Технология бурения нефтяных и газовых скважин

Устройство нефтяной скважины:

Отличительной особенностью нефтяной скважины считается соотношение ее длины и диаметра – первый параметр всегда в несколько раз больше. Так, длина – это расстояние от расположенного на земле устья до забоя (нижней части), измеряемая по оси ствола. Глубина нефтяной скважины – это проекция длины ствола на вертикальную ось. Если разработка проводится вертикально, эти показатели идентичны, в остальных случаях (наклонные, искривленные скважины) они отличаются друг от друга.

Первым этапом добычи нефти считается проектирование будущей нефтяной скважины. Разработка конструкция выполняется с учетом таких требований:

– возможность получения свободного доступа к нижней части ствола всех необходимых геофизических приборов, оборудования;

– прочное крепление стенок ствола, исключающее его обрушение;

– качественное разделение проходимых пластов, исключение возможных перетеканий ископаемого и водных горизонтов из пласта в пласт;

– наличие возможности герметизации устья.

Для пород, легко поддающихся разрушению водой, где чаще всего и залегает нефть, требуется дополнительное укрепление стволов. В этом случае схема будущей нефтяной скважины слегка меняется: рядом со стволом добавляются колонны обсадных труб, расположенных концентрически, т.е. их размеры могут быть разными, но с единым центром.

Строительство – бурение нефтяной скважины происходит поэтапно:

1. Бурение шурфа. Пробивают колодец до начала устойчивых горных пород, в среднем это 4-8 м. В него устанавливают трубу и укрепляют ее при помощи бутовых камней, залитыми бетонным раствором, которыми заполняют пространство между внешней стороной трубы и грунтом. Так образуется направление.
2. Создание кондуктора. Представляет собой участок из обсадных труб, которыми укрепляется следующая часть скважины – новый, более глубокой, но менее широкий шурф. Длина его колеблется в пределах от 50 до 400 м, а диаметр составляет не более 90 см. Как и в первом случае, пространство вокруг заливают цементом для большей устойчивости. Установка кондуктора позволяет перекрыть водоносные горизонты и мягкие виды горных пород, чье наличие осложняет процесс добычи.
3. Установка промежуточной колонны обсадных труб. Ее создают в ситуациях, когда нет возможности сразу пробурить скважину до нефтесодержащих пластов: имеются сложные горизонты или продуктивные пласты, которые на данном этапе добычи не планируются для разработки. Установка промежуточной колонны проводится по аналогии с кондуктором, при необходимости (слишком глубокое залегание породы) их может быть несколько.
4. Установка эксплуатационной колонны. Это последняя в этапе бурения колонна обсадных труб. Ее задача – перекрыть продуктивный пласт и обеспечить поступление «черного золота» в эксплуатационную трубу. Пространство вокруг нее также подлежит цементированию (бетонное кольцо), т.к. это позволяет избежать утечки нефти в другие пласты и предотвратить возможное проникновение воды в непосредственно продуктивный пласт.

После создания конструкции скважины проводится непосредственно вскрытие пласта для извлечения из него полезного ископаемого. Практически в 90 % случаев это проводится бурением до подошвы продуктивного пласта. После в нижней части эксплуатационной колонны и бетонном кольце вокруг него пробивается несколько отверстий, через которые в скважину поступит нефть. Для этого используют специальные аппараты-перфораторы.

В оставшихся 10 % случаев разрабатываемая порода представлена плотным слоем и укрепление призабойной зоны цементом не требуется. Возможен другой вариант –  не опускать эксплуатационную колонну до подошвы пласта, достаточно сделать это до ее кровли. Такой метод называется открытым забоем.

Первая нефтяная скважина в России и мире:

Первое в мире бурение скважины для целей нефтедобычи проведено в 1846 году в посёлке Биби-Эйбат недалеко от Баку, входившем в Российскую империю. Глубина нефтяной скважины составляла 21 м. Скважина была разведочной.

В 1864 году первая в России эксплуатационная скважина была пробурена на Кубани, в селе Киевском, в долине реки Кудако.

Первую американскую нефть из буровой скважины глубиной 15 м добыли в 1857 году в Эннискиллен. Однако чаще всего считают, что первая американская нефть из промышленной скважины была получена 27 августа 1859 года.

Примечание:  Фото //www.pexels.com, //pixabay.com

Коэффициент востребованности
9 325

Как проектируют?

Бурение скважины начинается на бумаге, когда составляют проект. Он выполняется с чертежами и обязательно включает в себя такие данные:

• характеристики пород. Насколько они плотные и твердые, сколько содержат воды, имеют ли тенденцию к разрушению и осыпанию;
• какая будет глубина и при каком угле наклона;
• сколько будет составлять диаметр в конце. Это необходимо для расчетов, насколько на дне будет ощутимой плотность породы;
• какие технологии будут использоваться, основные мы рассмотрим ниже.

Чтобы решить все эти моменты и определить другие функциональные особенности, проводят геологический анализ.

Какие бывают скважины?

Что такое и чем отличается от шахт и колодцев? В шахты или колодцы люди при необходимости могут спускаться, а вот в скважину они доступа иметь не будут. Помимо этого, длина имеет больший размер чем диаметр. Из вышеперечисленного можно сделать вывод, что скважина – это горная выработка цилиндрической формы без доступа в нее людей.

Нефтяная газовая скважина состоит из устья – это верхняя часть ее, ствол – это стенки и нижней частью является забой. Сама конструкция состоит из нескольких частей. Этими частями являются направляющие, кондуктора и эксплуатационные колонны. Бурение нефтегазовой скважины должно выполняться качественно, чтобы слои почвы не размывались при дальнейшей эксплуатации. Поэтому после устройства направляющей колонны, пространство между почвой и стенкой трубы тщательно цементируют

Это особенно важно, ведь через верхние слои почвы проходят активные, пресные воды. Следующий процесс заключается в устройстве кондуктора

Это спуск колонн до еще большей глубины и опять же цементирование пространства между ними и почвой. Затем все эти операции заканчивают спуском эксплуатационной колонны до самого забоя и вновь все пространство от низа до устья цементируется. Это обеспечит хорошую защиту от расслаивания слоев почвы и грунтовых вод.

При создании скважины образуется шахта, специалисты проверяют, содержат ли она нефть и газ. Чтобы это сделать, ствол перфорируют с намерением спровоцировать выход искомого веществ. Пробы отправляются на анализ, а вся техника разбирается. Пробуренное отверстие запечатывают, указывая даты проведения работ.

Размер скважин бывает разным, в начале диаметр может достигать 90 см, ближе к концу диаметр сужается и редко превышает 16 см. Существует классификация по глубине, она определяет разновидности, как:

• небольшие — до 1500 метров;
• средние — 1500-4500 метров;
• углубленные — 4500-600 метров;
• сверхуглубленные — больше 6000 метров.

Чтобы пробурить любую из них, требуется разрушить целостность породы, для этого применяют долото. Оно разбивает пласт на части, которые нужно удалить. Для избавления от раздробленных частей используют буровой раствор.

Способы, методы прошлых веков

Как полезное ископаемое ценный ресурс нефть в виде выходов маслянистой горючей жидкости, битумных сланцев, песков известна людям с незапамятных времен. Она упоминается во многих исторических свидетельствах: вавилонских рукописях, санскритских письменах, отчетах китайских чиновников начиная с I тысячелетия до н. э.

Как добывали легкодоступную нефть в древности – примитивными способами, доступными тогда людям:

• Собирали вручную с поверхности земли, различных водоемов в местах выходов нефтегазоносного слоя наружу. Обнаруживались такие места по розливам, маслянистой, цветной пленке на воде, характерному, неприятному запаху.
• Нагревом, последующим отжимом пропитанных природными нефтепродуктами песка, известняка, сланца.
• Добычей из колодцев, специально вырытых уступами, облегчающими подъем с глубины накапливающейся там нефти, как правило, смешанной с водой.

Если первый способ не требовал никаких особых навыков и инструментов, применялся еще до нашей эры, то другие методы получения сырой нефти способствовали разработке, изготовлению оборудования, технологических емкостей, механизмов для сбора, подъема, нагрева, транспортировки, а также для простейшей переработки нефти на легкие и тяжелые фракции путем выпаривания.

Механическое бурение скважин для подъема нефти на поверхность появилось только в середине XIX века сначала в российском Баку, а затем в США. До этого примитивные способы добычи природных недр хотя были крайне затратными по трудовым ресурсам, опасными для здоровья рабочих из-за ядовитых испарений, но отвечали потребностям развивающихся ремесленных мастерских, мануфактур, а затем промышленности того времени.

Подготовка

Включает не только подготовку объекта, но и работу с документацией. Какие именно документы потребуются, зависит от локализации. К примеру, ему это будет разработка лесных земель, то это не получится сделать без вырубки деревьев. А чтобы их вырубить, нужно получить на это разрешение — порубочный паспорт.

Когда все разрешения получены, специалисты приступают к подготовительной деятельности на местности. Сначала составляется план, участок делится на зоны. Затем устраняют все мешающие объекты, обычно это деревья. После этого можно размещать рабочих, а для этого нужно создать жилой поселок. Первая задача рабочих — размещение буровой установки, также нужны фундаменты, на которых будут стоять цистерны с горючими веществами.

В подготовку входит проверка всего оборудования и техники, монтаж электрических линий. Когда все готово, можно устанавливать буровую вышку и поднимать ее на высоту в соответствии с планом разработки.

Перед тем, как приступить к бурению, все оборудование проверят еще раз, весь технологический комплекс должен быть отлажен и работать как часы.

Не считая периода на оформление документов, подготовка на месте займет в среднем 1-5 месяцев. После достижения полной готовности к эксплуатации на объект выезжает комиссия. В ее компетенции определить исправность техники, наличие достаточных знаний у работников, соблюдение техники безопасности. Всегда проверяется устройство приборов освещения, каждый из них должен иметь взрывоустойчивый корпус. При наличии каких-либо замечаний разработка не начнется до их устранения.

На любой буровой площадке всегда присутствуют:

• условия для жизни работников, соответствующие погоде и климату. Обязательно организуется водопровод;
• достаточное количество технических помещений;
• лаборатория, в которой оперативно исследуют грунт и породы, взятые на пробу;
• складские помещения для хранения крупного инвентаря и мелкого оборудования;
• все необходимое для соблюдения техники безопасности и оказания медпомощи.

Управление горизонтальным бурением скважин

Управление оборудованием в процессе такого бурения является важной задачей, так как бур находится на значительном удалении от оператора.  Для этого используется специальный зонд, расположенный на буровой  головке. Синхронизация действий зонда обеспечивается специальными техническими устройствами, которыми с поверхности управляет  оператор

Синхронизация действий зонда обеспечивается специальными техническими устройствами, которыми с поверхности управляет  оператор.

Зонд в процессе работы оборудования отмечает несколько параметров (например, текущий угол наклонного бурения). Все получаемые данные передаются на пункт управления, и с учетом получаемой информации оператор вносит коррективы в процесс.

От оперативности поступления информации от зонда напрямую зависит успешное и своевременно предупреждение возникновения опасных ситуаций.

Сравнение традиционного и горизонтального метода бурения

В состав комплексных установок горизонтально-направленного бурения входят:

• лафет;
• рама;
• кузовная часть;
• буровое устройство;
• система транспортировки (колесная или гусеничная);
• гидроустановка для подачи бурового раствора;
• энергоподстанция;
• пульт управления.
• силовая установка (например, дизельный генератор или мотор);
• система штангоподачи.

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.

Виды нефтяных скважин. Классификация нефтяных скважин:

На выбор вида скважины, в первую очередь, влияют геологические условия, в которых расположен продуктивный пласт. Так, для разработки нефтяных месторождений используются типы выработок, различаемые по углу отклонения ствола от его вертикальной оси:

– вертикальные нефтяные скважины – не более 5 градусов;

– наклонно-направленные нефтяные скважины – превышающего 5 градусов;

– горизонтальные нефтяные скважины – составляющем около 90 градусов.

Горизонтальные нефтяные скважины имеют свои особенности. Так, строго горизонтального положения у подобных выработок не существует, т.к. пробурить прямую на пластах, залегающих под разными уклонами, просто невозможно. Хотя данное определение не совсем точно с научной точки зрения (не представляет собой строгую прямую линию), оно наиболее подходит к подобному типу разработки.

Так, намного проще и удобнее, а также эффективнее, проводить бурение вдоль траектории залегая нефтяного пласта. В связи с этим напрашивается более обширное определение: горизонтальная нефтяная скважина – это конструкция в виде протяженного ствола, бурение которого проводится по определенному азимуту. Последний рассчитывается исходя из направления целевого пласта, учитывая максимальное приближение к его залеганию.

Еще один тип скважин – многоствольные и многозабойные нефтяные скважины. К ним относят выработки, имеющие два и более стволов, т.е. ответвления от основного. В случае, когда «рукав» располагается выше продуктивного пласта, тип выработки носит название многоствольного (имеет несколько точек пробития пласта). Если же ответвления расположены в самом пласте, скважина считается многозабойной (пробитий несколько, но в одной точке).

Самый редкий тип скважины – кустовой. В этом случае устья стволов расположены на земле максимально близко друг к другу, а их стволы расходятся под землей под разными углами. Как результат – устья оказываются на разном расстоянии друг от друга, что в схематическом виде представляет собой перевернутый вверх ногами куст.

Скважины, которые бурят с целью извлечения нефти – они также называются эксплуатационные нефтяные скважины – делят на следующие категории:

– добывающие нефтяные скважины – предназначены для добычи нефти, попутного нефтяного газа или газового конденсата,

– нагнетательные нефтяные скважины – предназначены для закачки (нагнетания) в пласты воды (сжатого газа, воздуха и пр.).

Кроме основной классификации скважин (добывающие и нагнетательные нефтяные скважины), основа которых – прямое назначение выработки (она приведена выше), существует дополнительная. Так, для поиска, разведки и добычи «черного золота» используют скважины:

– опорные скважины – служат для изучения состава пластов, возраста залегающей породы;

– параметрические скважины – их закладка необходима для расчета перспективности района в плане его нефтеносности, уточнения геологических особенностей грунта;

– структурные скважины – сооружаются для определения перспективных площадей, их непосредственной подготовки к разработке и добыче;

– поисковые скважины – необходимы для обнаружения новых залежей полезных ископаемых;

– разведочные скважины – помогают изучить размеры и строение продуктивных пластов, оценить запасы залежей, получить данные для проектирования будущей эксплуатационной скважины;

– наблюдательные скважины – позволяют контролировать проведение разработки;

– дублирующие скважины – их использование начинается при прекращении работ на основном стволе (износ, авария и прочее);

– специальные (водозаборные, поглощающие и прочие) скважины – необходимы для сброса промысловых вод или добычи технических, ликвидации открытых фонтанов и прочего.

Все эти виды с успехом используются в нефтедобывающей отрасли.

Процесс и способы бурения скважин

Процесс бурения скважин на месторождениях природного газа и нефти включает в себя спускоподъемные работы (подъем и спуск бурильных труб и долота), работа долота в забое (разрушение горной породы), вскрытие и разобщение пластов горной породы (цементирование и спуск обсадных труб), освоение скважины (испытание на приток полезного ископаемого), процесс добычи полезного ископаемого и демонтаж оборудования.

Существует несколько способов бурильных работ:

• Ударный механический способ. Такой способ подразумевает разрушение горной породы при помощи долота, которое весит на канате. Кроме долота, рабочий инструмент буровой установки состоит из канатного замка и штанги. Эти два элемента соединяются между собой через канат с опорной мачтой и переходной блок. Периодически долото поднимают на поверхность, чтобы очистить или заменить. Остатки горной породы в скважине извлекают с помощью специального раствора.
• Ударный немеханический способ. К такому способу относят разрушение горной породы с помощью температуры, гидравлики или электроэнергии. Однако, в данное время этот способ находится на стадии разработки и не применяется на месторождениях.
• Вращательный способ. Данный способ применяется почти на всех месторождениях нефти и природного газа на территории Российской Федерации. Разрушение горной породы осуществляется при помощи вращения долота. В этом случае осевая нагрузка передает крутящий момент от привода на рабочий инструмент.
• Бурения скважин на водоемах. Технология бурения скважин на воде отличается от таких же технологий на суше. Самым распространенным способом бурения скважин на воде является установка на сваях платформы, где размещается все необходимое оборудование и ведутся работы, иногда буровая установка может сооружаться на искусственной насыпи. Так как добыча нефти в море происходит на нескольких участках, устанавливают в основном передвигающиеся платформы. Они способны передвигаться от одного продуктивного участка к другому.

Всего есть три вида платформ для добычи нефти на водоемах.

Самоподъемная платформа представляет собой понтон с вырезом, над которым устанавливается буровая вышка, а также все необходимое оборудование. При бурении колонны опускаются и опираются на дно, что приводит к поднятию самого понтона. Схема и элементы такой платформы изображены на рисунке ниже.

Рисунок 2. Самоподъемная платформа. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Полупогружная платформа, применятся для добычи нефти с глубины от 300 до 600 метров. Такая установка плавает, благодаря нескольким понтонам, а ее фиксация осуществляется с помощью якорей.

Гравитационная платформа сооружается на бетонном основании, которое опирается на дно водоема.

Технологии и методы добычи природного газа и нефти постоянно усовершенствуются, что позволяет повышать их продуктивность.

Транспортировка нефти трубопроводами

Сырая нефть не используется в первоначальном виде, она
поступает на нефтеперерабатывающие заводы, производящие конечные нефтепродукты,
используемые в разных отраслях промышленности и бытовой жизни. Заводы
располагаются во всех районах страны, т.к. дешевле транспортировать сырую
нефть, чем продукты ее переработки. В прошлом она из мест добычи в места
потребления перевозилась по железным дорогам в цистернах.

В настоящее время большая часть нефти перекачивается по
нефтепроводам, и их доля в транспортировке продолжает расти. В состав
нефтепроводов входят трубопроводы, насосные станции и нефтехранилища. Скорость
движения нефти — 10—12 км/ч. Стандартный диаметр — 12 тыс. мм.
Производительность в год — 90 млн тонн нефти. По эффективности с нефтепроводами
могут соперничать только морские перевозки танкерами. Кроме того, они менее
опасны в пожарном отношении и резко снижают потери при транспортировке.

Первый нефтепровод длиной в 6 км был сооружен в США, в 1865
году. Нефтепроводы большей длины начали строить в 1875 году. А в первый
нефтепровод в России проложен в 1878 году в Баку, от промыслов до
нефтеперерабатывающего завода, а в 1897—1907 годах был построен самый большой в
то время в мире по протяженности магистральный трубопровод Баку – Батуми, диаметром
200 мм и длиной 835 км, который продолжает эксплуатироваться и по сей день.

Начало развития нефтепроводных магистралей в Союзе было
связано с освоением нефтяных месторождений в Башкирии, Татарстане и
Куйбышевской области. В дальнейшем сеть магистральных нефтепроводов развивалась
по трем основным направлениям: урало-сибирское (Альметьевск — Уфа — Омск —
Новосибирск — Иркутск) длиной 8527 км; северо-западное (Альметьевск — Горький —
Ярославль — Кириши с ответвлениями на Рязань и Москву) длиной более 17 700 км;
юго-западное (от Альметьевска до Куйбышева и далее нефтепроводом
«Дружба» с ответвлением на Полоцк и Вентспилс) протяженностью более
3500 км. Таким образом, наибольшей длиной обладали нефтепроводы
урало-сибирского направления, т.к. связывали основного добытчика (Сибирь) с
главным потребителем — западными районами Российской Федерации

Важность этого
направления сохраняется и в настоящее время

С открытием новых нефтяных месторождений на Южном Мангышлаке
и в Тюменской области сооружены следующие нефтепроводы: Узень — Гурьев —
Куйбышев диаметром 1020 мм, длиной около 1000 км; Шаим — Тюмень,
Александровское — Анжеро — Суджинск диаметром 1220 мм и протяженностью 840 км;
Усть — Балык — Курган — Уфа — Альметьевск диаметром 1220 мм и протяженностью
1844 км, второй нефтепровод «Дружба».

Развитие нефтепроводов определяет общее состояние дел в
нефтяной промышленности, т.к. между ними существует неразрывная связь.

Использование нефти в быту

Невозможно точно сказать, когда началась история нефти и люди стали использовать нефть и битум для улучшения качества жизни. Тем не менее, археологические находки и исторические исследования доказывают, что еще в Шумере – одной из древнейших цивилизаций – битум использовали для смоления сосудов. А в долине Инда, где в III – II тысячелетии до н.э существовало поселение Мохенджо-Даро, при раскопках был обнаружен бассейн, дно которого было выложено битумом.

В IV – III тысячелетии до н.э. стали возникать и разрастаться первые города-государства. Тогда же так называемые «каменная смола» и «каменное масло» стали использовать все шире.

Существует теория, что египтяне для бальзамирования мертвецов использовали асфальт. И хотя только в одной из сотен мумий учеными были обнаружены его следы, можно предположить, что это было правдой. По мнению немецкого археолога Р. Шпильмана вещество, которым пропитаны ткани мумии, представляет собой нечто среднее между битумом и смолой. Возможно, свойства асфальта изменились со временем из-за длительного контакта с другими бальзамирующими веществами.

В строительстве битум заменял тогда еще не изобретенный цемент. В Персии его применяли для сцепления кирпичей и укрепления стен зданий. В Египте и Вавилонии битумом покрывали полы домов и амбаров для защиты от влаги и мышей. Из него делали сосуды, скульптуры и даже скрепляли драгоценные камни в украшениях.

В древнем мире особенно широко нефть использовалась для освещения и отопления жилищ. Нефтью поливали дрова, а для освещения использовали примитивные светильники и лампы. Позже, уже в римскую эпоху, нефтью освещали не только дома, но и городские улицы. А в I веке до н.э. римляне жгли сырую нефть и ею окуривали деревья, порченые вредителями.

«Если почва города будет выделять нефть, город этот погибнет»
Древнее суеверие

Порою контакты с нефтью в быту приводили к трагедиям. Там, где нефти было много, нередко возникали пожары, провалы почвы и отравления газами. В XI веке в Каире начался пожар, уничтожив значительную часть города.

Плутарх во II веке до н.э. упоминает о нефти в связи с жестоким экспериментом Александра Македонского во время его визита в Вавилонию в IV веке до нашей эры. Македонский, желая убедиться в чудесных свойствах до тех пор не известной ему нефти, приказал обмазать ею мальчика-раба и поднести к нему огонь. Нефть тут же вспыхнула, Александр пришел в восторг и ужас, а пылающего раба потушили прислужники большим количеством воды.

В каком году была добыта первая нефть?

Нередко люди задаются вопросом: в каком году была добыта первая нефть? Точной даты первой добычи нет, ведь еще за 4000 лет в древнем Вавилоне люди использовали нефть, чтобы изготавливать асфальт. Затем в древнем Египте нефть использовалась как один из компонентов бальзама для погребения правителей. Греки использовали черную жидкость как зажигательную смесь, которая помогла им в войне с персидским царем. Дальше история нефти продолжает свой путь по таким местам, как Персия, Азербайджан и др.

После того как человечество научилось дистилляции нефти, то незамедлительно появился один из самых важных горючих жидкостей XIX века — керосин. Керосин использовали везде, дороги города были освещены с помощью ламп с керосином.

В XIX и XX веке добыча нефти происходила только открытым способом, добывалась из небольших скважин или колодцев. Первое бурение скважины произошло в 1848 году в Баку. Именно с этой даты начинается история всемирной погони за добычей нефти.

Россия начинает свою историю добывания нефти в 1857 году, тогда были пробурены самые первые скважины, однако первые сведения о добыче ресурса появились у нас в стране в 1823 году.

О технологических особенностях

У разработки нефтяных месторождений есть своя специфика. Для добычи воды можно использовать среднее или даже легкое оборудование, то в данном случае необходима тяжелая техника. Сперва необходимо установить буровую мачту, ее направление должно строго совпадать с осью вышки, которая проходит по центру. Для соответствия производится центровка, после чего ствол уже будет идти в строго определенном направлении. Чтобы укрепить ствол, закладывается труба, начало заливается цементом определенной фракции. Затем необходимо вновь отцентровать вышку с осью.

Рядом создают еще одну небольшую скважину, ее называют шурф. Туда опускают ведущую трубу в периоды, когда бурение прерывается. Чтобы сделать, пользуются ротором и турбобуром, при использовании последнего нужно собрать подводящую трубу и долото. На вышке будет зафиксирован канат, его предназначение — в управлении скоростью вращения.

В последние дни перед стартом добычи собирается консилиум. На нем присутствуют инженеры-технологи, бурильщики и геологи, другие специалисты. Они обсуждают и оценивают важнейшие моменты, как особенности конкретного объекта, состав породы, которую предстоит бурить, предусматривают возможные проблемы и способы их разрешения.

Если тебе интересны способы добычи других природных ресурсов, обратись к статье “Извлечение цветных металлов по инновационным технологиям”.

Особенности проделки горизонтальных скважин

Бурение горизонтальных скважин (ГНБ) производится для добычи углеводородов в труднодоступных местах, где сделать это другими способами невозможно. Данный способ отличается большой производительностью. Его активно используют для добычи энергетических ресурсов со дна крупных водоемов.

В процесс проведения работ создают ствол, который наклоняется относительно вертикальной оси под определенным углом. Горизонтальное бурение происходит в несколько этапов:

1. Подготовка бурового оборудования к работе;
2. Необходимо пробурить скважину для определения характеристик горной породы, глубины залегания нефтеносных слоев, их размещение относительно вертикальной оси;
3. Создание раствора, тщательная регулировка его основных характеристик;
4. Проведение работ по глушению;
5. Герметизация устья;
6. Проведение подготовительных работ по геолого-физическому исследованию обустроенных стволов;
7. Подготовка ствола к опусканию испытателя существующих пород;
8. Взрывание снарядов, что позволяет осуществить отбор крена;
9. Освоение свежеобустроенной скважины;
10. Доставка на место добычи буровых комплексов.

https://youtube.com/watch?v=TXLe7rIVDtk

Бурение горизонтальных скважин

Типы скважин

При начале процесса диаметр ствола составляет до 90 см, а к концу редко доходит до 16,5 см. В ходе работы строительство скважины делается в несколько этапов:

1. Углубление дня скважины, для чего используется буровое оборудование: оно размельчает горную породу.
2. Удаление обломков из шахты.
3. Закрепление ствола при помощи труб и цемента.
4. Работы, в ходе которых исследуется полученный разлом, выявляются продуктивные расположения нефти.
5. Спуск глубины и ее цементирование.

Скважины могут отличаться по заглубленности и делятся на следующие разновидности:

• Небольшие (до 1500 метров).
• Средние (до 4500 метров).
• Углубленные (до 6000 метров).
• Сверхуглубленные (более 6000 метров).

Бурение скважины подразумевает измельчение цельного пласта породы долотом. Полученные части удаляют посредством вымывания специальным раствором; глубина шахты делается больше при разрушении всей забойной площади.

Приближая будущее

Строительство многоствольных скважин — перспективное направление развития для «Газпром нефти». Здесь еще многое предстоит сделать в ближайшие годы, отмечает начальник управления бурения Научно-Технического Центра Филипп Бреднев. На очереди — переход на новые уровни сложности TAML: четвертый и пятый.

Среди других технологий бурения скважин, которые планируют осваивать в компании, — бурение на обсадной колонне, бурение на гибких насосно-компрессорных трубах (ГНКТ или так называемый колтюбинг) в карбонатных коллекторах. Гибкая труба позволяет бурить быстрее за счет сокращения времени, которое тратится на спуско-подъемные операции. Также колтюбинг дает возможность не использовать кольматанты (вещества, препятствующие поглощению буровых растворов пластом), которые загрязняют призабойную зону, что негативно сказывается на нефтеотдаче.

Целый ряд проектов, которые «Газпром нефть» реализует в партнерствах с сервисными компаниями и производителями оборудования, направлен на создание новых высокотехнологичных буровых установок для российского рынка, а также переоборудование имеющихся. Новые буровые должны повысить безопасность людей, увеличить скорость бурения и снизить трудозатраты. Среди основных требований: максимальная автоматизация спуско-подъемных операций, безрезьбовое соединение верхнего привода с бурильной трубой, мощные буровые насосы, автоматизированная система учета наработки оборудования и инструмента, предиктивная аналитика для повышения эффективности обслуживания установки.

Огромные возможности по повышению эффективности строительства высокотехнологичных скважин сегодня дает цифровизация. В процессе бурения со скважины поступает обильный поток данных: показания датчиков геолого-технологических исследований (ГТИ), данные каротажа в процессе бурения, показания телеметрии наклонно-направленного бурения, реология бурового раствора и другие. Правильное использование этих данных, применение современных инструментов для машинной обработки больших данных открывают новые перспективы для дальнейшего повышения эффективности строительства скважин.

Для «Газпром нефти» важными шагами на этом пути стали создание в 2012 году центра геологического сопровождения бурения высокотехнологичных скважин и дальнейшая его трансформация в кросс-функциональный центр управления бурением (ЦУБ) «ГеоНавигатор» на базе Научно-Технического Центра. ЦУБ «ГеоНавигатор» стал первым в своем роде среди крупных ВИНК. В нем удалось объединить специалистов разных функций, собрать на одной площадке команду профессионалов. Она способна оперативно решить задачи любой сложности, которые могут возникнуть в процессе строительства скважин. Сегодня этот подход эффективно тиражируется: центры управления бурением создаются уже на базе добывающих предприятий «Газпром нефти». Так в 2019 году был создан региональный центр управления бурением в Тюмени.

Один из фокусов работы ЦУБ — технология геонавигации, которая заключается в оперативном получении информации о геологической модели месторождения и корректировке траектории скважины в соответствии с ней. Данные с бурового инструмента без задержки передаются в Центр во время бурения, и свежая информация отображается на геологической модели месторождения. Фактические данные сравниваются с проектными, анализируются. Если необходимо, траектория скважины корректируется таким образом, чтобы попасть в намеченную зону. С поступлением новой информации цикл повторяется, обеспечивая непрерывный контроль бурения.

Кроме того, в последние годы в «Газпром нефти» созданы и успешно внедряются несколько цифровых решений, основанных на инструментах машинного обучения, которые помогают справляться с наиболее острыми проблемами в процессе бурения и быстрее принимать значимые решения о дальнейшем строительстве скважин. Среди задач, которые решает искусственный интеллект, — сокращение случаев выхода долота из целевого интервала на основании данных сопровождения бурения, распознавание в этих данных предвестников аварийных ситуаций, более точное прогнозирование пространственного положения скважины, а также расчет ее ожидаемой продуктивности в процессе бурения.

Очевидно, что в ближайшем будущем цифровизация будет все более серьезно определять развитие высокотехнологичного бурения, а значит, и освоение трудноизвлекаемых и нетрадиционных запасов.

Что такое нефть

В некоторых местах зарождения добывали даже прозрачную нефть. Этот природный ресурс людьми начал применяться с давних времен. В составе нефти присутствует больше тысячи разнообразных элементов. Из них 90 % приходится на углеводороды. Именно по этой причине до сих пор нет единой формулы нефти. 10 % приходится на кислород и азот, а также серу и иные химические элементы (медь и алюминий, железо и магний). В углеродистой составляющей примерно 11–14 % приходится на водород, а остальное количество — на углерод.

При рассмотрении нефти чаще всего выделяют такие углеродистые связи:

• ароматические;
• нафтеновые;
• парафиновые, занимающие примерно половину от всего количества.

Стоит помнить о том, что нефть является быстро воспламеняющимся составом. В воде она абсолютно не растворима. Температурный режим может колебаться в пределах от –35 до +121 градуса, в зависимости от содержания газов в веществе. Нефть обладает такими физическими свойствами, как оптические, электрические и тепловые.