1. История развития техники и технологии буровых работ.

В 1901 году в США впервые было применено роторное бурение с промывкой забоя циркулирующей жидкостью. В отличие от ударного способа бурения при вращательном способе проходка скважины и очистка забоя производятся одновременно. В 1906 году в России был запатентован способ закачки цементного раствора в пространство между обсадными трубами и стенками скважины. В 1921 году в СССР была пробурена первая в мире скважина с помощью одноступенчатого турбобура. В 1935 году были пробурены скважины с помощью многоступенчатого турбобура. В 1937 году в СССР была разработана конструкция забойного двигателя – электробура. В середине 60-х годов прошлого века был разработан широко применяемый в настоящее время винтовой забойный двигатель.

Прошло более полувека с тех пор, как на шельфе Каспийского моря и Мексиканского залива началась добыча нефти. В настоящее время добыча нефти ведется у берегов 50 стран, и в то же время нефтегазовая отрасль остается зоной повышенного экологического риска, связанного со спецификой углеводородного сырья и технологии его добычи. Автор счел необходимым посвятить рассмотрению этих двух проблем отдельные главы.

Техника и технология бурения скважин постоянно совершенствуются. Самая глубокая нефтяная эксплуатационная скважина, пробуренная на суше, имеет глубину 6300 м (США, Калифорния), пробуренная на море, включая толщу воды, – 7700 м (Мексиканский залив). Самая глубокая газовая эксплуатационная скважина – 8900 м (США, Техас). Максимальная достигнутая глубина скважины – 12100 м (Россия, Кольский полуостров). Одним из важнейших технологических достижений последних лет оказалось развитие горизонтального бурения: если в 1988 году в мире было пробурено почти 200 скважин с горизонтальным стволом, то в 2004 году – 5000 горизонтальных скважин.

2. Перспективы и современные технологии бурения нефтяных и газовых скважин.

3. Понятие о скважине. Классификация и назначение скважин.

Скважина представляет собой горную выработку круглого сечения с заранее заданным положением в пространстве, имеющая малый размер диаметра по сравнению с глубиной. В большинстве случаев скважина создается последовательным разрушением горной породы вращающимся долотом и извлечением продуктов разрушения на поверхность.

Начало скважины (рис. 6.1,а)называется устьем 1, дно скважины – забоем 3. Выбуренное пространство между устьем и забоем образует ствол 2 скважины. Боковая поверхность ствола называется стенкой скважины.

Целевое назначение скважин может быть различным. Скважины, которые бурятся в целях поиска и разработки месторождений углеводородов подразделяются на следующие категории.

Опорные скважины – для изучения геологического строения и гидрогеологических условий регионов, определения общих закономерностей распределения осадочных комплексов с целью выбора направлений геолого-разведочных работ. В этих скважинах проводится сплошной отбор керна во всех интервалах, поскольку результаты изучения нового района представляют интерес не только для нефтяников и газовиков, но для других отраслей промышленности.

Параметрические скважины – для изучения глубинного строения и оценки перспектив нефтегазоносности региона, а также для уточнения результатов сейсмических и других геофизических исследований.

Структурные скважины – для подготовки к поисково-разведочному бурению перспективных площадей, определения элементов залегания пластов и составления профилей данной площади.

Поисковые скважины – для установления нефтегазоносности площадей, подготовленных геолого-поисковыми работами. Структурно-поисковые скважины обычно неглубокие (до 300–600 м) и имеют небольшой диаметр (73–114 мм).

Разведочные скважины бурятся на площадях с установленной промышленной нефтегазоносностью для оконтуривания месторождения и подсчета запасов углеводородов. Обычно разведочное бурение составляет четвертую часть от объема эксплуатационного бурения. При бурении разведочных скважин предусматривается отбор достаточно представительного керна, во избежание искажения результатов в буровой раствор не вводятся нефтепродукты. Выполнившие свое назначение разведочные скважины ликвидируются, консервируются или передаются в эксплуатацию.

Эксплуатационные скважины – это комплекс добывающих, нагнетательных и наблюдательных скважин. Сюда же можно отнести скважины для закачки в недра (сброса) промысловых вод. Нагнетательные скважины предназначены для закачки воды или газа с целью поддержания пластового давления и продления фонтанного периода разработки месторождений.

Специально искривленные скважины называют наклонно направленными. Подавляющее большинство скважин на нефть и газ являются наклонно направленными. При отклонении от вертикали на 90^о скважины называют горизонтальными.