промывочной жидкости. Промывочный поток поступает в первую камеру по отводящему шлангу на «5» дюйма и всасывается из 2 камеры шлангом на «3» дюйма. При работе наблюдайте за всасывающей головкой. Она не должна быть забита поскольку это негативно сказывается на работе промывочного насоса.

В качестве бурового (режущего) инструмента при бурении с промывкой применяются шарошечные или лопастные долота. При бурении шарошечными долотами для оптимального давления на режущий инструмент рекомендуется применять утяжеленные штанги.

Поток промывочной жидкости из скважины имеет скорость 0,3-0,5 м/с.

Фото 4: Режущий трубный башмак

Важно по окончанию забуревания каждой штанги основательно прочистить скважину от породы. Для этого рекомендуется 2-3 раза поднять и опустить буровой гарнитур на ход подачи

Вынос породы можно проконтролировать с помощью какого-либо фильтрующего элемента. Только после прекращения выноса породы отключить промывочный поток. Для этого не обязательно отключать промывочный насос. Можно лишь перекрыть промывочную систему с помощью шарового крана на промывочном насосе. После монтажа следующий буровой штанги шаровый кран открывается.

При прохождении глинистых слоев есть опасность разбухания глины под воздействием воды и связанные с этим осложнений при заглублении геозонда. Для предотвращения разбухания глины рекомендуется применять в качестве присадки хлорид магнезия. Данная соль предотвращает разбухание глины. Кроме этого глиняная порода выносится не в виде суспензии, а в виде небольших кусков что упрощает отчистку промывочной жидкости.

При долгих рабочих паузах рекомендуется промыть насос чистой водой. При отрицательных температурах обязательно слить остаточную воду.

Общие сведения о технологии

Техника выполнения бурения по горизонтальной линии заключается в формировании скважины путем раскроя грунта по методу углового прокола. То есть установка с рабочей головкой вводится в недра земли таким образом, что поверхность, под которой планируется проведение коммуникационного канала, сохраняет свою целостность. Традиционный метод и технология горизонтального бурения реализуются с помощью породоразрушающего инструмента. Это с излучателем и скосом. Головка производит пилотное бурение, а затем посредством системы управления осуществляется основная часть работы с изменением параметров образования скважины в зависимости от требований проекта.

Немалая часть работ производится еще до начала бурения. Специалисты изучают свойства и качества грунта, расположение функционирующих коммуникаций и т. д. Зондирование грунтового массива с регистрацией других подземных объектов является важнейшим этапом подготовки, после которого можно начинать горизонтально направленное бурение. Технологии мониторинга возможных трасс пересечения существующей коммуникации с проектной позволяют не только решить вопрос с допуском к работам, но и определить оптимальную тактику и траекторию строительства скважины.

Все о современных технологиях бурения скважин на воду

Технология бурения скважин на воду (под воду)

Для того чтобы обеспечить полноценное автономное водоснабжение загородного дома, дачи или приусадебного участка производится бурение скважины.

В зависимости от особенностей технологического сопровождения и геологических особенностей грунта, производится выбор технологии бурения скважин водой.

Высокоскоростное роторное бурение скважины в процессе

Исходя из особенностей технологии бурения скважины водой, глубина ее может достигать 150 метров. Некоторые технологии бурений скважины водой позволяют создавать скважину глубиной в 10 метров.

Какие есть виды скважин на воду?

Прежде чем начать бурение, следует учесть, что каждая отдельно взятая технология бурения скважин на воду определяется типом создаваемой скважины.

Современные технологии бурения ориентируются, в первую очередь, на то, какой вид скважины будет наиболее подходящим для той или иной местности.

Технология строительства скважин подразумевает, что большинство объектов пронизывают первый водоносный горизонт и доходят до первого толстого пласта, залегающего под землей песка.

Технология бурения скважин на воду при наличии качественного бура рунного типа и бензобура, позволяет без особых затруднений произвести бурение такого объекта своими силами.

Обратите внимание

Типичные скважины фильтровального типа представлены в виде аналога обычного колодца. Через всю ее глубину попадаются линзы с водонасыщенными слоями песка и пласты глины.

В таких слоях нет быстрого перемещения и течения подземных вод, вода в линзах собирается посредством капиллярного метода. Как уже упоминалось выше, новые технологии бурения ориентируются на разновидности скважин.

Трубчатый абиссинский колодец сооружается с ориентировкой на глубину в 8-12 метров. Его отличие от обычного колодца заключено в том, что в воду не проникают загрязняющие частицы пыли, грязи и других чужеродных элементов.

Начальный этап шнекового бурения скважины

Сама конструкция представлена в виде трубы, на конце которой находится перфорированный участок, который снабжен обмоткой из металлической сетки, выполненной с применением нержавеющей стали.

Перфорированные элементы монтируются на тех участках, где присутствуют крупнофракционные виды песков с примесями гальки. Из такого источника можно наладить водозабора с одновременным применением двух добывающих точек.

Скважина артезианского типа бурится с ориентировкой на большую глубину. В большинстве случаев она составляет 150-200 метров, и напрямую зависит от глубины залегания известняковых слоев. Такая скважина может обеспечивать питьевой водой сразу несколько загородных домов в течение более чем 50 лет.

Источник: https://byreniepro.ru/vidy/bureniya-skvazhin.html

Технология бурения скважины под воду

Если вы собрались оборудовать свой загородный дом автономным водоснабжением и обзавестись скважиной, то необходимо ознакомиться с технологией бурения. Это позволит сберечь много времени при поиске бурильщиков и средств в процессе самого бурения.

Поэтому далее мы рассмотрим существующие технологии бурения скважин на воду и ознакомимся с их особенностями.

Виды технологий бурения

При устройстве системы водоснабжения в частном доме, как правило, применяют одну из трех технологий бурения:

Отличие этих технологий заключается в способах разрушения породы внутри скважины, а также в способах извлечении грунта на поверхность. Естественно, в зависимости от технологии, зависит и набор необходимого оборудования .

Зачем заказчику нужно знать эти технологии? Это даст понимание, каким образом будет буриться скважина, какое для этого будет использовано оборудование и сколько на это уйдет времени. Кроме того, от типа технологии зависит цена работ, а также качество конечного результата.

На фото — бурение скважины шнековым способом

Шнековый метод

Наиболее дешевым и простым вариантом является шнековое бурение. Поэтому большая часть малогабаритных буровых установок основаны именно на этой технологии.В ее основе лежит обычный Архимедов винт (шнек), при помощи которого выполняется извлечение грунта на поверхность.

Чтобы легче было представить данный метод, следует вспомнить как рыбаки бурят отверстие во льду.Данным способом можно бурить скважины глубиной не превышающей 10 метров.

Особенностью данного метода является возможность выполнения отверстия только в относительно сухих и мягких грунтах. Если на глубине оказываются твердые породы или плывуны, то выполнять дальнейшую работу шнековым способом невозможно.

Схема устройства скважины

Важно

Надо сказать, что технология бурения скважин под воду шнеком обычно используется частными «бурильщиками», которые имеют малогабаритные установки. Как правило, найти организации, которые занимаются предоставлением таких услуг, не составляет труда.

Обратите внимание! Для выполнения скважины, не достаточно просто пробурить отверстие в грунте. Еще необходимо хорошо защитить водоносный слой от верховодки, как того требует инструкция.

Поэтому, несмотря на то, что сам процесс не представляет собой ничего сложного, квалификация исполнителей очень важна.

Установка для роторного бурения

Роторный способ

Технология бурения скважины под воду роторным способом, на сегодняшний день, является наиболее распространенной. Для выполнения отверстия в грунте данным способом используется бурильная труба, внутри которой расположен вращающийся вал с долотом на конце.

Нагрузку на наконечник передает гидравлическая установка. Данный способ привлекателен тем, что позволяет выполнять бурение практически на любую глубину, вне зависимости от типа породы.

Грунт вымывается путем постоянной промывки скважины бурильным раствором.

Раствор может подаваться двумя способами:

  • Насосом внутрь бурильной трубы, в этом случае грунт с раствором выходит самотеком в затрубное пространство.
  • Самотеком в затрубное пространство, при этом раствор с породой выкачиваются из бурильной трубы принудительно.

Долото для буровой установки

Надо сказать, что второй способ, который называется обратной промывкой, качественнее вскрыть водоносный слой, благодаря чему скважина будет иметь больший дебет. Однако, данный метод более трудоемкий и требует более сложное оборудование, соответственно и стоит значительно дороже.

Поэтому выбор технологии зависит, в данном случае, от вашего бюджета и необходимого количества воды. Как правило, если необходимо обеспечить водой одно домовладение, то вполне достаточно и бурения с прямой промывкой.

Теперь рассмотрим данную технологию поэтапно:

  • В первую очередь заглубляется в грунт долото большого диаметра.
  • Затем долото вращается от воздействия ротора, который приводится в движение двигателем.
  • Между бурильными трубами и долотом устанавливают утяжеленные трубы, которые придают дополнительную нагрузку.
  • В процессе работы, грунт удаляется напором жидкости от бурового насоса.
  • Завершив бурение первого участка почвы, в ствол вставляется обсадная труба, чтобы внутрь скважины не обсыпались верхние слои грунта.
  • Для устойчивости, пространство между почвой и первой обсадной трубой заполняется раствором.
  • Затем продолжается бурение долотом меньшего размера, после чего погружается более узкая обсадная труба.

Выполнение скважины ударно-канатным методом

Ударно-канатный способ

Данная технология бурения скважины для воды является самой старой, медленной и трудоемкой. Однако, качество такой работы- самое высокое. Суть ее заключается в том, что порода разрушается путем дробления мощным тяжелым снарядом, который вначале поднимается на определенную высоту, после чего резко опускается.

В результате снаряд разрушает грунт своим весом, который умножается на коэффициент свободного падения. Разрушенная порода вынимается из ствола при помощи желонки. Если грунт мягкий, то, как правило, желонка и долото объединены в один снаряд.

Основным достоинством такого бурения является то, что оно не требует применения бурильного раствора или воды. Благодаря этому имеется возможность вскрыть водоносный горизонт более точно и тем самым обеспечить максимально долгий срок службы скважины и максимально возможный дебет. Как правило, скважины выполненные таким способом служат более 50 лет.

Основным же недостатком данной технологии, для заказчика, является высокая стоимость услуг.

Помимо того, что этот способ трудоемкий сам по себе, в процессе работы возникает необходимость изолировать все вышерасположенные водоносные слои.

Другими словами, сколько в скважине водоносных горизонтов и плывунов, столько необходимо использовать и обсадных труб,а это дополнительные затраты на материал и работу специалистов.

Схема расположения водоносных горизонтов

Какой технологии отдать предпочтение

В действительности, выбора у заказчика не так уж и много, особенно если условия на участке не позволяют воспользоваться шнеком. Ударно-контактный метод практически полностью вытеснен с рынка роторным бурением, которое, скорее всего, и придется использовать.

Однако, поинтересоваться технологией необходимо хотя бы для того, чтобы определиться в адекватности стоимости услуг. Если же условия грунта подходящие и водоносный слой расположен не глубоко, то гораздо выгодней воспользоваться шнековым методом.

Самостоятельное бурение скважины

Можно ли выполнить скважину самостоятельно

Пробить скважину вполне возможно и своими руками, вопрос заключается лишь в том, сколько это отнимет у вас времени и сил, а также, насколько качественно получится изолировать ствол от верхних водоносных слоев.

Зачастую застройщики недооценивают сложность работ, в результате чего получается либо «вода из лужи», добытая с большой глубины, либо заканчивают работу специалисты. При этом, бурильщикам приходиться платить практически полную стоимость, как будто работу они выполняли «с нуля».

Поэтому, перед принятием решения о самостоятельном выполнении работы, необходимо:

  • Детально изучить технологию бурения;
  • Разобраться, какое понадобиться оборудование и расходные материалы;
  • Убедитесь в том, что на вашем участке можно выполнить скважину малогабаритной буровой установкой.

Малогабаритные установки бывают двух типов:

  • Шнекового типа – как правило,эти установки самодельные.
  • Ударно-канатного типа — установки могут иметь электрический двигатель или силовой агрегат внутреннего сгорания. Это важно, если на участке не проведено электричество.

Совет! Менее требовательной к грунту и более простой считается установка для бурения ударно-канатным способом.

С ее помощью можно пробурить скважину практически в любом грунте.

Все существующие технологии бурения скважин кардинально отличаются друг от друга, однако, если работой занимаются профессионалы, то каждая из них позволяет добиться желаемого результата. При этом отдавать предпочтение той или иной технологии следует в соответствии с собственными финансовыми возможностями, условиями грунта и глубиной расположения водоносного горизонта.

Дополнительную информацию по данной теме можно получить из видео в этой статье.

More from my site

  • Технология бурения скважин: описание основных способов
  • Способы бурения скважин на воду: обзор существующих вариантов инженерной гидрогеологии
  • Инструмент для бурения скважин – разновидности и особенности использования
  • Малогабаритная установка для бурения скважин – особенности конструкции
  • Оборудование для бурения скважин – от ручных приспособлений до гусеничных механизмов
  • Как сделать самодельный бур для бурения скважин для мягкого грунта

Как производится бурение скважин на воду: технология процесса

Скважина для добычи воды представляет собой довольно сложное сооружение. Многих сегодня интересует бурение скважин на воду: технология процесса, инструменты и оборудование для выполнения работ. Качество воды из скважины или колодца зависит от их конструкции. От качества выполненных работ зависит срок эксплуатации.

Как пробурить водяную скважину

Перед бурением скважины на воду необходимо выбрать для нее место. Это должен быть участок земли с примерными размерами 4х12 м. Если дом еще не построен, то лучше выбрать место в будущем подвале. Если дом уже поставлен, то бурить лучше поближе к фундаменту.

К месту проведения работ нужно обеспечить проезд бурильной установки и автомобиля-водовоза. На расстоянии примерно 2 м от места расположения бура не должно быть никаких электрических проводов. Подобных мер требуют общие правила проведения бурения скважин под воду.

Способов бурения существует несколько. Но при любом из них должны выполняться следующие операции:

  • измельчение породы;
  • выемка измельченной земли наружу;
  • укрепление стенок скважины.

Как происходит измельчение породы? Делается это с помощью специальных породоразрушающих приспособлений. Это может быть взрывная энергия, электрическая или термическая. Но все эти виды применяются довольно редко. Гораздо чаще пользуются другими: шнеками, стаканами, ручными бурами.

Вынимают грунт наружу следующими способами:

  • гидравлическим;
  • механическим;
  • пневматическим;
  • комбинированным.

Гидравлический способ производится водой, раствором глины или другой технической жидкостью. Механический — с применением специальных буров, шнеков, желонок. При пневматическом методе измельченная порода удаляется сильной струей сжатого воздуха. При комбинированном способе пользуются несколькими из этих способов.

Крепление стенок скважины на воду технология рекомендует осуществлять металлическими обсадными трубами. Чаще всего это цельнотянутые трубы на резьбовом или сварном соединении. Применяются изредка и другие варианты. Но не рекомендуется использовать нержавеющую сталь (очень дорого!) и оцинкованный металл.

Совет

При выполнении бурения скважины на воду часто используют промывку. Это способ, при котором в скважину подается вода с помощью насосов. Она затем вместе с измельченной породой поднимается и отстаивается в специальном отстойнике. По осевшей породе бурильщики определяют разрез участка. Вода затем делает новый круг. Поднимающийся раствор глины упрочняет стенки и не дает им обвалиться.

Процесс бурения скважины подразумевает последовательную ее обсадку трубами. Завершается бурение скважин на воду их прокачкой, которая ведется до того момента, пока не пойдет совершенно прозрачная жидкость.

Способы бурения на воду

Технология бурения скважины под воду позволяет вести работу несколькими способами:

Рассмотрим каждый из них подробнее.

Шнековое бурение скважин — самый распространенный и доступный способ. Шнек в виде винта входит в почву и разрыхляет ее. Бурить можно только сухой и мягкий грунт. Шнеки совершенно не годятся для плывунов.

Этот инструмент разрушает породу и поднимает ее в скважинное устье. Шнеки бывают диаметром от 60 до 800 мм. Бурить ими можно до глубины 60 м, иногда и до 100 м.

Шнековое бурение скважин невозможно на скальных грунтах.

Роторный способ — это непрерывное действие инструмента, который называется ротором. Он постоянно вращается. Порода вымывается глинистым раствором. Этот способ сравнительно дешевый и достаточно быстрый. Но в холодную погоду он требует утепления системы, по которой циркулирует вода. Бурение осуществляется с помощью машин:

УРБ-2А2 способна пробурить почву до глубины 55 м, УРБ-2,5 — до 300 м, а УРБ-3АМ — до 500 м.

Ударно-канатный способ является самым трудоемким. Но его не стоит забывать, так как он самый качественный. Порода разрушается после удара тяжелого предмета. Это особой формы заостренный стакан из стальной трубы. Он падает с высоты, ударяется о почву, забирает разрушенный грунт и поднимается. Наверху стакан чистят и снова бросают вниз.

Сама бурильная установка может быть сделана своими руками из труб или из бревен в виде треугольного конуса. Этот конус оборудован лебедкой с тросом.

Технология бурения скважин на воду не требует использования глинистого раствора. Но установка обсадных труб должна проводиться своевременно. Такой установкой можно пробурить диаметр 10-30 см.

Обратите внимание

Но глубина не может превышать 10 м. Для бурения можно применять установки УКС-22М2, УГБ-50, УГБ-1ВС.

Ручной способ используется довольно часто. При нем пользуются забивными трубами или шнеком. Трубы разрезают на куски длиной примерно 2-3 м. На концах их нарезается наружная резьба. На нижний конец трубы наваривается наконечник.

Он имеет вид конуса, диаметр которого на 1 см больше диаметра трубы. Над наконечником 60-100 см трубы просверливается через 5 см сверлом диаметром 6 мм. Это будет своеобразный фильтр. По мере заглубления трубы она удлиняется с помощью муфт.

Но проще поступить другим способом. Нужно для работы приготовить:

  • различные буры;
  • штанги;
  • трубы для обсадки;
  • лебедку;
  • бурильную вышку.

Если скважина не будет очень глубокой, необходимость в вышке отпадает. Процесс выполнения работ довольно прост. Нужно выкопать ямку глубиной около 50 см, установить бур и начать его вращать. Работать лучше вдвоем. Через каждые 50 см бур вынимают из земли и чистят его. Метод этот стоит дешевле остальных, но имеет ограничения по глубине.

Заключение

Технология бурения скважин на воду подразумевает разрушение породы, очистку ствола, укрепление стенок и окончательное оборудование скважины трубами, фильтрами, насосами и кранами для забора питьевой воды. Процесс бурения скважины может быть разным.

Глубокие шурфы выполняются с помощью вращательной технологии бурения скважин. Часто пользуются шнековым бурением: технология его довольно проста и применяется на личных участках.

При скорости вращения шнеков 250 оборотов в минуту весь процесс происходит довольно быстро.

При любой технологии бурения скважин применяется обсадка специальными трубами для защиты стенок от обвала и от проникновения грязной воды из верхних водоносных слоев.

Неглубокие скважины можно получать ударно-канатным способом. Хорошо работает ручной метод. Любое бурение заканчивается закрытием верха водоносной скважины специальным оголовком. Через него пропускаются необходимые провода, шланги и трубы для доставки воды в дом.

Смотрите также

  • 22.06.2016 Домашнему мастеру: бурение скважин на воду своими руками

Источник: http://rusbyr.ru/tehnologiya-bureniya-skvazhiny-pod-vodu.html

Скважина на воду, видео

Различие нескольких технологий проходки скважин, базируется на методах разрушения пород и способах ее извлечения. Отличается и оборудование, используемое при том или ином бурении. Нелишне знать и понимать, как будет осуществляться проходка ствола, какой установкой, сколько времени. Ведь, именно технология определяет окончательный результат и стоимость выполненной работы.

Технологии бурения скважин на воду:

Шнековое бурение скважин

Простым, доступным и дешевым вариантом принято считать шнековое бурение. Этот способ основан на использовании шнека, так называемого, винта при вращении которого, последний вгрызается в землю.

Отличительной особенностью этой технологии, считается возможность работать в сухих и мягких грунтах, а в стволах до 10 метров без использования бурового раствора. Между тем, способ не позволяет работать в скальных породах и плывунах.

Процесс бурения шнеком сопровождается разрушением породы в забое и транспортировкой ее на устье. Способ применяется для глубины до 50, изредка до 100 метров и диаметром от 60 до 800 мм.

Важно

Этот тип проходки ствола отличается и тем, что при подъеме шнека происходит и закрепление стенок скважины. Обсадная труба погружается вслед за шнеком, упреждая стенки от осыпания, особенно, песчаной породы.

Достоинства шнекового бурения

Преимуществом способа бурения является простота организационных работ, мобильность, поскольку, зачастую установка монтируется на шасси Газ-66 или ЗиЛ-131.

Недостатки шнекового бурения

К недостаткам можно отнести: невозможность бурения на большие глубины, в скальных породах, плывунах, сыпучих песках и вязких глинах.

Роторное бурение скважин

Роторное бурение относится к категории распространенных и популярных способов строительства скважин на воду.

Непрерывное вращательное бурение с использованием долота, как разрушающего инструмента и глинистого раствора для выноса породы из ствола и есть роторный способ.

Проходка ведется самоходными установками на шасси автомобилей высокой проходимости. Установка способна разрушать скальные породы с рассчитанной осевой нагрузкой и УБТ (утяжеленными бурильными трубами).

Грунт из ствола вымывается непрерывной подачей раствора грязевым насосом в полость бурильной трубы. 

Наряду с прямой промывкой, нередко применяется и способ обратной промывки. В этом случае, глинистый раствор подается в затрубную полость и порода вымывается через бурильную трубу.

Совет

При этом варианте происходит более качественное вскрытие водоносного пласта и, соответственно, и высокий дебит.

Способ, несколько дороже, но бурение с прямой промывкой, как правило, оправдывает себя перед поставленной задачей.

Преимущества роторного бурения

Более прогрессивный, с высокой скоростью проходки(1000 п.м. на станок/месяц).
Позволяет экономить обсадные трубы, что уменьшает цены на буровые работы.

Недостатки роторного бурения

К недостаткам относится использование глинистого раствора, что приводит к глинизации известнякового пласта.Большие потребности в воде и глине, работы по утеплению системы циркуляции в зимнее время.Трудности опробования водоносного горизонта без предварительного спуска и обсадки скважины.

Вместе с тем, роторное бурение относится к числу наиболее распространенных в области строительства скважин на воду. 

Ударно-канатное бурение

Ударно-катное бурение относится к самым старым, трудоемким и долгим способам проходки стволов. Вместе с тем, это один из качественных методов строительства скважин.

Суть его заключается в разрушении породы тяжелым снарядом, опускаемым с высоты. Падая, снаряд дробит породу под тяжестью собственного веса. После каждого спуска порода извлекается из, так называемой, желонки.

Нередко, желонка и долото бывают объединены в одном снаряде.

В целом, механизм установки состоит из треноги забивной желонки или стакана, троса, блока и лебедки. Стакан представляет собой, заостренный на одном конце, трубу. Стакан поднимается над забоем при помощи лебедки и опускается. Стакан врезается в грунт и захватывает некоторое количество земли. Для преодоления сопротивления грунта и глубокого проникновения в него, используется ударная штанга.

Все о современных технологиях бурения скважин на воду

Ударом штанги о торец стакана, последний наполняется грунтом, который и выносится на поверхность.

Аналогично работает принцип желонки.

Если же встречаются твердые породы, то используется буровое долото, удар которого крошит или измельчает породу, с последующим выносом ее к устью.

Достоинства ударно-катного бурения

Достоинством является отсутствие глинистого раствора, что позволяет точно определить момент вскрытия водоносной линзы. Такая скважина работает более полувека.

Недостатки ударно-катного бурения

Стоимость проходки по этой технологии на порядок дороже.

Обратите внимание

Помимо трудоемкости, возникает необходимость перекрывать каждый водонос или плывун обсадной трубой. Это уже непредусмотренные финансовые затраты.

Ручное бурение

Ручное бурение скважины считается практичным и эффективным вариантом в условиях с ограниченной площадью.

Осуществляется ручным буром, диаметром 10, 20 и 30 см, с использованием переходных штанг, рукоятки и приспособления для очистки бура.

Глубина такого отверстия, обычно составляет 10 м, поскольку дальнейшая проходка связана с приложением большого физического усилия. При наличии подвесного устройства, блока и лебедки, глубина скважины может не ограничиваться.

Затрачиваемое время на десятиметровый ствол составляет два дня, при участии двух работников.

Достоинства ручного бурения

К преимуществам относятся:— использование малогабаритных устройств;— отсутствие необходимости заезда на участок тяжелой техники;— быстрая и легкая организация работ;— обустройство скважины в местах, насажденных деревьями, в подвале и прочих труднодоступных местах;— малый срок строительства;— легкий и быстрый ремонт;

— существенная дешевизна, благодаря малой глубине.

Недостатки ручного бурения

С учетом малых глубин бурения, трудно получить информацию о присутствии воды. А малогабаритными установками невозможно достичь глубоко залегающие горизонты.

Возможность бурения в грунтах мягких и средней твердости пород.

Таким образом, пробурить скважину на участке можно своими руками, несмотря на кажущуюся сложность и грандиозность процесса.

Способы бурения нефтяных и газовых скважин

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

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

НЕМЕХАНИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ:

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

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

МЕХАНИЧЕСКИЕ СПОСОБЫ:

Важно

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

При ударном бурении породоразрушающий инструмент (долото) совершает возвратно-поступательное движение вдоль оси скважины и наносит периодические удары по забою.

Скважины для воды – какими методами можно бурить?

Ударное разрушение забоя и вынос частиц породы чередуются.

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

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

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

В наше время способ практического применения не имеет.

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

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

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

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

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

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

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

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

Преимуществами вращательного бурения с помощью забойных двигателей являются отсутствие непроизводительных затрат энергии на вращение многокилометрово

Новый состав экологически чистого бурового раствора на нефтяной основе

1. Введение

Термин «буровые растворы или буровые растворы» обычно применяется к жидкостям, используемым для поддержания контроля скважины и удаления бурового шлама (фрагментов породы из подземных геологических образований) из скважин, пробуренных в скважинах. Земля. Буровые растворы - это жидкости, используемые при бурении нефтяных скважин. Эти жидкости представляют собой смесь глин, химикатов, воды и масел. Эти жидкости используются в скважине во время буровых работ на [ 1 ] :

  • Очистка скважин

  • Контроль давления

  • Охлаждение и смазка долота

  • Контроль коррозии (особенно для бурового раствора на нефтяной основе)

  • Контроль повреждений пласта

  • Поддержание устойчивости ствола скважины

  • Передача гидравлической энергии на КНБК (компоновку низа бурильной колонны)

  • Помощь в цементировании

  • Минимизация воздействия на окружающую среду

  • Запретить образование гидратов газа в скважине.

  • Избегайте потери циркуляции и герметизируйте проницаемые образования.

Принимая во внимание каждое из применений, основное использование буровых растворов - это отвод горной породы в скважине. Если этот шлам не транспортируется эффективно вверх по кольцевому пространству между бурильной колонной и стволом скважины, бурильная колонна застревает в стволе скважины. Буровой раствор должен быть спроектирован таким образом, чтобы он мог выносить шлам на поверхность во время циркуляции, приостанавливать шлам, не циркулируя, и сбрасывать шлам из взвеси на поверхности [ 1 - 5 ] .

Гидростатическое давление, создаваемое столбом бурового раствора, должно быть достаточно высоким, чтобы предотвратить приток пластовых флюидов в ствол скважины, но давление не должно быть слишком высоким, так как это может привести к разрыву пласта. Нестабильность, вызванная перепадом давления между стволом скважины и поровым давлением, может быть преодолена путем увеличения веса бурового раствора. Гидратация глин может быть преодолена только при использовании буровых растворов на неводной основе или частично устранена путем обработки бурового раствора химическими веществами, которые снизят способность воды в буровом растворе гидратировать глины в пласте.Эти грязи известны как ингибированные грязи. Во время бурения при резке породы выделяется много тепла, которое может вызвать износ долот, износ и выход из строя всей КНБК (узла нижнего ствола), а буровые растворы помогают охлаждать и смазывать КНБК. Эти жидкости также помогают в питании забойных инструментов. В операциях по цементированию буровые растворы используются для проталкивания и закачки цементного раствора вниз по обсадной колонне и вверх по кольцевому пространству вокруг обсадной колонны в скважине.

Буровой раствор должен быть выбран и / или разработан таким образом, чтобы его физические и химические свойства позволяли выполнять эти функции.Однако при выборе жидкости следует также учитывать [ 5 - 6 ] :

2. Классификация буровых растворов

Буровые растворы классифицируются в соответствии с непрерывной фазой [ 1 , 3 ]

  • WBM (буровые растворы на водной основе) с водой в качестве непрерывной фазы.

  • OBM (буровые растворы на масляной основе) с нефтью в качестве их непрерывной фазы.

  • Пневматические жидкости (с газами или газожидкостными смесями в качестве их непрерывной фазы)

Эта глава сужает наше внимание к буровым растворам на нефтяной основе (OBM).

В общем, РУО - это буровые растворы, в которых нефть является доминирующей или непрерывной фазой. Типичный OBM имеет следующий состав:

Глины и песок около 3%, соль около 4%, барит 9%, вода 30%, масло 50-80%.

OBM имеет ряд преимуществ перед обычным WBM. Это связано с различными желательными реологическими свойствами, которые проявляют масла. С 1930-х годов было признано, что лучшая производительность достигается за счет использования нефти, а не воды в качестве бурового раствора.Поскольку нефть является естественной для пласта, она не повредит продуктивную зону фильтрацией в той же степени, что и посторонняя жидкость, такая как вода. Мы опишем некоторые из желательных свойств буровых растворов на нефтяной основе, которые включают [ 4 ] :

  1. Стабильность сланца: РУО наиболее подходят для бурения сланцевых пластов. Поскольку нефть является непрерывной фазой, а вода в ней диспергирована, в этом случае возникают инертные взаимодействия с глинистыми пластами.

  2. Скорость проникновения: OBM обычно позволяет повысить скорость проникновения.

  3. Температура: OBM может использоваться для бурения пластов, где BHT (температура забоя скважины) превышает допуски на водный раствор. Иногда до более 1000 градусов ранкина.

  4. Смазывающая способность: OBM создает тонкие глинистые корки, а трение между трубой и стволом скважины сводится к минимуму, что снижает дифференциальное прихватывание трубы. Особенно подходит для сильно наклонных и горизонтальных скважин.

  5. Возможность бурения пластов с низким поровым давлением достигается, поскольку вес бурового раствора может поддерживаться меньшим, чем вес воды (всего 7.5 стр / гал).

  6. Контроль коррозии: Коррозия труб снижается, поскольку масло, являющееся внешней фазой, покрывает трубу. Это связано с тем, что масла не проводят ток, термически стабильны и, чаще всего, не допускают роста микробов.

  7. OBM можно использовать повторно, а также можно хранить в течение длительного периода времени, так как микробная активность подавляется.

Основным видом масла, используемым при составлении рецептур OBM, является дизельное топливо, которое существует уже долгое время, но с годами буровые растворы на основе дизельного топлива создают различные экологические проблемы.

Буровые растворы на водной основе (WBM) обычно являются предпочтительным раствором для большинства операций бурения, проводимых в пласте из песчаника, однако в некоторых нетрадиционных ситуациях бурения, таких как более глубокие скважины, пласт с высокой температурой / давлением, глубоководный резервуар, альтернативный пласт из сланцевого песка и сланцевый резервуар требует использования других систем бурового раствора, таких как буровой раствор на масляной основе, для обеспечения приемлемых характеристик бурения [ 5 - 8 ] .

РУО требуется там, где нельзя использовать МВБ, особенно в горячей среде и соляных пластах, где составы пласта могут растворяться в СВБ.В основе РУО лежит масло, поэтому они более дороги и требуют более строгих мер по борьбе с загрязнением, чем ВБМ.

Крайне важно распространять использование экологически чистых и биоразлагаемых источников нефти для разработки нашего РУО, тем самым делая его менее дорогим и экологически безопасным и в равной степени выполняя основные функции бурового раствора, такие как поддержание гидростатического давления, удаление буровая шлама, охлаждение и смазка бурильной колонны, а также для сохранения открытой пробуренной скважины до проведения цементирования.

2.1 .. Предпосылки

Экологические проблемы, связанные со сложными буровыми растворами в целом и буровыми растворами на нефтяной основе (РУО) в частности, являются одной из основных проблем мирового сообщества. Среди прочего - проблемы, с которыми сталкиваются некоторые принимающие сообщества в районе дельты реки Нигер в Нигерии. По этой причине Агентство по охране окружающей среды (EPA) и другие регулирующие органы вводят все более строгие правила для обеспечения использования экологически чистых буровых растворов [ 7 - 8 ] .

На протяжении 1970-х и 1980-х годов Агентство по охране окружающей среды и другие регулирующие органы вводили экологические законы и правила, влияющие на все аспекты нефтяных операций, от разведки, добычи и переработки до распределения. В частности, на заинтересованные стороны нефтегазовой отрасли все чаще оказывалось давление с целью поиска экологически приемлемых альтернатив РУО. Это нашло свое отражение в принятии нового законодательства государственными органами почти во всех частях мира.

Проведенные исследования и изыскания показали возможность получения экологически чистого бурового раствора на нефтяной основе. Заинтересованным сторонам в нефтегазовой отрасли была поставлена ​​задача найти решение этой проблемы путем составления оптимальных буровых растворов, а также снизить эксплуатационные расходы и негативное воздействие на окружающую среду обычного бурового раствора на основе дизельного топлива. Оптимальный буровой раствор - это раствор, который удаляет обломки породы со дна скважины и выносит их на поверхность, удерживает выбуренные породы и утяжеляющие материалы во взвешенном состоянии, когда циркуляция прекращается (например,g во время закрытия), а также поддерживать давление. Оптимальный буровой раствор также обеспечивает это при минимальных затратах на транспортировку, принимая во внимание политику HSE (Здоровье, Безопасность, Окружающая среда) [ 6 ] .

В связи с вредным воздействием дизельного топлива на окружающую среду и озоновый слой (в результате выбросов парниковых газов) в последние два-три десятилетия проводились исследования и исследования, в результате которых были получены составы буровых растворов, основанные на использовании растительных масел в качестве заменителей дизельного топлива.С годами растительные масла становятся все более популярными на рынке сырья для заменителей дизельного топлива. Наиболее популярные из них: рапсовое масло, масло ятрофы, масло махуа, хлопковое масло, кунжутное масло, соевое масло, пальмовое масло и т. Д. Это свидетельствует о важности вмешательства в энергетику, связанного с сельским хозяйством. Следовательно, вклад непищевых масел, таких как масло ятрофы, масло канолы, масло водорослей, масло семян моринги и мыльный орех, будет значительным в качестве источника растительного масла для производства заменителей дизельного топлива.

В этой главе описывается состав экологически безопасного бурового раствора на масляной основе (с использованием растительного масла, такого как масло ятрофы, масло водорослей и масло семян моринги), который может выполнять те же функции, что и буровой раствор на основе дизельного топлива, и в равной степени соответствовать требованиям HSE ( Здоровье, безопасность и окружающая среда). Испытания бурового раствора проводились в стандартных условиях на каждом образце растительного масла, чтобы установить реологические свойства составов буровых растворов. Обычный буровой раствор на основе дизельного топлива может служить в качестве контроля.

2.2 .. Мотивация

Буровой раствор имеет разную степень токсичности. Утилизировать экологически чистым способом сложно и дорого. Защита окружающей среды от загрязняющих веществ стала серьезной задачей. В большинстве стран, таких как Нигерия, производители буровых растворов наложили многочисленные ограничения на некоторые используемые ими материалы и методы их утилизации. Теперь, в начале 1990-х, ограничения становятся более строгими, и ограничения становятся всемирной проблемой.Продукты, на которые особенно повлияли ограничения, - это нефть и буровые растворы на масляной основе. Эти жидкости были выбраны для многих сред из-за их лучших свойств. Первоначально токсичность жидкостей на масляной основе была снижена за счет замены дизельного топлива минеральными маслами с низким содержанием ароматических соединений. Сегодня в большинстве стран буровые растворы на нефтяной основе можно использовать, но нельзя сбрасывать в море или во внутренние воды. Потенциальная ответственность, скрытые расходы и негативная огласка, связанная с разливом нефтяного грязи, являются экономическими проблемами.Следовательно, для индустрии буровых растворов существует острая потребность в предоставлении альтернатив буровым растворам на нефтяной основе.

2.3 .. Методология исследования

Четыре различных образца бурового раствора были смешаны, и базовая жидкость была изменена. Базовые жидкости представляли собой масла водорослей, моринги, дизельного топлива и ятрофы, используемые при составлении растворов с соотношением масло / вода 70:30, где буровой раствор на основе дизельного топлива служил в качестве контроля.

Для проведения эксперимента использовалось следующее оборудование и материалы:

Материалы Оборудование
Бентонит пульверизированный
Барит
Дизельное масло
Масло рапса
Кастовое масло
Вода
н-гексан
Фильтровальная бумага
Нитки
Универсальные бумажные полоски для измерения pH
Водоросли
Весовые весы
Реторта
Пляжный миксер Halminton
Конденсатор
Грязевые весы
Колба с круглым дном
Ротационный вискозиметр
Измеритель сопротивления
Фильтр-пресс API
Экстрактор Сокслета
Нагревательный кожух
Штангенциркуль
Флаконы с реагентами
вейл 1.Необходимые материалы и оборудование

2.4. Методика эксперимента

Семена растений (ятрофа, моринга и водоросли) были собраны в западной части Нигерии, очищены от кожуры и высушены в печи при температуре около 55 ° C в течение семидесяти минут. Затем высушенные семена очищали от шелухи для удаления ядер. Коричневатые внутренние части ядер измельчали ​​в блендере (для увеличения площади поверхности для реакции).

2,5. Экстракция

Метод, используемый в данном исследовании, - экстракция растворителем.Экстракция растворителем - это процесс, который включает извлечение масла из маслосодержащих материалов путем обработки его растворителем с низкой температурой кипения в отличие от извлечения масел методами механического прессования (такими как экспеллеры, гидравлические прессы и т. Д.). Метод экстракции растворителем извлекает почти все масла и оставляет только 0,5–0,7% остаточного масла в сырье. В качестве оборудования использовался экстрактор Сокслета. Экстрактор Сокслета - это лабораторный прибор, изобретенный в 1879 году Францем фон Сокслетом.Первоначально он был разработан для извлечения липидов из твердого материала.

Рисунок 1.

Узел экстрактора Сокслета.

Процедура экстракции приведена ниже:

  1. Отмеряли 50 г измельченных семян растений и связали в фильтровальной бумаге.

  2. Образец загружали в основную камеру экстрактора Сокслета и через основную камеру заливали примерно 300 мл н-гексана.

  3. Камера помещается в колбу, содержащую 300 мл н-гексана.

  4. Включали нагревательный кожух и оставляли систему нагреваться до 70 o ° С. Растворитель нагревали до кипения с обратным холодильником. Пары растворителя поднимались вверх по дистилляционному рукаву и хлынули в камеру, в которой находилось твердое вещество, завернутое в фильтровальную бумагу. В конденсаторе конденсировались пары растворителя, и пар стекал обратно в камеру, в которой находился твердый материал.

  5. Затем на определенном уровне сифон слил жидкость в колбу.

  6. Этот цикл повторяли до тех пор, пока образец в камере не изменил в значительной степени цвет и не собрал жидкую смесь в стеклянные флаконы с реагентами.

  7. Смесь разделяли с помощью простой перегонки, как показано на установке на рис. 2.

  8. Перегонка происходила при 70 o ° C; гексан был восстановлен и повторно использован, пока масло хранилось.

Семь этапов добычи нефти и природного газа

Я был инженером и менеджером более 35 лет. Когда я разговариваю с друзьями и семьей о своей работе, я обнаруживаю, что большинство из них не понимают, как работает процесс добычи нефти и природного газа.Все говорят о гидроразрыве, но это только один шаг в более широком процессе.

Ниже представлены семь этапов добычи нефти и природного газа:

ШАГ 1. Подготовка буровой площадки

Надземная инфраструктура - площадки и подъездные пути - построена, подготовив землю для следующего этапа: бурения. От начала до конца все, от планов движения и обозначенных подъездных дорог до шумовых барьеров и процедур безопасности, тщательно планируется и контролируется в соответствии с законами штата и местными законами.

ШАГ 2: сверление

Сначала буровая установка доставляется на место - может быть, 20 или 30 грузовиков - и собирается. Пришло время построить инфраструктуру, необходимую для разблокирования запасов нефти и природного газа, находящихся на глубине более мили под землей. Прямо в землю под площадкой бурят колодец. Первый этап - это бурение так называемой поверхностной скважины на глубину 100 футов ниже самого глубокого известного водоносного горизонта. Затем на место цементируется стальная обсадная труба, чтобы исключить риск загрязнения ценных водоносных горизонтов.

После этого пробуривается «длинная скважина» и после достижения глубины около 1000 футов над подземной областью, где задерживаются нефть и природный газ, скважину направляют так, чтобы повернуть ее горизонтально и наружу - может быть, еще на одну-две мили - следуя той же каменной насыпи. Существует феноменальное количество технологий, необходимых для бурения скважин в том же 10-футовом интервале на протяжении двух миль, но этот процесс позволяет скважине получать доступ к нефти и природному газу на большем расстоянии, а не только энергии непосредственно под кустом скважины. .

В отличие от вертикального бурения, горизонтальное бурение сводит к минимуму воздействие и масштаб наземного нарушения почвы, позволяя бурильщикам использовать только одну буровую площадку для нескольких скважин вместо нескольких площадок, каждая из которых имеет по одной скважине. Эти технологические достижения означают, что количество буровых площадок сегодня намного меньше, а также меньше, чем они были всего 10 или 20 лет назад.

ШАГ 3: Цементирование и испытания

По достижении заданного расстояния бурильная труба снимается, и стальная труба опускается на дно.Эта «обсадная труба» цементируется на месте. Прежде чем может произойти добыча природного газа или нефти, проводятся тщательные испытания, чтобы убедиться, что труба непроницаема.

ЭТАП 4: Завершение скважины

Прежде чем бурильщики смогут добывать нефть и природный газ, перфоратор обычно опускается в землю и выстреливает в пласт породы в самой глубокой части скважины, создавая отверстия, которые соединяют породу, содержащую нефть и природный газ, и устье скважины.

ШАГ 5: гидроразрыв

Теперь, когда первая ступень скважины открыта, пора разблокировать нефть и природный газ, застрявшие в породе.Используя специализированные инструменты для мониторинга давления и данных из скважины в режиме реального времени, жидкость для гидроразрыва, которая на 99,5% состоит из воды и песка и 0,5% химикатов, многие из которых содержатся в повседневных бытовых товарах, закачивается под высоким давлением через перфорированные отверстия в создавать в сланцевой породе трещины толщиной с бумагу, высвобождая застрявшие внутри нефть и природный газ.

Циклы этапов 4 и 5 повторяются, постепенно обрабатывая ствол скважины до тех пор, пока вся боковая длина ствола скважины не будет взорвана.Это может быть 20 или 30 раз, но обычно этот процесс занимает всего несколько дней.

ШАГ 6: Производство и переработка жидкости для гидроразрыва

После завершения гидроразрыва начинается производство. Нефть и природный газ вытекают из ствола скважины, а затем жидкость для гидроразрыва восстанавливается, повторно используется и используется в других операциях гидроразрыва.

После завершения гидроразрыва производственная площадка уменьшится до размеров гаража на две машины.

ЭТАП 7: Ликвидация скважин и восстановление земель

После того, как вся добытая нефть и природный газ будут добыты, закон Колорадо требует, чтобы скважина была окончательно закупорена, а земля была возвращена в состояние, которое было до начала бурения. Затем землю можно использовать для других целей, и нет никаких признаков того, что здесь когда-то был колодец.

Производство нефти и природного газа в Колорадо - это то, что можно делать безопасно, при этом вкладывая сотни миллионов долларов в налоговую базу штата.


Д-р К. Марк Пирсон изучал горное дело в Кемборнской горной школе (Великобритания), где он получил степень бакалавра, а затем докторскую степень за исследования по применению гидроразрыва пласта для добычи геотермальной энергии. С тех пор он проработал в нефтегазовой отрасли более 35 лет, работая над проектами по всему миру. С 1995 по 1997 год он был профессором кафедры нефтяной инженерии в Горной школе Колорадо.

Хотите узнать больше о гидроразрыве? Что находится в жидкости для гидроразрыва? Сколько воды используется для гидроразрыва? Щелкните здесь, чтобы получить сведения о гидроразрыве в Колорадо - от строгих правил нашего штата до того, как он поддерживает нашу экономику и поддерживает наши сообщества.

«Газпром нефть» продолжает внедрять высокотехнологичные методы бурения (перевод новостей нефтегазовой отрасли, Ru-En)

В тренде:
  • Порядок обеспечения безопасности бурения (образец перевода с русского на английский)
  • Безопасность при эксплуатации и обслуживании теплообменников (Перевод с рус.на англ.)
  • Башмак поплавка обратного клапана (перевод с русского на английский)
  • Новогодняя елка и станция управления отсечным клапаном (Перевод с русского на английский)
  • Фрагмент ручного перевода буровой установки (с русского на английский)

Услуги технического перевода для нефтяных и строительных компаний

Drilling for Black Gold: Как работает нефтяная вышка

Вышка в гражданском строительстве - это машина, используемая для подъема и перемещения тяжелых предметов.Однако нефтяная вышка делает гораздо больше, чем просто это. В этой публикации ScienceStruck мы узнаем больше о назначении и функционировании нефтяной вышки.

Знаете ли вы?

Томас Деррик был палачом, жившим в елизаветинскую эпоху. За свою жизнь он казнил более 3000 человек, используя свою модифицированную версию виселицы. Нефтяные вышки используют ту же опорную основу, что и его оригинальное устройство, и поэтому были названы в его честь.

Хотели бы вы написать нам? Что ж, мы ищем хороших писателей, которые хотят распространять информацию.Свяжитесь с нами, и мы поговорим ...

Давайте работать вместе!

Масло - настоящее черное золото. Это настолько ценный и востребованный товар, что страны даже воюют из-за него. Это неотъемлемая часть современного общества, которая необходима для того, чтобы колеса прогресса вращались. Поэтому нет нужды говорить, что для наиболее эффективного извлечения нефти должны использоваться лучшие инструменты, чтобы соответствовать требованиям. Нефтяная вышка - один из таких инструментов.

Нефтяная вышка помогает максимизировать добычу нефти и эффективность при минимальных затратах на добычу.Это стандартная часть большинства оффшорных нефтегазовых вышек. В следующих строках мы узнаем, что такое нефтяная вышка и как она работает.

Что такое нефтяная вышка?

Нефтяная вышка - это механическая конструкция, которая составляет самое сердце типичной нефтяной вышки, используемой для добычи нефти. Он поддерживает буровое оборудование и механизмы, которые используются в процессе добычи нефти из нефтяных скважин и резервуаров как на море, так и на суше.

В своей основной форме он представляет собой несущую конструкцию в виде вертикальной башни, известной как вышка-вышка, которая рассчитана на несколько тонн веса. Наряду с этим, в большинстве случаев он имеет передвижную стрелу с тросом, шкивом и краном, которая способна перевозить тяжелое оборудование с одного места в другое. Более крупные нефтяные вышки имеют базовую станцию ​​с кабинами оператора и системами управления, которые используются для работы и управления буровым оборудованием, поддерживаемым нефтяной вышкой.

Вышки построены над нефтяными скважинами, а вся техника установлена ​​на самой площадке. После постройки он играет важную роль на протяжении всей задачи по добыче нефти, начиная с бурения, закачки и заканчивая хранением.

Как работает нефтяная вышка

Насосы для нефтяных вышек старого поколения имели простую механическую конструкцию, в которой большой и тяжелый стержень / столб использовался для рытья поверхности Земли с целью достижения нефтяных запасов под ней.Насос будет работать, многократно ударяя по поверхности Земли до тех пор, пока слои камня и почвы не уступят место, и не будет создано отверстие, достаточно большое, чтобы поместиться в вытяжную трубу. Конструкция вышки поддерживала кривошипно-шатунную систему, на которой были установлены противовесы. В первую очередь он отвечал за поддержание веса стержня, когда его погружали и тянули, чтобы выкопать яму.

Современные нефтяные вышки используют буровой механизм для прорыва земляных пластов и достижения запасов нефти, расположенных под ними.Для этого используются большие сверла и вспомогательное оборудование. Конструкция вышки отвечает за несение нагрузки бурового аппарата, позволяя ему продолжать работу по добыче нефти.

Нефтяная вышка также поддерживает насосный механизм, используемый для перекачивания суспензии бурового раствора для охлаждения буровой установки, когда она пробивает земляные слои. По мере того, как сеялка копает глубже, необходимо добавлять дополнительные секции трубы. Высота вышки вышки облегчает этот процесс, и бурение продолжается до тех пор, пока буровая установка не достигнет запаса нефти.Как только это произойдет, сырая нефть и природный газ могут быть откачаны из вставленных труб в только что выкопанные ямы.

Для чего он используется?

Хотели бы вы написать нам? Что ж, мы ищем хороших писателей, которые хотят распространять информацию. Свяжитесь с нами, и мы поговорим ...

Давайте работать вместе!

Нефтяные вышки используются для поддержки требований бурения при разведке и добыче нефти. Нефтяные вышки меньшего размера предназначены для портативных устройств.Их можно переносить с места на место, и они в основном используются для разведки нефтяных месторождений. Поскольку они имеют меньшую конструкцию, они могут нести только ограниченное количество оборудования, а также выдерживать только меньшие нагрузки. В результате буровой механизм, который они содержат, имеет лишь ограниченные возможности.

На территории, богатой запасами нефти, в качестве постоянного сооружения построена большая нефтяная вышка. Он закреплен на земле, а его каркас рассчитан на то, чтобы выдерживать нагрузку от множества различных машин и оборудования, включая большой и мощный буровой механизм, необходимый для рытья и откачки нефти.

Крупные нефтяные вышки особенно часто можно увидеть на морских нефтяных вышках, работающих над океанскими площадками. У них есть большие буровые установки, которые копают глубоко в дне океана и добывают из него нефть и природный газ. Такие нефтяные вышки требуют целой бригады, состоящей из геологов, инженеров, механиков и т. Д., Для обеспечения надлежащей работы и обслуживания.

Таким образом, нефтяная вышка является составной частью нефтяной вышки. Он обеспечивает необходимую структурную опору для бурового оборудования, которое используется для рытья ямы, через которую можно добывать нефть и природный газ.

Математическая модель для глубоководного нефтяного бурения

Контроль нефтяных скважин - один из важнейших процессов при проведении буровых работ. При глубоководном бурении решающее значение имеет контроль давления в нефтяной скважине, поскольку избыточное давление в пробуренной скважине может привести к выбросам, что приведет к катастрофическим событиям, таким как разлив нефти в Мексиканском заливе в 2010 году.

Чем глубже скважина, тем выше давление и тем выше риски, связанные с выпуском нефти из скважин.Во время бурения, когда давление, прикладываемое для уравновешивания давления углеводородов в скважине, недостаточно велико для преодоления давления, оказываемого газом и флюидами в пробуренной горной породе, вода, газ, нефть или другая пластовая текучая среда могут попасть в скважину. Это называется «выбросом газа», который в худшем случае может привести к выбросам.

В статье, опубликованной ранее в этом месяце в журнале SIAM Journal on Mathematical Analysis, автор Стейнар Эвье представляет новый анализ математической модели, которая имеет приложения к изучению таких выбросов газа в глубоководных нефтяных скважинах.

Использование математических моделей важно для разработки инструментов, которые могут помочь в моделировании и, следовательно, в повышении управляемости операций на глубоководных скважинах. «Различные имитаторы выбросов газа разрабатываются с целью изучения аспектов управления скважиной во время разведочного и эксплуатационного бурения», - говорит Эвье. «Симуляторы стали важным инструментом для разработки новых, более эффективных и безопасных методов бурения».

«Симулятор буровых работ состоит из набора нелинейных связанных уравнений в частных производных, которые описывают одновременный поток углеводородов в скважине.Эта математическая модель представляет собой «виртуальную лабораторию», где можно детально изучить более тонкие механизмы, связанные с рядом различных физических эффектов », - поясняет Эвье.

Основная проблема, представленная во многих из этих моделей, заключается в точном прогнозировании профиля давления в дополнение к объемам жидкости / газа и дебиту в различных точках вдоль нефтяной скважины. «Эта проблема становится еще более острой, поскольку сегодня многие буровые работы связаны с длинными и глубокими скважинами с соответствующим высоким давлением и высокими температурами», - объясняет Эвье.Области вдоль скважины, открытые для трещин и деформаций в горных породах, представляют особые проблемы, поскольку очень важно поддерживать давление в скважине в этих местах в определенных пределах. Таким образом, в случае притока газа из окружающих горных пород было бы важно безопасно транспортировать этот газ из скважины.

Отправной точкой для предложенной Эвье математической модели является одномерная двухфазная модель, которая часто используется для моделирования нестационарных сжимаемых потоков жидкости и газа в трубах и скважинах.В отличие от ранее проанализированных моделей, в этой газожидкостной модели две фазы могут иметь неодинаковую скорость жидкости и обобщенный член для совместного представления давления жидкости и газа.

Это позволяет создать модель, которая может описывать всплытие газовой пробки (конгломерат газовых пузырьков высокого давления) из-за сил плавучести в вертикальной скважине. Ситуация с выбросом газа обычно сопровождается таким сценарием течения.

Для получения надежных решений критически важно иметь модель, которая хорошо определена математически.Математические методы применяются для определения верхнего и нижнего пределов для различных величин, таких как массы и скорости жидкости, которые обеспечивают понимание параметров, которые важны для управления этими величинами. Кроме того, они позволяют доказывать существование решений для модели в строгом математическом смысле. В этой статье автор демонстрирует, что при определенных предположениях решение существует.

Предполагается, что условия изотермические, и в модель учитываются соответствующие физические механизмы, такие как силы трения, гидростатическое давление, сила тяжести, а также сжатие и декомпрессия газа.

Такой математический анализ необходим для оптимизации и оценки операций бурения и управления скважинами, чтобы минимизировать возможность аварий на нефтяных скважинах, особенно в глубоководных скважинах. «Возможность возникновения выбросов необходимо уменьшить, чтобы избежать человеческих жертв, финансовых потерь и, наконец, но не в последнюю очередь, ущерба окружающей среде», - говорит Эвье.


Технология Microhole производит новые инструменты

Дополнительная информация: Слабые решения для модели газ-жидкость, относящиеся к описанию газового выброса в нефтяных скважинах, Steinar Evje, SIAM Journal on Mathematical Analysis 43 (2011), стр 1887-1922.Дата публикации в сети: 11 августа 2011 г.

Предоставлено Общество промышленной и прикладной математики

Ссылка : Математическая модель для глубоководного нефтяного бурения (2011, 25 августа) получено 23 декабря 2020 с https: // физ.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *