Андрей Смирнов
Время чтения: ~11 мин.
Просмотров: 0

Способы бурения скважин для добычи углеводородов (нефти и газа)

Изучение горизонтальных скважин

Чтобы получать максимальный объём добычи углеводородов следует использовать новые технологии и проводить исследование горизонтальных скважин.

Тщательное их изучение позволяет добиться результатов:

  • увеличить площадь фильтрации;
  • улучшить технологию подземных газовых хранилищ:
  • приумножить интенсивность закачивания в пласт.

Кроме этого, на основе исследований появляется возможность оценить продуктивное использование горизонтальных скважин в разработке месторождений вязкой нефти при умеренной фильтрации и в тех случаях, когда не выходит провести полноценные буровые работы. Недостатком горизонтальных скважин является затратная стоимость их построения.

Технологии не стоят на месте, и если раньше цена горизонтальных скважин была дороже в 8 раз, чем вертикальных, то сейчас разница сократилась в 2 раза. В нефтяной промышленности, используют метод горизонтального бурения.

Как бурят горизонтальные скважины?

Наиболее популярным является механический способ, который направлен на разрушение породы. Этот вид скважин зачастую бурят в породах высоких категорий, но в последнее время и в породах средней твердости.

Способы бурения нефтяных и газовых скважин

Процесс бурения нефтяной скважины  по характеру своего  воздействия на горные  породы бывает:

  • механическим;
  • термическим;
  • физико-химическим;
  • электрическим и так далее.

Конструкция нефтяной скважины

Промышленное освоение месторождений подразумевает использование  только механических способов, в которых используются разные режимы бурения. Все другие способы разбуривания находятся в экспериментальной разработке.

Ударный способ  – это  механическое разрушение горной породы, которые выполняется подвешенным на канате специальным инструментом – долотом. В состав такого бурового комплекса также входят  канатный замок и ударная штанга.  Это устройство подвешивается на канате, который перекинут блок, установленный на буровой мачте. Возвратно-поступательное движение долота обеспечивается специальным  буровым станком. Цилиндрическую форму ствол приобретает вследствие  поворота долота во время работы.

Очистку забоя от разрушенной породы выполняют при помощи желонки, которая напоминает длинное ведро с клапаном на днище. Инструмент вынимают из ствола, опускают желонку, открывают в забое её клапан. Ведро наполняется жидкостью с кусочками породы, клапан закрывается, и полная желонка поднимает на поверхность. Все, можно продолжать бурение.

Вращательный метод основан на погружении долота  в толщу пород с помощью одновременного воздействия на инструмент и вертикальной нагрузки, и  крутящего момента. Вертикальная нагрузка позволяет погрузить долото в  породу,  а  затем, с помощью крутящего момента, долото  скалывает, истирает и дробит горную породу.

Какие бывают скважины?

Основные виды скважин:

  • вертикальные;
  • наклонно-направленные;
  • горизонтальные;
  • многоствольные или многозабойные.

Вертикальной называют скважину, угол отклонения ствола которой от вертикали – не более пяти градусов.

Горизонтальной называют скважину, если угол отклонения от вертикали её ствола приблизительно равен 90 градусов. Однако есть некоторые нюансы этого определения. Поскольку в живой природе редко встречаются «прямые линии», а разрабатываемые пласты чаще всего залегают с некоторым уклоном, то с практической точки зрения бурить строго  горизонтальные  скважины смысла, как правило, нет.

Проще и эффективнее направить ствол вдоль оптимальной траектории залегания. Исходя из этого, можно дать определение горизонтальному типу таких выработок как скважина, которая имеет протяженный ствол, пробуренный максимально близко к направлению  целевого продуктивного пласта с соблюдением оптимального азимута.

Скважины, у которых два и более ствола, называются многоствольные или многозабойные. Их отличие друг от друга – в расположении точки разветвления, в которой от основного стола отходят дополнительные. Если эта точка располагается выше уровня продуктивного горизонта, то этот тип выработки называется многоствольным.  Если эта точка располагается в пределах продуктивного горизонта, то это –  многозабойный тип скважины.

Проще говоря, если основной ствол пробуривают  до  разрабатываемого пласта, а уже внутри него бурятся дополнительные отростки,  то это – многозабойный тип (продуктивный пласт пробивается в одной точке). Все остальные выработки с несколькими стволами относятся к многоствольным (несколько точек пробития пласта). Также такой тип скважин характерен в случаях, когда пласты расположены на разных горизонтах.

Кроме того, бывают еще кустовые скважины. В этом случае несколько стволов расходятся под разными углами и на разную глубину, а их устья находятся близко друг к другу (как посаженный вверх ногами куст).

Способы бурения

Способ буренияОпределение
ВращательныйМеханическое бурение, при котором разрушающее усилие создаётся непрерывным вращением породоразрушающего инструмента с приложением осевой нагрузки.
РоторныйВращательное бурение, при котором буровой снаряд вращается станком с вращателем роторного типа.
ТурбинныйВращательное бурение, при котором породоразрушающий инструмент вращается турбобуром.
ОбъёмныйВращательное бурение, при котором породоразрушающий инструмент вращается винтовым (объёмным) двигателем.
ЭлектробуромВращательное бурение, при котором породоразрушающий инструмент вращается электробуром.
АлмазныйВращательное бурение, при котором горная порода разрушается породоразрушающим инструментом, армированным алмазами.
ТвёрдосплавныйВращательное бурение, при котором горная порода разрушается породоразрушающим инструментом, армированным твёрдыми сплавами.
ДробовойВращательное бурение, при котором горная порода разрушается дробью.
УдарныйМеханическое бурение, при котором разрушающее усилие создаётся воздействием ударов породоразрушающего инструмента.
Ударно-канатныйУдарное бурение, при котором возвратно-поступательное движение, создаваемое станком, передаётся породоразрушающему инструменту канатом.
Ударно-штанговыйУдарное бурение, при котором возвратно-поступательное движение, создаваемое станком, передаётся породоразрушающему инструменту бурильными трубами.
Ударно-вращательныйМеханическое бурение, при котором разрушающее усилие создаётся в результате совместного воздействия ударов и вращения породоразрушающего инструмента.
ГидроударныйУдарно-вращательное бурение, при котором удары сообщаются породоразрушающему инструменту гидроударником.
ВибрационныйМеханическое бурение, при котором внедрение бурового снаряда осуществляется виброударником.
ГидродинамическийБурение, при котором горная порода разрушается высоконапорной струёй жидкости.
ТермическийБурение, при котором горная порода разрушается тепловым воздействием.
ЭлектрофизическийБурение, при котором разрушается горная порода под воздействием сил, возникающих в результате электрического разряда.
ВзрывоударныйБурение, при котором горная порода разрушается под воздействием сил, возникающих в результате взрыва.
ХимическийБурение, при котором горная порода разрушается под действием реагентов, вступающих с ней в химическую реакцию.
С промывкойБурение, при котором продукты разрушения горных пород удаляются потоком промывочной жидкости.
С продувкойБурение, при котором продукты разрушения горных пород удаляются потоком газа.

Советы и рекомендации

Пробурить скважину для воды своими руками трудно и проблематично. Несколько советов и рекомендаций:

  1. Для того чтобы вода в источнике всегда была чистой, нужно обеспечить приток свежего воздуха. Несколько вентиляционных отверстий в верхней части конструкции помогут в этом.
  2. Верхнюю часть стоит оснастить откидным люком. Это позволит быстро осматривать шахту, доставать из нее насосное оборудование.
  3. По окончании буровых работ нужно сделать забор воды и передать ее на анализ в лабораторию. Это позволит выявить содержание и состав примесей в ней. Забор воды на анализ нужно делать спустя некоторое время, а не непосредственно после окончания бурения.
  4. Улучшить качество воды можно с помощью установки фильтровального оборудования.

Технологии и методики бурения на воду различны и имеют собственную специфику. Перед началом буровых работ нужно собрать необходимые данные, запастись инструментом и оборудованием. Желательно приобрести базовые навыки.

Особенности бурения горизонтальных скважин

В нефтяной отрасли для достижения нужного слоя в породе, которая подвергается бурению, используют 2 основные технологии:

  1. Многоствольное бурение. Увеличивает дренажную зону и образующаяся скважина заменяет несколько «обычных» и снижает затраты на проведение работы.
  2. Роторное бурение. Применяется при автоматическом управлении процессом. Данный метод эффективный, но дорогостоящий, поэтому многие компании продолжают бурить традиционным способом.

Скважины могут быть вертикальными, горизонтальными и наклонными. Наклонные скважины появляются естественным и искусственным способами.

Бурение горизонтально-направленных скважин – отдельная технология наклонного бурения, которая используется для увеличения нефтеотдачи при первом же освоении земли. Она имеет перспективное направление, ведь коэффициент добычи углеводородов вырастает, а затраты сокращаются из-за уменьшения сетки бурения.

Бурение наклонно-направленных и горизонтальных скважин производится по специальным профилям, которые могут меняться, но при этом ствол скважины должен оставаться вертикальным.

Увеличение объёмов ствола вызвало необходимость разработки новых технологий.

Сейчас разработка новых месторождений ведется с помощью горизонтальных многозабойных скважин. Эту технологию, по праву, можно считать передовой в нефтедобывающей промышленности.

Бурение многозабойных горизонтально разветвленных скважин ускоряет изучение новых нефтегазовых месторождений, умножает нефтегазоотдачу пластов, уменьшает материальные вложения.

Бурение многозабойных горизонтально разветвленных скважин применяется в таких случаях:

  • при отклонении ствола от зоны разрыва пласта;
  • при необходимости повторного бурения нижней части ствола в рабочей скважине;
  • когда производят бурение наклонных и горизонтальных скважин;
  • для дегазации угольного пласта;
  • при вскрытии продуктивных пластов.

С помощью разветвленных скважин в технологии направленного бурения решаются приоритетные задачи освоения месторождений:

  • разработка нефтяных недр земли с низкими коллекторскими свойствами продуктивного пласта;
  • уменьшение числа скважин, необходимых для разработки локаций нефти и газа;
  • добыча высоковязкой нефти с большой глубины.

Многозабойное бурение развивается стремительными темпами. Его суть состоит в том, что из базового ствола скважины с определенной глубины проводят один или несколько стволов, а значит, ствол может неоднократно использоваться.

Первая многозабойная скважина была сделана в 1953 году недалеко от Башкортостана.

Виды и классификация нефтяных буровых установок

Различают несколько типов классификаций нефтяных комплексов, в основе которых определен важный критерий установки.

Конструкция

По конструкционным особенностям машины различаются между собой. Это объясняется тем, что определенный тип машины применяется только для узкого вида работ. По конструкции оборудование бывает:

  • Мачтовые (механическая часть располагается на двух опорах).
  • Башенные (имеет 4 механизма опоры, нагрузка на каждый из них распределяется равномерно).

Башенный тип сооружения нефтепромышленности

Как правило, башенные агрегаты отличаются большими размерами, а также высокой производительностью работ.

Способ перемещения

Буровое оборудование имеет различия и по способу перемещения. Эти особенности очень важны для работ на разных типах местности. Буровые агрегаты по критерию перемещения делят:

  • передвижные;
  • стационарные.

Мобильная Буровая Установка ZJ-30

Передвижные нефтяные буровые установки незаменимы при разведывательных мероприятиях, а также изучения состава местности. С помощью них специалисты берут пробы на проведение различных исследований. Стационарные же модели необходимы для добычи материала.

Место размещения

Добыча полезных ископаемых может проводиться на любой местности, независимо от того, твердая это поверхность или водоем. Основываясь на данные критерии, буровые установки разделяют на:

  • наземные;
  • морские (фиксация осуществляется на дно).

Нефтяные месторождения могут располагаться в любом месте, к тому же ее количество не зависит от того, находится она на твердой поверхности или в воде. Поэтому машины могут выкачивать нефть при любых условиях.

Морские нефтяные буровые установки

Способ бурения

Чтобы пробурить скважины, используют различные типы бурения. В зависимости от этого нефтяные установки разделяются:

Схема процесса бурения скважины на нефть

  • Вращательное бурение (работы осуществляются за счет вращательного движения специального конструктивного элемента машины).
  • Вращательно-ударное бурение (для получения скважины используется определенная сила удара, после чего элемент установки начинает вращательное движение).
  • Ударное (бурение проводится за счет удара элемента о поверхность местности).
  • Бурение вибрацией.
  • Огнеструйное бурение.

В последнее время разработан новый вид бурового оборудования, с помощью которого образование скважины происходит за счет разрядно-импульсного бурения.

К тому же нефтяные вышки могут работать от электрического, электрогидравлического или дизельного привода.

Стоимость бурения нефтяной скважины

Мы вкратце поговорили о способах и целях бурения нефтяных скважин, но многим интересен такой вопрос: сколько стоит нефтяная скважина?

Скажем сразу – совсем недешево. Стоимость бурения и обустройства такой горной выработки зависит от большого числа самых разных факторов, к которым относятся:

  • необходимая глубина бурения;
  • характеристики проходимых пород;
  • количество и размеры осадных колонн и, соответственно, количество приобретаемых обсадных труб;
  • существующая инфраструктура, которую зачастую приходится создавать с нуля;
  • сроки, за которые необходимо выполнить весь объем работ.

Если говорить конкретно о суммах, то они таковы: в Западной Сибири стоимость одного погонного метра бурения составляет от 380 до 385-ти долларов США у отечественных подрядчиков, и от 500 до 540 американских долларов – у зарубежных.

Это если работают российские подрядные организации. Цены у иностранных буровиков на туже скважину начинаются от 3 миллионов 300 тысяч $USA.

Список используемой литературы:

  • Нефть и Нефтепродукты — Википедия
  • Хаустов, А. П. Охрана окружающей среды при добыче нефти/ Хаустов, А. П., Редина, М. М. Издательство: «Дело», 2006. 552 с.
  • Алекперов, В.Ю. Нефть России: прошлое, настоящее и будущее /Алекперов В.Ю. М.: Креативная экономика, 2011. – 432 с.
  • Издательство: «Нефть и газ», 2006. 352 с. Сургутнефтегаз.

Российская Федерация – OP-11

Начиная с 2003-го года началась целая серия работ по сверхглубокому бурению в рамках проекта «Сахалин-1».

В 2011-ом году  компанией Exxon Neftegas была пробурена самая глубокая нефтяная скважина в мире – 12 245 метров, причем – всего да 60 дней.

Однако, на этом рекорды не закончились.

Её разработкой занималась российская компания НК «Роснефть», входящая  в  консорциум проекта «Сахалин-1». Эта скважина была разработана на месторождении  под названием Чайво. Для её бурения использовалась суперсовременная буровая платформа «Орлан».

Также отметим глубину по стволу сооруженной в  2013-ом году в рамках этого же проекта  скважины под номером  Z-43,  значение которой достигло отметки  12 450 метров. В том же году  этот рекорд был побита на Чайвинском месторождении – длина ствола  Z-42 достигла 12 700 метров, а длина горизонтального участка –  11 739 метров.

В  2014-ом была закончена проходка выработки  Z-40 (шельфовое месторождение Чайво), которая до О-14 была самой длинной по стволу скважиной в мире – 13 000 метров,  а также обладала самым длинным горизонтальным участком – 12 130 м.

Другими словами, к настоящему времени 8-мь из 10-ти самых протяженных в мире скважин находится на месторождениях проекта  «Сахалин-1».

Кольская сверхглубокая скважина

Месторождение под названием Чайво является одним из трех, разрабатываемых консорциумом на Сахалине. Оно расположено на северо-востоке от берегов острова Сахалин.   Глубина морского дна в этом районе варьируется от  14-ти до 30-ти м, Месторождение ввели в эксплуатацию еще в 2005-ом году.

Вообще международный шельфовый проект «Сахалин-1» объединяет интересы нескольких крупных мировых корпораций. В него включено три месторождения, расположенных на морском шельфе Одопту,  Чайво и Аркутун-Даги. По оценкам специалистов, суммарные доступные запасы углеводородов здесь составляют  порядка  236-ти миллионов тонн нефти и почти 487 миллиардов  кубических метров природного газа. Месторождение Чайво ввели в эксплуатацию (как мы уже сказали выше) в 2005-ом, месторождение Одопту – в 2010-ом, а в самом начале  2015-го была начата разработка месторождения Аркутун-Даги.

За все время существования проекта удалось добыть около 70-ти  миллионов тонн  нефти и 16 миллиардов кубических метров природного газа. В настоящее время проект столкнулся с некоторыми трудностями, связанными к колебаниями нефтяных котировок, однако члены консорциума подтвердили свою заинтересованность в дальнейшей работе.

Список используемой литературы:

  • Нефть и Нефтепродукты — Википедия
  • Хаустов, А. П. Охрана окружающей среды при добыче нефти/ Хаустов, А. П., Редина, М. М. Издательство: «Дело», 2006. 552 с.
  • Алекперов, В.Ю. Нефть России: прошлое, настоящее и будущее /Алекперов В.Ю. М.: Креативная экономика, 2011. – 432 с.
  • Издательство: «Нефть и газ», 2006. 352 с. Сургутнефтегаз.
  • Экономидес, М. Цвет нефти. Крупнейший мировой бизнес: история, деньги и политика/ Экономидес М., Олини Р. Издательство: «Олимп-Бизнес», 2004. 256 с.
  • Эрих В.Н. Химия нефти и газа. — Л.: Химия, 1966. — 280 с. — 15 000 экз.
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Степан Волков
Наш эксперт
Написано статей
141
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации