долота
advertisement
Бурение нефтяных и газовых скважин (Технология бурения, буровой инструмент) Вафин Р.Ф., кафедра геологии нефти и газа КГУ При бурении нефтяных и газовых скважин разрушение горной породы производится механическим способом при помощи ПРИ (долота) Долото проникает в породу и разрушает ее вследствие двунаправленного перемещения: • поступательного сверху вниз под действием нагрузки на долото, создаваемой массой нижней части колонны бурильных труб (эта нагрузка называется осевой нагрузкой) • вращательного, осуществляемого забойным двигателем или ротором посредством бурильных труб Вафин Р.Ф., кафедра геологии нефти и газа КГУ По способу разрушения горной породы долота подразделяются • Резание – осуществляется ЛОПАСТНЫМИ ДОЛОТАМИ • Скалывание – происходит при использовании ЛОПАСТНЫХ ИЛИ ШАРОШЕЧНЫХ ДОЛОТ • Дробление – может осуществляться только ШАРОШЕЧНЫМИ ДОЛОТАМИ • Истирания и резания – такое сочетание наблюдается при использовании АЛМАЗНЫХ ДОЛОТ Вафин Р.Ф., кафедра геологии нефти и газа КГУ Схемы разрушения горной породы на забое скважины резание истирание дробление Вафин Р.Ф., кафедра геологии нефти и газа КГУ Инструмент для бурения скважин на нефть и газ Вафин Р.Ф., кафедра геологии нефти и газа КГУ Породоразрушающий инструмент (ПРИ) • ПРИ режуще-скалывающего действия, предназначены для разбуривания вязких и пластичных пород небольшой твердости (вязких глин, глинистых сланцев и др.) и малоабразивных. • ПРИ дробяще-скалывающего действия, предназначенные для разбуривания неабразивных и абразивных пород средней твердости, твердых, крепких и очень крепких пород. • ПРИ истирающе-режущего действия, предназначенные для бурения в породах средней твердости, а также при чередовании высокопластичных маловязких пород с породами средней твердости и даже твердыми Вафин Р.Ф., кафедра геологии нефти и газа КГУ По назначению весь ПРИ можно разделить также на три группы • Для бурения сплошным забоем (без отбора керна) – буровые долота • Для бурения по кольцевому забою (с отбором керна) – бурголовки • Для специальных работ в пробуренной скважине (выравнивание и расширение ствола) и в обсадной колонне (разбуривание цементного камня ) и т.д.) Вафин Р.Ф., кафедра геологии нефти и газа КГУ По материалу породоразрушающих элементов ПРИ делится на четыре группы: • Со стальным вооружением • С твердосплавным вооружением • С алмазным вооружением • С алмазно-твердосплавным вооружением Вафин Р.Ф., кафедра геологии нефти и газа КГУ По конструктивному исполнению ПРИ делится на три группы • Лопастной • Шарошечный • Секторный Долота независимо от их назначения, конструкции и типа нормализованы по диаметрам Вафин Р.Ф., кафедра геологии нефти и газа КГУ Лопастные долота Лопастные долота в зависимости от конструкции и оснащенности твердым сплавом предназначаются для бурения мягких и средней твердости пород Двухлопостное долото Вафин Р.Ф., кафедра геологии нефти и газа КГУ Лопастные долота Шестилопастное долото Пикообразное долото У шестилопастных долот три лопасти имеют нормальную высоту, а три – укороченную (лопасти по высоте чередуются) Вафин Р.Ф., кафедра геологии нефти и газа КГУ ШАРОШЕЧНЫЕ ДОЛОТА Преимущества шарошечных долот • Площадь контакта шарошечных долот с забоем значительно меньше, что значительно повышает эффективность бурения. • Шарошки долота перекатываются по забою в отличие от лезвий лопастного долота, скользящих по нему, вследствие чего интенсивность износа шарошек значительно меньше, чем интенсивность износа лезвий лопастных долот. •Вследствие перекатывания шарошек по забою, крутящий момент, потребляемый долотом, сравнительно невелик, поэтому опасность заклинивания шарошечного долота сводится к минимуму Вафин Р.Ф., кафедра геологии нефти и газа КГУ ШАРОШЕЧНЫЕ ДОЛОТА одношарошечное долото двухшарошечное долото трехшарошечное долото Вафин Р.Ф., кафедра геологии нефти и газа КГУ ШАРОШЕЧНЫЕ ДОЛОТА По конструкции промывочных устройств долота делятся на проточные (обычные) и струйные (гидромониторные) В гидромониторных долотах струя бурового раствора достигает поверхности забоя, что дает возможность использовать гидромониторный эффект В обычных долотах буровой раствор, протекая через промывочные отверстия, омывает шарошки (лопасти) и только частично достигает поверхности забоя Обычная промывка Гидромониторная промывка Вафин Р.Ф., кафедра геологии нефти и газа КГУ СЕКТОРНЫЕ (АЛМАЗНЫЕ) ДОЛОТА Алмазные долота предназначены для бурения вертикальных, наклонно-направленных скважин при прохождении песчаников, доломитов, известняков и других пород, в которых эффективность применения шарошечных долот резко снижается Вафин Р.Ф., кафедра геологии нефти и газа КГУ СЕКТОРНЫЕ (АЛМАЗНЫЕ) ДОЛОТА Вафин Р.Ф., кафедра геологии нефти и газа КГУ Снаряды для колонкового бурения Вафин Р.Ф., кафедра геологии нефти и газа КГУ Бурильные головки для колонкового бурения Вафин Р.Ф., кафедра геологии нефти и газа КГУ БУРИЛЬНАЯ КОЛОННА БК предназначена для следующих целей: • передачи вращения от ротора к долоту; • передачи крутящего момента забойного двигателя; • подвода бурового раствора к ПРИ и забою скважины; • создания нагрузки на долото; • подъема и спуска долота; • проведения вспомогательных работ (расширение и промывка скважины, испытание пластов, ловильные работы и др.). Вафин Р.Ф., кафедра геологии нефти и газа КГУ БУРИЛЬНЫЕ ВЕДУЩИЕ ТРУБЫ Бурильные ведущие трубы представляют собой толстостенную трубу, имеющую в сечении квадратную, шестигранную или крестообразную форму с концентрично расположенным круглым или квадратным отверстием для прохода бурового раствора Вафин Р.Ф., кафедра геологии нефти и газа КГУ БУРИЛЬНЫЕ ВЕДУЩИЕ ТРУБЫ Наиболее распространены ведущие трубы с квадратным (рис. а) сечением. Шестигранные (рис. б) и крестообразные (рис. в) ведущие трубы применяются редко Размеры ведущих бурильных труб (по стороне квадрата): 65, 80, 115, 140 и 155 мм. Вафин Р.Ф., кафедра геологии нефти и газа КГУ БУРИЛЬНЫЕ ТРУБЫ Бурильные трубы и соединительные муфты к ним изготовляются следующих размеров (условный наружный диаметр): 60, 73, 89, 102, 114, 127, 140 и 168 мм Толщина стенки от 7 до 11 мм Трубы выполняются длиной 6 м; 8 м; 11,5 м (диаметром 60 – 102 мм) и длиной 11,5 м (диаметром 114 – 168 мм). Вафин Р.Ф., кафедра геологии нефти и газа КГУ БУРИЛЬНАЯ КОЛОННА Утяжеленные бурильные трубы (УБТ) Предназначены для установки в нижнюю часть бурильной колонны с целью увеличения ее жесткости, большей устойчивости и передачи нагрузки на долото Вафин Р.Ф., кафедра геологии нефти и газа КГУ БУРИЛЬНАЯ КОЛОННА Утяжеленные бурильные трубы (УБТ) Комплект утяжеленных труб состоит из одной наддолотной трубы, имеющей на обоих концах внутреннюю замковую резьбу, и промежуточных труб, снабженных на верхнем конце внутренней замковой резьбой, а на нижнем— наружной Поставляют УБТ диаметром 146, 178 и 203 мм; диаметром 73 и 89 мм; диаметром 219 и 245; диаметром 95 и 108 мм Вафин Р.Ф., кафедра геологии нефти и газа КГУ БУРИЛЬНАЯ КОЛОННА Утяжеленные бурильные трубы (УБТ) Недостатки УБТ • Большая поверхность соприкосновения со стенками скважины при нецентральном их положении. • Повышенная опасность затяжек и прихватов инструмента, большая мощность на трение при вращении. Вафин Р.Ф., кафедра геологии нефти и газа КГУ Бурение нефтяных и газовых скважин Буровые растворы Вафин Р.Ф., кафедра геологии нефти и газа КГУ Буровые растворы Внешние факторы влияющие на выбор бурового раствора: Геологические: • физико-механические свойства разбуриваемых горных пород; • степень и состав минерализации подземных (поровых) вод; • градиент пластового давления; • геотермический градиент и др. Вафин Р.Ф., кафедра геологии нефти и газа КГУ Буровые растворы Внешние факторы влияющие на выбор бурового раствора: Технические: • способ бурения; • глубина и диаметр скважины; • зенитный и азимутальный углы скважины; • зазор между бурильными трубами и стенками скважины. Вафин Р.Ф., кафедра геологии нефти и газа КГУ Буровые растворы Внешние факторы влияющие на выбор бурового раствора: Технологические: • параметры режима бурения; • тип породоразрушающего инструмента; • механическая скорость бурения; • величина проходки за рейс и др. Вафин Р.Ф., кафедра геологии нефти и газа КГУ Буровые растворы На качество бурового раствора в процессе бурения влияют: • выбуренные породы; • пластовые флюиды; • температура; • давление и др. Вафин Р.Ф., кафедра геологии нефти и газа КГУ Буровые растворы В такой много альтернативной ситуации специалисты по буровым растворам вынуждены решать проблему выбора бурового раствора !!! Вафин Р.Ф., кафедра геологии нефти и газа КГУ ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ТИПА БУРОВОГО РАСТВОРА Вафин Р.Ф., кафедра геологии нефти и газа КГУ Буровые растворы Создание нормативной документации Оценка экологической безопасности ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ Анализ геологотехнических условий Формулирование требований к буровым растворам Аналитический подбор оптимальной рецептуры Изучение конъюнктуры рынка Анализ имеющегося опыта Вафин Р.Ф., кафедра геологии нефти и газа КГУ Буровые растворы Выбору типа, компонентного и долевого состава бурового раствора должны в обязательном порядке предшествовать лабораторные испытания, которые должны охватывать как оценку качества материалов для приготовления буровых растворов, так и оценку качества самих растворов. Вафин Р.Ф., кафедра геологии нефти и газа КГУ Функции бурового раствора Вафин Р.Ф., кафедра геологии нефти и газа КГУ Функции бурового раствора: Удаление продуктов разрушения из скважины; Охлаждение ПРИ и бурильных труб; Удержание частиц выбуренной породы во взвешенном состоянии; Создание давления на стенки скважины предупреждения водо-, нефте-, газопроявлений; для Оказание физико-химического воздействия на стенки скважины, предупреждая их обрушение; Обеспечение сохранения проницаемости пласта. Передача энергии гидравлическому забойному двигателю. Вафин Р.Ф., кафедра геологии нефти и газа КГУ Классификация буровых растворов Буровой раствор на водной основе (глинистые растворы, вода, буровые растворы с низкой концентрацией твердой фазы – полимерглинистые и безглинистые и т.п.; Буровые растворы на неводной основе (растворы на у.в. основе, дегазированная нефть и нефтепродукты; Газообразные и аэрированные буровые растворы. Вафин Р.Ф., кафедра геологии нефти и газа КГУ Классификация буровых растворов По назначению буровые растворы подразделяются на: Для нормальных геологических условий бурения (вода, некоторые водные растворы, нормальные глинистые растворы); Для осложненных геологических условий бурения. Свойства бурового раствора Вафин Р.Ф., кафедра геологии нефти и газа КГУ
