Організація процесу буріння та кріплення свердловини

Після закінчення вежомонтажних робіт на буровій проводять підготовчі роботи до проходки стовбура свердловини, які включають оснастку талевої системи, підвіску ключів, установлення та перевірку роботи об’єктів малої механізації, буріння та кріплення шурфа і т.д. Залежно від прийнятої організації праці на конкретному підприємстві ці роботи може виконувати бурова бригада або спеціалізована підготовча бригада.

Буріння стовбура свердловини здійснює бурова бригада, кількісний склад якої визначається особливостями техніки, технології, глибиною буріння та особливостями технічного обслуговування. Буріння свердловини складається із різноманітних в технологічному відношенні процесів: процесу руйнування гірських порід; спуско-підйомних операцій, пов’язаних із зміною долота та нарощуванням бурильної колони, зміною турбобура та обважнених бурильних труб ; різних допоміжних процесів (промивання свердловин, підготовка до геофізичних досліджень та ін.).

Основні витрати часу припадають на процес механічного буріння та спуско-підйомних операцій, тривалість якого значною мірою залежить від режиму буріння. Найтрудомісткішими процесами при бурінні свердловин є спуско-підйомні операції. На них витрачається значно більше часу, ніж на безпосереднє руйнування порід. Проблему їх полегшення та прискорення потрібно вирішувати на основі оснащення бурової належними елементами механізації та автоматизації.

Процес кріплення свердловин передбачає проведення цілого комплексу робіт, основними з яких є спуск обсадних труб та цементування свердловин. Роботи щодо спуску обсадних колон проводить бурова бригада. Роботи з цементування виконують спеціалізовані бригади, що входять до складу тампонажних цехів.

Крім основних робочих процесів при будівництві свердловин проводяться різні допоміжні процеси, на частку яких припадає до 20% загального балансу часу буріння та кріплення свердловин. До них відносять промивання свердловин, вимірні роботи, зміну турбобурів та доліт та інші підготовчо-заключні роботи. Електрометричні роботи в процесі проходки свердловин виконують спеціалізовані промислово-геофізичні загони.

Ремонтні роботи в процесі буріння виконують спеціалізовані ремонтні бригади із складу прокатно-ремонтних цехів.

Організація робіт з випробування свердловин. Випробування свердловин на продуктивність - завершальний етап циклу спорудження свердловин, який визначає результати та ефективність проведення усіх попередніх робіт. До процесу випробування свердловин входять:

монтаж і демонтаж спеціальних установок для випробування;

обладнання гирла свердловини;

спуск насосно-компресорних труб;

перфорація обсадних колон і цементу;

виклик припливу та дослідження продуктивного горизонту;

ремонтно-ізоляційні роботи з перекриття пластових вод;

роботи з інтенсифікації припливу.

Організаційні форми проведення робіт з випробування свердловин неоднакові. Випробування свердловин на продуктивність здійснюють як бурові бригади, так і спеціалізовані бригади з випробування. Перфорацією свердловин займаються геофізичні партії.

Роботи з випробування свердловин проводяться зазвичай у дві зміни. На бурових підприємствах із значним обсягом робіт організуються спеціалізовані цехи з випробування свердловин.

Залежно від конкретних виробничих умов на практиці використовують декілька різних варіантів організації робіт зі спорудження свердловин.

1. Варіант, що базується на максимальному використанні переваг принципу розподілу та кооперації праці. Для цього весь виробничий процес спорудження свердловини ділиться на п’ять часткових процесів, які виконуються такими спеціалізованими бригадами: вежомонтажною, пусконалагоджувальною, буровою, бригадою з випробування та підготовки свердловин до здачі замовникові. При цьому бурова бригада зайнята тільки роботами з проходки свердловини та її кріплення і це забезпечує максимальну продуктивність роботи бурових бригад. Однак цей варіант має два істотні недоліки. По-перше, створення спеціалізованих бригад з некратним ритмом роботи потребує значного фронту робіт, а це не завжди можливо, і тому між окремими елементами циклу можуть виникати досить великі простої, і, по-друге, різні цілі, які стоять перед спеціалізованими бригадами, не сприяють скороченню тривалості циклу спорудження свердловин. В чистому вигляді використання даного варіанта досить обмежене. З метою поліпшення використання бурового обладнання буровій бригаді доручають виконувати роботи з випробування свердловин, однак при цьому зайнятість бурової бригади своїми прямими обов’язками знижується. Повна реалізація цього варіанта можлива тільки за умови, що на буровому підприємстві є всі виробничі спеціалізовані підрозділи і широкий фронт бурових робіт.

2. Особливість другого варіанта полягає в тому. що бурова бригада разом з вежомонтажною бере участь в монтажно-демонтажних роботах, готовить бурову до пуску, бурить свердловину а після випробування експлуатаційної колони на герметичність, передає її в цех освоєння. За таких умов за буровою бригадою закріпляється один комплект бурового обладнання та інструмента.

Такий варіант організації виробничого процесу забезпечує значне підвищення використання бурового обладнання і хоч при цьому дещо знижується рівень спеціалізації та продуктивність бурової бригади, але в порівнянні із першим варіантом загальна тривалість циклу значно скорочується в результаті зменшення простоїв, пов’язаних з випробувальними роботами. Перевага другого варіанта полягає ще й в тому, що є можливість суміщати монтажні та демонтажні роботи в часі (демонтаж пробуреної свердловини і монтаж нової здійснюється одночасно) та реалізувати цим самим принцип паралельності. Останнє буде можливим тільки за високої транспортабельності та монтажоздатності бурових установок і тому цей варіант найбільш ефективний при бурінні розвідувальних свердловин з використання пересувних бурових агрегатів.

3. Варіант передбачає створення комплексної бригади за участю вежомонтажників та буровиків в складі 5-6 вахт, з яких 4 вахти будуть вести буріння та кріплення свердловин, а 1-2 вахти виконуватимуть решту видів робіт. При цьому кількість додаткових вахт буде залежати від трудомісткості всіх підготовчо-заключник операцій.

Цей варіант передбачає виконання певних робіт паралельно і з цією метою за бригадою закріплюють два комплекти бурового обладнання. Найкращий ефект цей варіант дає в тих випадках, коли об’єкти буріння розміщені на значній відстані від бази. Слід, однак, зазначити, що в даному випадку укрупнену бригаду необхідно додатково поповнити слюсарем та електриком.

Створення таких бригад особливих труднощів не складає, оскільки звичайна бурова бригада складається із 4 вахт і її слід тільки доповнити додатковими вахтами на чолі з буровим майстром.

Даний варіант може бути реалізований при бурінні розвідувальних або експлуатаційних свердловин, але за умови, що свердловини є досить схожими щодо конструкції та умов проходки.

4. Для даного варіанта характерно те, що всі часткові процеси виконує бурова бригада. Він дечим нагадує другий варіант, але на відміну від нього всі роботи виконує тільки бурова бригада без вежомонтажників. Головною умовою раціонального використання цього організаційного варіанта є висока монтажоздатність і транспортабельність бурових установок, а також стандартизація монтажних схем. При цьому варіанті за комплексною буровою бригадою закріплюється один комплект бурового обладнання та бурильного інструменту. В окремих випадках склад бригади за необхідності може поповнюватись за рахунок спеціалістів монтажників.

Важливою перевагою даного варіанта порівняно з другим є можливість суміщення деяких робіт на пробуреній та новій свердловині (наприклад, очікування тужавіння цементу та підготовка до демонтажу обладнання). Демонтаж і монтаж обладнання може продовжуватись і в ході випробувальних робіт.

В зв’язку з тим, що всі функції виконує одна бурова бригада, значно спрощується виробнича структура підприємства. За одних і тих же відносно незмінних умов ефективність практичного використання даного варіанта буде визначатися зайнятістю бурових бригад на випробуванні свердловин та вежомонтажних роботах.

Цей варіант може мати на практиці ще одну різновидність, яка використовується при бурінні глибоких свердловин з використанням бурових установок високої вантажопідйомності (200 тон і вище) та 53 метрових баштових веж, монтаж і демонтаж яких потребує значних витрат часу і спеціальних знань. При цьому всі роботи з будівництва і монтажу бурових ділять на три етапи. Перший - включає підготовчо-будівельні роботи, другий - підготовчо-монтажні роботи, третій - перевезення обладнання та його монтаж на блочних основах. При даному різновиді організації виробничого процесу широко використовується принцип розподілу та кооперації праці.

Мета даного різновиду досягається за умови, що трудомісткість монтажно-демонтажних робіт, які виконуються буровими бригадами, буде зведена до мінімуму.

При практичному здійсненні даної різновидності організації процесу спорудження свердловин бурові підприємства замість резерву дорогих установок повинні мати тільки резерв веж з комплектом блочних основ, необхідних для проведення будівельно-монтажних робіт з певним випередженням.

Хоч наведені вище варіанти організації процесу спорудження свердловин дещо відрізняються один від одного, всі вони можуть бути поділені на дві групи за ознакою, чи займається бурова бригада роботами з випробування. Це пов’язано з тим, що роботи з випробування, які проводяться із стаціонарної бурової установки буровою бригадою, коштують дорожче, ніж роботи, виконані спеціальною бригадою, що оснащена пересувними агрегатами. Однак при цьому час на проведення робіт за рахунок нижчих технічних характеристик пересувних агрегатів зростає. Питання управління цим процесом зводиться до вибору варіанта з мінімальними сумарними витратами. Для вирішення цієї задачі можна використати формулу, запропоновану В.І. Міщенко для визначення тривалості випробування⁷

, (5.51)

де - тривалість випробування, в межах якої проведення робіт з випробування буровими бригадами з бурових установок економічно доцільне; - тривалість монтажу та демонтажу установки для випробування свердловин; - добова собівартість експлуатації бурової установки; - добова собівартість експлуатації установки для випробування свердловин; - коефіцієнт збільшення витрат часу на випробування при використанні пересувних агрегатів; - коефіцієнт збільшення добової собівартості робіт при випробуванні з пересувних агрегатів.

Із наведеної формули видно, що випробування свердловин спеціалізованими бригадами, що оснащені пересувними агрегатами, замість випробування свердловин буровими бригадами з бурових установок економічно виправдане тільки при

. (5.52)

Ця рівність являє собою граничну умову при вирішенні даного питання.