Проводка скважины – это совокупность технологических процессов, выполняющихся в процессе разработки нефтяных и газовых месторождений. От того, насколько правильно подобрано бурильное оборудование, буровые и промывочные растворы, зависит качество бурения, производительность месторождения и безопасность рабочего персонала.
Что входит в проводку скважин?
К основным технологическим операциям, которые включает в себя проводка скважины, относятся следующие:
Механическое бурение
Представляет собой комплекс технологических процессов, в результате чего образуется скважина – горная выработка цилиндрической формы, длина которой значительно больше ее диаметра. Доступ человека внутрь невозможен.
Оборудование. Для бурения используются два типа буровых установок:
- стационарные. Представляют собой комплекс для добычи нефти и газа, который монтируется в зоне разработки месторождения;
- мобильные. Используются для технического бурения, геологической разведки перед проводкой. Могут быть ручными, на прицепе или шасси.
Особенности процесса. Разрушение пород при бурении во время проводки осуществляется преимущественно с помощью буровой установки. Другие варианты – взрывной, термический или иной – применяются реже. Разрушение ведется одним из способов:
- бескерновым (по всей площади забоя);
- колонковым (по кольцу, для извлечения керна).
Глубина разработки составляет от десятков до сотен и тысяч метров. Процесс бурения глубоких скважин предусматривает крепление стенок обсадными трубами с последующей закачкой цементного раствора в межтрубное пространство.
Особенности бурения в неустойчивых грунтах. Разработка участка при проводке требует дополнительной конструкции, такой как кондукторная труба. Кондуктор в скважине нужен, чтобы предотвратить обрушение стенок и защитить водоносные слои от грязных грунтовых вод, для чего его диаметр делается чуть больше обсадного, а кольцевое пространство по всей длине цементируется. Кондукторная труба устанавливается в следующих случаях:
- бурение скважины идет в сыпучем песчаном грунте;
- выявлены плывуны и неустойчивые глинисто-песчаные пульпы;
- чтобы не допустить перетекания из одного проходимого пласта в другой;
- для обеспечения вертикального положения основного канала;
- чтобы выдержать при бурении заданные углы прохождения.
Установленный кондуктор защищает внутреннюю часть системы от сезонных изменений грунта и колебаний уровня межсезонных вод.
Спуско-подъемные операции (СПО)
Они относятся к наиболее трудоемким процессам в проводке скважины и занимают около 40 % времени, которое уходит на ее строительство. СПО в проводке включает в себя удаление и/или введение бурильной колонны, которое проводится с помощью спуско-подъемного комплекса буровой установки. Последняя укомплектована механизмами и инструментами, которые предназначаются:
- для захвата;
- подъема;
- удержания на столе или на весу.
Оборудование. Для проведения спуско-подъемных работ при проводке используется талевая система. В нее входит:
- элеватор. Предназначен для удержания на весу трубной свечи/колонны. Оснащается одним из трех типов захвата: под муфту, под высадку или за тело трубы;
- кронблок и талевый блок. Предназначаются непосредственно для подъема и спуска бурового оснащения;
- вертлюг-амортизатор. Защищает стальной канат тали от скручивания, снижает нагрузку на буровые инструменты, дает возможность их быстро заменить при поломке или ремонте;
- ряд других комплектующих и инструментов. Это трубодержатели, хомуты, подкладные вилки и т. д.
Последовательность СПО. Проведение спуско-подъемных операций проводится в строгой очередности:
- сначала осуществляется подъем бурильной колонны на величину, чуть большую, чем длина основной трубы, после чего ее оставляют в подвешенном состоянии;
- ведущая труба ставится на клинья на столе ротора, освобождается от растягивающей нагрузки, отвинчивается и устанавливается в шурф;
- ненагруженный крюк и элеватор спускаются в скважину, захватывают колонну и поднимают ее на длину следующей свечи;
- бурильную свечу отвинчивают и помещают в специальный магазин.
Спуск осуществляется аналогичным образом, но в обратной последовательности.
Что такое свеча в бурении?
Так называется конструкция, состоящая из нескольких бурильных труб, соединенных замками, и образующая единое целое. В ходе подъемно-спусковых работ свеча не развинчивается на отдельные элементы, а поднимается или опускается целиком. Это позволяет существенно сократить время на СПО, благодаря тому что проводится меньше действий по свинчиванию и развинчиванию, а также снизить износ использующегося оборудования. Среди особенностей применения бурильных свеч следует отметить следующее:
- стандартная длина конструкции составляет порядка 14 м, количество труб – от двух до четырех;
- длина может быть увеличена до 20–36 м, если буровая вышка оснащена опорным устройством, равным примерно 0,5 высоты свечи;
- использование конструкций большего размера требует дополнительных опор и специального монтажного оборудования.
Для применения свечи в работах по проводке требуется вспомогательное устройство – подсвечник. Это специальная площадка для размещения конструкции после ее подъема из скважины. Основная функция подсвечника – предотвратить повреждение элементов, составляющих буровую свечу, и увеличить срок их эксплуатации.
Проработка и промывка скважины
После выполнения первых двух этапов проводки (механического бурения и СПО) необходимо промыть скважину. Промывка с помощью специального раствора относится к обязательным операциям при проводке. Она должна удалить остатки разбуренных пород, чтобы защитить оборудование от абразивного износа вследстие воздействия твердых частиц. Эффективность очистки зависит не только от скорости прохождения промывочного раствора, но и от его рабочих свойств. Поэтому жидкость готовится по установленной рецептуре, в которой учитываются следующие факторы:
- геологические – состав пород, пластовое давление, наличие пластов воды и т. п.;
- технологические – глубина, диаметр, направление скважины.
Для промывки при проводке используются насосные установки на колесном или гусеничном шасси. Если буровой раствор предназначен для многократного использования, устанавливают линию трехступенчатой очистки: комплекс механических сит, гидроциклоны и пескоочистители.
Назначение промывки в проводке. Помимо очистки ствола от измельченных горных пород, промывочный раствор выполняет ряд других функций. Это:
- охлаждение, смазка и защита от коррозии рабочего инструмента (долота);
- уменьшение нагрузки на оборудование благодаря снижению коэффициента трения;
- повышение давления в скважине для предотвращения газонефтеводопроявления (ГНВП);
- снижение опасности обрушивания стенок при буровых работах в неустойчивых породах;
- устранение технологических проблем во время проводки скважины, таких как прихват долота или буровой колонны.
Правильный подбор состава позволяет укрепить стенки ствола путем создания на них глиняной корки, сохраняет продуктивность пласта в призабойной зоне. При временной остановке насосов (например, во время аварии) буровой раствор поддерживает взвешенное состояние шламовых частиц, не дает им опуститься вниз.
Способы промывки. При проводке скважин используются три способа промывки. Каждый из них имеет свою сферу применения:
- Прямой. При этом способе в скважину спускают НКТ (насосно-компрессорные трубы). Буровой насос под высоким давлением нагнетает раствор в основную колонну. Поток промывочной жидкости, двигаясь в прямом направлении, захватывает разбуренные частицы. Затем перемещается в обратном направлении по кольцевому пространству между стенкой скважины и бурильной установкой, вынося шлам на поверхность. Отработанный раствор отправляется на трехступенчатую очистку (вибросита, гидроциклон, пескоотделители), после чего может использоваться повторно. Прямой способ прост и эффективен, поэтому при проводке скважин используется чаще всего.
- Обратный. Его используют при аварийных ситуациях, если буровое оборудование имеет малую мощность, а скважина – большой диаметр. Промывочный раствор закачивается в кольцевое пространство, откуда он поступает в отверстия долота и поднимается вверх по внутреннему каналу буровых труб. Технология обратной промывки предусматривает применение промывочной головки с сальником, которая герметично устанавливается в устье скважины. Такой способ позволяет интенсивно очищать ствол от более крупных частиц и не останавливать бурение при подъеме керна на поверхность.
- Комбинированный. Его применение предусматривает использование специального бурового оборудования с эрлифтом и тремя каналами:
- для подачи промывочного раствора;
- поднятия пульпы на поверхность;
- подачи сжатого воздуха для эрлифта.
До колонковой трубы буровой раствор идет как при прямом способе промывки, после нее – как при обратном. Комбинированная промывка позволяет эффективно очистить забой от шлама, однако она достаточно сложна технологически и требует более высокой квалификации персонала. Поэтому такой способ в проводке применяется не слишком часто.
Правильный выбор технологий и оборудования для каждого этапа проводки, использование буровых растворов оптимального состава – все это позволяет снизить временные затраты и обеспечивает высокую производительность разработанной скважины.
