Описание и конструкция нефтегазовых скважин

 

Скважиной называется цилиндрическая горная выработка, сооружаемая без доступа в нее человека и имеющая диаметр во много раз меньше ее длины.

Верхняя часть скважины называется устьем, дно – забоем, боковая поверхность – стенкой, а пространство, ограниченное стенкой – стволом скважины. Длина скважины – это расстояние от устья забоя по оси ствола, а глубина – проекция длины на вертикальную ось.

Элементы конструкции скважины (Рисунок 1 представлен ниже): устье скважины лежит в зоне легкоразмываемых пород, поэтому начальный участок (l) укрепляют – бурят шурф, устанавливают в него трубу, пространство между стенками шурфа и трубой заполняют бутовым камнем и заливают цементным раствором. Ниже расположенные участки скважины – цилиндрические. Участок (ll) бурится участок на глубину от 50 до 400 м (диаметром до 900 мм), который закрепляют обсадной трубой (1), состоящей из свинченных стальных труб. Затрубное пространство кондуктора цементируют. С помощью кондуктора изолируют неустойчивые, мягкие и трещиноватые породы, осложняющие процесс бурения. После установки кондуктора не всегда удается пробурить скважину до проектной глубины из-за прохождения новых осложняющихся горизонтов или из-за необходимости перекрытия продуктивных пластов, которые не планируется эксплуатировать данной скважиной. В таких случаях устанавливают и цементируют еще одну колонну (lll) – промежуточную. Если продуктивный пласт, для разработки которого предназначена скважина, залегает очень глубоко, то количество промежуточных колонн может быть больше одной. Последний участок (lV) скважины закрепляют эксплуатационной колонной. Она предназначена для подъема нефти и газа от забоя к устью скважины или для нагнетания воды (газа) в продуктивный пласт с целью поддержания давления в нем. Во избежание перетоков нефти и газа в вышележащие горизонты, пространство между стенкой эксплуатационной колонны и стенкой скважины заполняют цементным раствором.

 

Рисунок 1 – Элементы конструкции скважины:
1– Обсадные трубы; 2 – Цементный камень; 3 – Пласт; 4 – Перфорация в обсадной трубе и цементном камне; l – Направление; ll – Кондуктор; lll – Промежуточная колонна; lV – Эксплуатационная колонна

 

В состав буровой установки входят:

- буровая вышка;

- оборудование для механизации спуско-подъемных операций;

- наземное оборудование, используемое при бурении;

- силовой привод;

- циркуляционная система бурового раствора;

- привышечные сооружения.

Рисунок 2 – Буровая установка:
1 – Долото; 2 – Наддолотная утяжеленная бурильная труба; 3 – Переводник;
4 – Центратор; 5 – Муфтовый переводник; 6,7 – Утяжеленные бурильные трубы;
8,15 – Переводник; 9 – Предохранительное кольцо; 10 – Бурильные трубы;
11 – Предохранительный переходник; 12,14 – Переводники штанговые (нижний и верхний); 13 – Ведущая труба; 16 – Вертлюг; 17 – Стояк; 18 – Шланг; 19 – Крюк;
20 – Талевый блок; 21 – Вышка; 22 – Кронблок; 23 – Редуктор; 24 – Лебедка; 25 – Ротор; 26 – Шламоотделитель; 27 – Буровой насос

При поисках, разведке и разработке нефтяных и газовых месторождений бурят опорные, параметрические, структурные, поисковые разведочные, эксплуатационные, нагнетательные, наблюдательные и другие скважины:

- опорные скважины. Закладываются в районах, не исследованных бурением, и служат для изучения состава и возраста слагающих пород;

- параметрические скважины. Закладываются в относительно изученных районах с целью уточнения их геологического строения и перспектив нефтегазоносности;

- структурные скважины. Бурятся для выявления перспективных площадей и их подготовки к поисково-разведочному бурению;

- поисковые скважины. Бурят с целью открытия новых промышленных залежей нефти и газа;

- разведочные скважины. Бурятся на площадях с установленной промышленной нефтегазоносностью для изучения размеров и строения залежи, получения необходимых исходных данных для подсчета запасов нефти и газа, а также проектирования ее разработки;

- эксплуатационные скважины. Закладываются в соответствии со схемой разработки залежи и служат для получения нефти и газа из земных недр;

- нагнетательные скважины. Используют при воздействии на эксплуатируемый пласт различных агентов (закачки воды, газа и т.д.);

- наблюдательные скважины. Бурят для контроля за разработкой залежей (изменения давления, положения водонефтяного и газонефтяного контактов и т.д.).

По положению оси ствола и конфигурации буровые скважины разделяют на вертикальные, горизонтальные, наклонно-направленные, многоствольные (Рисунок 3, представленный ниже). Вертикальная скважина – это скважина, у которой угол отклонения ствола от вертикали не превышает 5°. Если угол отклонения от вертикали больше 5°, то это уже наклонно-направленная скважина. Горизонтальной скважиной (или горизонтальным стволом скважины) называют скважину, у которой угол отклонения ствола от вертикали составляет 80-90°. Скважины с двумя и более стволами называют многоствольными (многозабойными).

 

Рисунок 3 – Конфигурации ствола скважины:
1 – Наклонно-направленная; 2 – Вертикальная; 3 – Горизонтальная; 4 – Зарезка бокового окна и бурение второго ствола; 5 – Многозабойное бурение

Технология проведения ГИС

 

Технология ГИС включает следующие процедуры:

- первичную, периодические и полевые калибровки скважинных приборов, выполняемые их изготовителем и метрологической службой;

- проведение подготовительных работ на базе геофизического предприятия и непосредственно на скважине;

- проведение геофизических исследований и работ в скважинах;

- редактирование данных, обеспечивающее контроль качества;

- сдачу/приемку отчетных материалов, содержащих файлы первичных данных и файл недропользователя, контрольно-интерпретационной партии (КИП) геофизического предприятия.

Подготовительные работы перед проведением ГИС проводят в условиях на базе геофизического предприятия (производителя работ) и непосредственно на скважине.

Перечень работ каротажной партии (отряда) на базе геофизического предприятия включает:

- получение наряд-заказа на геофизические исследования и работы;

- ознакомление с геофизическими и геологическими материалами по исследуемой скважине;

- получение скважинных приборов, расходных деталей, материалов и источников радиоактивных излучений, проверку их комплектности и исправности;

- запись файлов периодических калибровок и сведений об исследуемом объекте, включая файлы априорных данных, в базу данных каротажного регистратора.

По прибытию на скважину персонал каротажной партии (отряда) проверяет подготовленность бурящейся, либо действующей скважины, к исследованиям. Устанавливается каротажный подъемник в 25-40 м от устья скважины так, чтобы ось лебедки была горизонтальной и перпендикулярной направлению на устье скважины. Устанавливается лаборатория, станция подключается к сети переменного тока, действующей на скважине. Далее сматывается с барабана лебедки витки геофизического кабеля, который подключается к приборам. Кабель крепится в направляющий и подвесной ролики (блок-баланс). Подвешивается подвесной блок и датчик натяжения на консоль подъемника. К кабельному наконечнику подсоединяют скважинный прибор, далее прибор опускают в скважину. Подъем прибора над столом ротора и спуск в устье скважины производят с помощью каротажного

подъемника, якоря, имеющейся на буровой, или другого грузоподъемного механизма. Регулирование скорости спуска осуществляют тормозом барабана лебедки или программно, если работы выполняют с использованием каротажного подъемника с гидро- или электроприводом. Во время подъема приборов ведут непрерывный контроль за натяжением кабеля для того, чтобы контролировать натяжения, в случае разрыва кабеля.

Выполнение операций фиксируется файл-протоколом, который формируется регистратором компьютеризированной каротажной лаборатории без вмешательства оператора и содержит данные по текущему каротажу: номер спускоподъемной операции, наименование и номера приборов и сборки, время начала и завершения каждого замера.