4.09.02 Составляющие технологии бурения скважин

Технология бурения разведочных скважин складывается из основных и вспомогательных процессов, проводимых последовательно или параллельно.

Собственно бурению (углубке) предшествуют подготовительные работы: разработка конструкции скважины, определение объема работ и составление проекта буровых работ. В соответствии с проек­том на место разведки своевременно должны быть доставлены мате­риалы и персонал.

На месте работ подготавливают площадки под буровые установки, строят подъездные пути, решают вопросы водоснабжения и энергоснабжения, подготавливают служебные и бытовые помещения, вспо­могательные цеха (механические мастерские), склады и т. д.

Конструкция скважины

Забурку и бурение производят в соответствии с заранее разрабо­танной конструкцией скважины. При разработке последней стремятся по возможности упростить ее, т.е. использовать как можно меньше колонн обсадных труб и вести бурение коронками минимально допустимого диаметра. Такие мероприятия позволяют сократить расход труб и породоразрушающих инструментов, применять более легкие буровые агрегаты и т. д. Однако во всех случаях первейшей задачей яв­ляется обеспечение необходимого выхода керна, особенно по толще полезного ис­копаемого. Поэтому разработка конструкции скважины начинается с определения конечного диаметра. На конструкцию скважины влияют физико-механические свойства проходимых пород, вид породоразрушающих инструментов, цели разведочного бурения. Для твердосплавного и дробового бурения принят конечный диаметр скважин 76—93 мм, для алмазного — 59, 46 и даже 36 мм (последние для подземного бурения). Эти же диаметры применяются и при твердосплавном бу­рении, если оно чередуется с алмазным.

Всегда следует помнить основное правило: чем меньше диаметр скважины, тем успешнее бурение. Для Донбасса типичной считается следующая конструк­ция: на глубину до 80—100 м бурение ведут коронкой (долотом) диа­метром 132 мм; этот интервал крепят трубами диаметром 89 или 108 мм; углубку до проектной глубины (1200—1500 м) ведут коронками диаметром 93 мм. В последнее время успешно начали применять твердосплавные и алмазные корон­ки диаметром 76 мм.

При бурении твердых пород алмазами также стараются проходить скважину в основном коронками одного диаметра (одноступенчатая конструкция скважины).

Процесс бурения

Забурку скважины обычно производят твердосплавной коронкой (долотом). Буровой снаряд состоит из коронки (долота), короткой (0,5 м) колонковой трубы (более длинная труба не помещается под шпинделем станка), переходника и бурильной трубы, закрепляемой в шпинделе. Если бурение с самого начала ведут с промывкой, на верхний конец бурильной трубы навинчивают сальник. Если с поверхности залегают мягкие породы, во избежание размыва устья скважины первые 1—3 м бурят без промывки и устанавливают направляющую трубу. Затем переходят на бурение с промывкой или продувкой. Если и ниже располагаются мягкие породы, бурение продолжают твердосплавной коронкой (долотом). В каждом случае породоразрушающий инструмент подбирают с учетом физико-механических свойств пород и геологических условий.

Как правило, верхние участки разреза скважины представлены современными отложениями, легко размывающимися в процессе бурения циркулирующим потоком жидкости. Поэтому перед буре­нием скважины бурят или копают вручную шурф до устойчивых пород (4—8 м) и в него спускают обсадную трубу, называемую направлением. Пространство между обсадной трубой и стенками шурфа заполняют бутовым камнем и заливают цементным раствором. В результате устье скважины надежно укрепляется. Пробурив неустойчивые, мягкие, трещиноватые и кавернозные породы, осложняющие процесс бурения (обычно 50—400 м), пере­крывают и изолируют эти горизонты, для чего в скважину спускают обсадную колонну, состоящую из свинченных стальных труб, а ее затрубное пространство цементируют. Первая обсадная колонна получила название кондуктор.

После спуска кондуктора не всегда удается пробурить скважину до проектной глубины из-за прохождения новых осложняющих го­ризонтов или из-за необходимости перекрытия продуктивных пла­стов, не подлежащих эксплуатации данной скважиной. В таких слу­чаях возникает потребность в спуске и последующем цементирова­нии второй обсадной колонны, называемой промежуточной. При дальнейшем углублении скважины вновь могут встретиться горизонты, подлежащие изоляции. Тогда спускают и цементируют третью обсадную колонну, называемую второй промежуточной ко­лонной.

В очень сложных условиях бурения может быть три и даже четыре промежуточных колонны.

Пробурив скважину до проектной глубины, спускают и цементируют эксплуатационную колонну, предназначенную для подъема нефти или газа от забоя к устью скважины или для нагнетания воды (газа, воздуха) в продуктивный пласт в целях поддержания давления в нем.

После окончания цементировочных работ обвязывают устье скважины и против продуктивного пласта простреливают (перфорируют) эксплуатационную колонну и цементный камень для создания каналов, по которым в процессе эксплуатации нефть (газ) будет поступать в скважину.

Для вызова притока нефти (газа) проводят освоение скважины, сущность которого сводится к тому, чтобы давление столба промы­вочной жидкости, находящейся в эксплуатационной колонне, стало меньше пластового. В результате создавшегося перепада давления нефть (газ) из пласта начинает поступать в скважину и после ком­плекса исследовательских работ скважину сдают в эксплуатацию.