Бурение нефтяных и газовых скважин

      В некоторых случаях применяются  пилотные компоновки, когда скважина бурится ступенчатым     способом:   пилот – долото    малого     диаметра  – удлинитель – долото – расширитель – колонна   УБТ – колонна   БТ. Желательно   применять  УБТ   как   можно  большего диаметра. Это увеличивает  жёсткость КНБК и уменьшает зазоры между трубой и стенкой скважины. 
 
 

2. Ознакомление с  бурением скважин  кустами 
 

      Кустом  скважин называется такое их расположение, когда устья находятся вблизи друг друга на одной технологической  площадке, а забои скважин –  в узлах сетки разработки залежи.

      В настоящее время большинство  эксплуатационных скважин бурится  кустовым способом. Это объясняется  тем, что кустовое разбуривание месторождений  позволяет значительно сократить  размеры площадей, занимаемых бурящимися, а затем эксплуатационными скважинами, дорогами, линиями электропередач, трубопроводами.

      Особое  значение это преимущество приобретает  при строительстве и эксплуатации скважин на плодородных землях, в  заповедниках, в тундре, где нарушенный поверхностный слой земли восстанавливается  через несколько десятилетий, на болотистых территориях, усложняющих  и сильно удорожающих строительно-монтажные  работы буровых и эксплуатационных объектов. Кустовое бурение также  необходимо, когда требуется вскрыть  залежи нефти под промышленными  и гражданскими сооружениями, под  дном рек и озёр, под шельфовой  зоной с берега и эстакад. Особое место занимает кустовое строительство  скважин на территории Тюменской, Томской  и других областей Западной Сибири, позволившее в труднодоступном, заболоченном и заселённом регионе  успешно осуществлять на засыпных островах строительство нефтяных и газовых  скважин.

      Расположение  скважин в кусте зависит от условий местности и предполагаемых средств связи куста с базой. Кусты, не связанные постоянными  дорогами с базой, считаются локальными. В ряде случаев кусты могут  быть базовыми, когда они расположены  на транспортных магистралях. На локальных  кустах скважины, как правило, располагают  в форме веера во все стороны, что позволяет иметь на кусте  максимальное количество скважин.

      Буровое и вспомогательное оборудование монтируется таким образом, чтобы  при передвижении БУ от одной скважины к другой буровые насосы, приёмные амбары и часть оборудования для  очистки, химобработки и приготовления  промывочной жидкости оставались стационарными  до момента окончания строительства  всех (или части) скважин на данном кусте.

      Число скважин в кусте может колебаться от 2 до 20-30 и более. Причём, чем больше скважин в кусте, тем больше отклонения забоев от устьев, увеличивается длина  стволов, увеличивается длина стволов, что приводит к росту затрат на проводку скважин. Кроме того, возникает  опасность встречи стволов. Поэтому  возникает необходимость расчёта  необходимого числа скважин в  кусте.

      В практике кустового бурения основным критерием определения числа  скважин в кусте является суммарный  дебит скважин и газовый фактор нефти. Эти показатели определяют пожароопасность  скважины при открытом фонтанировании и зависят от технического уровня средств пожаротушения.

      Зная  примерное число скважин в  кусте, переходят к построению плана  куста. Планом куста называется схематичное  изображение горизонтальных проекций стволов всех скважин, бурящихся  с данной кустовой площадки. План куста  включает схему расположения устьев скважин, очерёдность их бурения, направление  движения станка, проектные азимуты  и смещения забоев скважин. Задача завершается  построением схемы куста. 

3. Спуск и цементирование  обсадных колонн 
 

     После того, как необходимый интервал пород  пробурен, необходимо спустить в скважину обсадную колонну. Обсадная колонна  служит для укрепления стенок скважины, для изолирования поглощающих пластов  и водоносных горизонтов.

      Обсадную  колонну составляют из труб на муфтовых, безмуфтовых резьбовых или сварных  соединениях и спускают в скважину посекционно или в один приём  от устья до забоя. В один приём  колонна спускается в случае достаточной  устойчивости стенок скважины и грузоподъёмности талевой системы. При креплении  глубоких скважин должны использоваться безмуфтовые резьбовые или сварные  соединения ОК.

      Промежуточные ОК бывают нескольких видов:

1) сплошные  – перекрывающие весь ствол  скважины от забоя до устья  независимо от крепления предыдущего  интервала;

2) хвостовики  – для крепления только необсаженного  интервала скважины с перекрытием  низы предыдущей ОК на некоторую  величину;

3) потайные  колонны – специальные ПОК,  служащие только для перекрытия  интервала осложнения и не  имеющие связи с предыдущими  колоннами.

      Секционный  спуск обсадных колонн и крепление  скважин хвостовиками возникли, во-первых, как практическое решение проблемы спуска тяжёлых обсадных колонн и, во-вторых, как решение задачи по упрощению  конструкции скважин, уменьшению диаметров  обсадных труб, а также зазоров  между колоннами и стенками скважины, сокращению расхода металла и  тампонирующих материалов. 

      Для успешного проведения цементирования и для более эффективного спуска ОК используется технологическая оснастка. Оснастка включает в себя следующие устройства: головки цементировочные, пробки цементировочные разделительные, клапаны обратные, башмаки колонные, направляющие насадки, центраторы, скребки, турбулизаторы, башмачные патрубки длиной 1,2—1,5 м с отверстиями диаметром 20—30 мм по спирали, заколонные гидравлические пакеры типа ПДМ, муфты ступенчатого цементирования и др.

• ЦЕМЕНТИРОВОЧНАЯ ГОЛОВКА

     Головки цементировочные предназначены  для создания герметичного соединения обсадной колонны с нагнетательными линиями цементировочных агрегатов. Высота цементировочных головок должна позволять размещать их в подъемных штропах талевой системы и при соответствующем оснащении использовать при цементировании с расхаживанием обсадной колонны.

• РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫЕ ЦЕМЕНТИРОВОЧНЫЕ ПРОБКИ

     Продавочные пробки предназначены для разделения тампонажного раствора от продавочной жидкости при его продавливании в затрубное пространство скважин. Имеются модификации пробок, у которых в верхней части корпуса на внутренней поверхности сделана резьба для заглушки, без которой эти пробки могут использоваться как секционные. Нижнюю пробку вводят в обсадную колонну непосредственно перед закачиванием тампонажного раствора, чтобы предотвратить его смешивание с буровым раствором, а верхнюю пробку - после закачивания всего объема тампонажного раствора. Центральный канал в нижней пробке перекрыт резиновой диафрагмой, которая разрывается при посадке на "стоп-кольцо" и открывает канал для продавливания цементного раствора.

• ОБРАТНЫЕ КЛАПАНЫ

     Клапаны обратные дроссельные типа ЦКОД предназначены  для непрерывного самозаполнения буровым раствором обсадной колонны при спуске ее в скважину, а также для предотвращения обратного движения тампонажного раствора из заколонного пространства и упора разделительной цементировочной пробки. Клапаны типа ЦКОД спускают в скважину с обсадной колон ной без запорного шара, который прокачивают в колонну после ее спуска на заданную глубину Шар, проходя через разрезные шайбы и диафрагму, занимает рабочее положениеПри спуске секций обсадных колонн с обратным клапаном типа ЦКОД на бурильных трубах, внутренний диаметр которых меньше диаметра шара   последний сбрасывают в колонну перед соединением бурильных труб с секцией. В этом случае самозаполнение колонны жидкостью исключается и при спуске колонны необходимо доливать в нее буровой раствор в соответствие с требованиями плана работ. Верхняя часть клапана внутри имеет опорную торцовую поверхность,   которая выполняет функцию "стоп-кольца" для остановки разделительной цементировочной пробки. В этом случае установки упорных колец не требуется.

• КОЛОННЫЕ БАШМАКИ

     Башмаки колонные используются для оборудования низа обсадных колонн из труб диаметром 114—508 мм и предназначены для направления колонн по стволу скважины и защиты их от повреждений при спуске в процессе крепления нефтяных и газовых скважин при температуре на забое до 250 °С.

• ЦЕНТРАТОРЫ

     Центраторы  предназначены для обеспечения  концентричного размещения обсадной колонны в скважине с целью достижения качественного разобщения пластов при цементировании. Кроме того, они облегчают спуск обсадной колонны за счет снижения сил трения между колонной и стенками скважины, способствуют увеличению степени вытеснения бурового раствора тампонажным за счет некоторой турбулизации потоков в зоне их установки, облегчению работ по подвеске потайных колонн и стыковке секций за счет центрирования их верхних концов в скважине.

• СКРЕБКИ

     Скребки используются для разрушения глинистой  корки на стенках скважины с целью улучшения сцепления тампонажного раствора с породой, особенно при цементировании скважин с расхаживанием. 

     Во  время спуска ОК может возникнуть необходимость промывки скважины. В  этом случае на ведущую трубу наворачивается промывочный переводник с замковой резьбой сверху и с трапецеидальной  резьбой снизу. Затем, когда необходимые  операции завершены, на обсадную колонну  наворачивается цементировочная головка.

     После спуска ОК в скважине ещё остаётся буровой раствор. Для его удаления из ствола используется буферная жидкость. Она закачивается через цементировочную  головку. Затем в колонну закачивается расчётное количество цемента. После  этого во внутритрубное пространство подаётся продавочная жидкость для  того, чтобы цемент поднялся на проектную  высоту. Одновременно пробка снимается  с фиксатора и увлекается вниз продавочной жидкостью. Посадка  пробки на стоп-кольцо обратного клапана, вызывающая скачок давления на насосе, сигнализирует об окончании процесса цементирования.

     Продолжительность затвердения цементных растворов  для кондукторов устанавливается 16 ч, а для промежуточных и эксплуатационных колонн — 24 ч. Продолжительность затвердения различных цементирующих смесей (бентонитовых, шлаковых и др.) устанавливается в зависимости от данных их предварительного испытания с учетом температуры в стволе скважины.

     Процесс цементирования скважин осуществляется комплексом специального оборудования, которое расстанавливается в соответствии с заранее разработанной схемой.   

     Цементировочные агрегаты предназначены, для нагнетания тампонажного раствора и продавочной  жидкости в скважину, а также для  подачи затворяющей жидкости в смесительное устройство при приготовлении раствора. Кроме того, они используются для  промывки и продавки песчаных пробок, опрессовки труб, колонны, манифольдов, гидравлического перемешивания раствора и т.д.

     Цементно-смесительные машины предназначены для приготовления цементных растворов при цементировании скважин, различных тампонирующих смесей; они могут быть использованы для приготовления из глинопорошков нормальных и утяжеленных буровых растворов.

     В соответствии с назначением и  характером работы смесительные машины монтируются на автомобилях или автоприцепах. Основными узлами смесительных машин являются бункер, погрузочно-разгрузочный механизм и смесительное устройство для приготовления растворов. 
 

4. Вскрытие и опробование  нефтяных горизонтов 
 

     Бурение скважины заканчивается вскрытием  нефтяного пласта, т.е. сообщением нефтяного  пласта со скважиной. Этот этап является весьма ответственным по нескольким причинам. Нефтегазовая смесь в пласте находится под большим давлением, величина которого может быть заранее  неизвестной.  При давлении, превышающем  давление столба жидкости,  заполняющей  скважину, может произойти выброс жидкости из ствола скважины и возникнет  открытое фонтанирование. Попадание  промывочной жидкости (в большинстве  случаев это глинистый раствор) в нефтяной пласт забивает его  каналы, ухудшая приток нефти в  скважину. 

     Избежать  фонтанных выбросов можно, предусмотрев установку на устье превенторов, или, применив промывочную жидкость высокой плотности.   Предотвращение проникновения раствора в нефтяной пласт добиваются путем введения в раствор различных компонентов, по свойствам близким к пластовой  жидкости,  например, эмульсий на нефтяной основе. 

     Поскольку после вскрытия нефтяного пласта в скважину спускают обсадную колонну  и цементируют ее, тем  самым, перекрывая и нефтяной пласт, возникает необходимость  в повторном вскрытии пласта.  Этого достигают посредством  прострела колонны в интервале пласта перфораторами. Они спускаются в скважину на кабель-канате геофизической службой.