Горизонтальные скважины можно сооружать с помощью. Конструкция обычной горизонтальной скважины

Скважиной называется горная выработка, имеющая цилиндрическую форму. Длина скважины существенно превышает ее ширину. Самая верхняя ее часть именуется устьем, а самая нижняя - забоем. Стены скважины являются стволом всей этой конструкции. В настоящее время существует несколько методов бурения скважин. Однако, наиболее распространенными из них является метод горизонтального бурения, с помощью которого формируются горизонтальные скважины. Именно они являются очень популярным инструментом как для добычи полезных ископаемых (нефть, газ), так и во время строительства зданий и объектов для прокладки труб.

Бурение горизонтальных скважин является популярным в связи несколькими факторами, а именно:

1. Отсутствием разрушающего воздействия на верхний слой почвы, что является положительным моментом для экологии и окружающей среды, так как вред от такого бурения сводится к минимуму.
2. Возможностью прокладки таких скважин даже на большой глубине под водоемами и сыпучим грунтом.
3. Возможностью с помощью горизонтального бурения проложить шурфы под линиями ЛЭП и нефтепроводами.
4. Формирование скважин данного вида допускается в густонаселенных районах, чего нельзя сказать об остальных видах.
5. Возможностью прокладывать коммуникации с помощью горизонтального бурения под путепроводами, мостами и другими сооружениями, имеющими высокую важность.

Чтобы скважина правильно выполняла свои функции, к ней предъявляются следующие требования:

• прочность конструкции, которая должна предотвратить обрушение стен скважины;
• скважина должна обеспечить доступность забоя;
• скважина должна обеспечить полную герметизацию устья.

Горизонтальная скважина имеет ряд отличительных особенностей, которые, в первую очередь, заключаются в ее угле отклонения, который в обычной ситуации является прямым, т.е. равен 900. Однако, теория всегда отличается от практики, в связи с чем во время практического бурения горизонтально-направленных скважин ситуацию обстоит несколько иначе. Это связано с тем, что в природе отсутствуют четко прямые линии и углы, поэтому, возникает необходимость выбирать для формирования ствола скважины ту траекторию, которая максимально приближена к оптимальной.

В связи с этим, стоит сказать, что горизонтальной скважиной называется такая скважина, для которой характерна наиболее протяженная зона. В первую очередь, данный вид скважин активно используется во время нефтяной и газовой добычи. Именно она позволяет получать дебиты (т.е. объемы нефти, которая поступает в определенную единицу времени из искусственного источника), которые существенно больше тех дебитов, которые можно получить, имея вертикальную конструкцию. Длина ствола имеет прямое влияние на дебит.

Однако, не смотря на это, бурение такой скважины имеет весомый, хоть и незначительный, минус в виде дороговизны. Незначительным минус можно назвать, потому что, затратив определенные средства для формирования горизонтальной скважины, получаешь результат, в разы превышающий тот, который дает работа с другими видами скважин. Кроме того, что горизонтальная скважина используется как добывающая, ее еще называют нагнетательной. Горизонтальные скважины отличаются особой эффективностью на месторождениях, содержащих трещины с вертикальным уклоном, а также в коллекторах с трещинами, в коллекторах с газовой шапкой или водой, в коллекторах с крайне низкой и очень высокой проницаемостью. В последнем случае с помощью горизонтальной скважины значительно замедляется движение газа.

По своей конструкции горизонтальные скважины классифицируются следующим образом:

• разведочные. Название говорит само за себя - скважины применяются для уточнения местонахождения или объема залежей нефти и газа;
• поисковые. Используются с целью обнаружения газовых и нефтяных месторождений;
• добывающие. С их помощью происходит, непосредственно, добыча полезных ископаемых;
• нагнетательные. Такие скважины воздействуют на пласты, что позволяет нагнетать воду, газ и многие другие элементы.
• контрольные.

У последней разновидности горизонтальных скважин несколько предназначений, а именно:

• является инструментом, позволяющим измерить силу давления, образующегося в газовой шапке и нефтяной зоне;
• позволяют проконтролировать, какие изменения произошли в положении залежей;
• являются резервными, т.е. задействуют в работу застойные зоны;
• имеют специальное предназначение, например, с их помощью также происходит добыча технической воды;
• используются в качестве оценочных скважин, с помощью которых уточняются параметры, а также продуктивные границы залежей;
• используются в качестве скважин, применяемых для подмены скважин, находящихся в аварийном состоянии.

В момент осуществления бурения горизонтальной скважины, существующее количество несовместимых с условиями проводки ствола зон предопределяет то число колонн и «башмаков», которые будут формировать скважину. Условия являются несовместимыми по причине неустойчивых и низко прочных пород.

До момента приоткрытия продуктивных и производительных горизонтов с целью исключения возможности разрыва пород сначала спускается одна колонна, и только потом все остальные. Разница диаметров скважин и колонн определяется, опираясь на наиболее верные значения, которые определены практикой бурения, обеспечивающего беспрепятственный спуск колонны в скважину и ее надежное цементирование. Трубы выбираются, исходя из расчетов давлений внутри и снаружи скважины.

Владимир Хомутко

Время на чтение: 5 минут

А А

Как проводят горизонтальное бурение нефтяных скважин?

Горизонтальное бурение нефтяных скважин в процессе добычи полезных ископаемых является весьма значимой технологией, поскольку её применение дает возможность получить доступ к трудноизвлекаемым запасам углеводородов и разрабатывать сложные участки горных пород.

Создаваемая с помощью такого способа бурения горизонтальная горная выработка с определенным углом отклонения от вертикальной оси ствола позволяет добывать такой ценный энергоресурс, как нефть, наиболее быстро и эффективно.

Перед началом бурения обязательно следует подготовительный этап, процессе которого производятся следующие виды работ:

• исследование грунтов и горных пород в месте предполагаемого бурения (чтобы обеспечить оптимальное их разбуривание);
• получение необходимых разрешительных документов, которые юридически подтверждают законность добычи этого полезного ископаемого в конкретном месте.

Горизонтальные нефтяные скважины. Способы их бурения

Наклонные скважины вообще и горизонтальные в частности бурят с применением различных технологий, основными из которых в настоящее время считаются:

• направленное бурение;
• инсталляционное сервисное бурение;
• направленный внутриразломный буровой процесс.

Применение второй методики, как правило, предусматривает совместную прокладку подземных коммуникаций, а третья технология чаще применяется при разработке угольных пластов, поскольку в процессе такой работы зачастую возникает необходимость обеспечить газоотведение.

Вследствие падения дебитов давно эксплуатируемых скважин, многие нефтедобывающие компании стараются увеличить объем нефтедобычи с помощью более интенсивной разработки залежей, обнаружение и разведка которых уже закончены. Горизонтальное бурение нефтяных скважин как раз относится к методикам, позволяющим эффективно проводить такую интенсификацию.

Суть такого технологического процесса – расширение площади введения добываемого продукта в ствол скважины. С помощью горизонтального бурения формируются скважины, имеющие горизонтальные отрезки, которые возможно продолжать методами наклонно-направленного бурения.

Бурение скважин горизонтального типа имеет свои особенности, уравновешивающие воздействие таких технологий на экологическое состояние окружающей среды.

Одним из широко используемых технологических способов является бестраншейное строительство.

Применение этого метода дает возможность проводить работы вблизи высоковольтных линий электропередач, в застроенных жилыми домами массивах и в окрестностях дорог разного назначения.

С целью снижения в процессе бурения временных затрат, бурение горизонтально направленных скважин целесообразно применение комплексного оборудование, так как это позволяет сократить количество рабочего персонала и численность единиц используемой техники. Помимо этого, применение такого оборудование не требует произведения работ для снижения уровня грунтовых вод с высоким залеганием к поверхности.

Немаловажное значение имеет и финансовая составляющая, поскольку сокращение времени рабочего процесса приводит к уменьшению сметной стоимости объекта, вследствие чего можно утверждать, что использование высокотехнологичного оборудование позволяет минимизировать материальные затраты.

Если рассматривать такое бурение в экологическом и общественном аспекте, то такого рода разработка месторождений полезных ископаемых сводит к минимуму ущерб проживающему поблизости населению и минимизирует дискомфорт, вызываемый любыми строительными работами, а также максимально обеспечивает защиту окружающей экологической среды.

Практическое применение горизонтального бурения

Применение подобной технологии не только позволяет увеличить объемы добываемого нефтяного сырья с месторождений, эксплуатация которых уже ведется в течение долгого времени. Эта методика также дает возможность успешно и эффективно разрабатывать те участки, на которых использование обычных скважин нерентабельно из-за низкой продуктивности.

Применение горизонтального способа бурения нефтяных скважин эффективно в следующих случаях:

Поломки буровых устройств чаще всего возникают в особо твердых пластах горных пород, встречающихся на пути проходки скважины. Кроме того, бур может заклинить в ходе проходки, и в этом случае извлечение его из горной породы зачастую не представляется возможным. Для продолжения разработки и для одновременного обхода слишком прочного участка и применяется горизонтальное бурение, которое может идти как под определенным углом, так и параллельно.

В некоторых случаях традиционные способы бурения заменяют горизонтальными технологиями из-за сложности рельефа или близкого местоположения водоема. Помимо этого, такие технологии позволяют гораздо быстрее и значительно легче добираться до нужного продуктивного слоя и выбирать наиболее оптимальное и удобное место извлечения нефтяного сырья.

Если месторождение расположено на дне океана или моря, стандартная технология становится весьма затратной, поскольку требует установки плавучей буровой платформы, в то время, как затраты на горизонтальное бурение в таких случаях гораздо ниже. С помощью горизонтально-направленного бурения есть возможность обустраивать подземные нефтехранилища.

Горизонтальное бурение на нефтедобывающих промыслах подразумевает применение инновационных технологий, позволяющих добиваться большого угла отклонения ствола скважины от вертикальной оси (до 90 градусов).

Горизонтальное бурение скважин

Поскольку нефтеносные слои, как правило, обладают горизонтальной структурой, горизонтальные скважины (по сравнению с обычными) гораздо продуктивнее при разработке одного и того же месторождения, поскольку площадь забоя горизонтального участка больше, чем вертикального.

Проходка таких скважин производится в нужных слоях и на заранее определенных режимах. Все работы выполняются в строгом соответствии с требованиями к условиям эксплуатации буровой установки, разрушающей пласты горных пород.

Эффективность бурового процесса оцениваются по следующим параметрам:

• уровень нагрузки, приходящейся на долото, который напрямую зависит от осевого давления;
• число оборотов бурового инструмента;
• качественные характеристики глинистого материала в каждом пробуриваемом слое;
• способ эксплуатации устройства.

Выбор метода горизонтального бурения производится с учетом всех особенностей конкретного промысла. Рельеф местности, геологический состав разбуриваемых пород и прочие условия работы требуют определенного метода такого бурения, и в случае, когда выбор технологии сделан с учетом всех необходимых параметров, увеличение продуктивности скважины в ходе проведения горизонтального бурения будет максимальным.

Ключевым преимуществом горизонтальных буровых технологий является сохранение экологического баланса и минимизация ущерба, наносимого ландшафту в месте проведения работ. На жизнь местного населения такие способы также практически не оказывают никакого отрицательного влияния.

Подготовительный этап

Сам процесс формирования горизонтальной нефтедобывающей скважины может проводиться на достаточно больших глубинах, с использованием соответствующего оборудования для глубинного бурения. Перед началом процесса оформляется геолого-технический наряд и разрабатывается техническая карта. Контроль за этапами производства работ проводится в строгом соответствии с техническим регламентом.

Основные стадии подготовительного этапа горизонтального бурения (по порядку):

• доставка на место и сборка необходимого для подготовительной работы оборудования;
• спуско-подъемные работы с этим оборудованием;
• ориентировочное бурение;
• подготовка и смешивание , с учетом необходимой плотности и массы, включающая в себя добавление необходимых присадок;
• работы по герметизации устья скважины;
• операции глушения скважины;
• получение и подготовка данных исследования существующих стволов с точки зрения их геофизических параметров;
• подготовка таких стволов к спуску испытательного устройства для горной породы;
• подрыв зарядов для отбора кернов;
• освоение подготовленной скважины;
• доставка на промысел необходимых буровых установок.

На каждой стадии подготовительного этапа необходима регулярная проверка в целях поддержания его характеристики на требуемом уровне. Это обеспечивается проведением регулярных лабораторных анализов. Устье скважинного ствола необходимо оснастить противовыбросовым оборудованием для минимизации рисков, связанных с возможным возникновением в процессе работы аварийных ситуаций.

Техническое состояние используемых в технологическом процессе устройств необходимо регулярно и своевременно проверять, для чего используется целый комплекс контрольно-измерительных устройств, исправность которых, в свою очередь, также должна быть под постоянным контролем. Для обеспечения безопасности работы применяются разного рода предохранительные элементы и средства автоматизации

После завершения подготовительного этапа обязательно проводятся предварительные испытания горных пластов.

На каждом этапе бурового процесса проводятся регулярные профилактические осмотры применяемого технологического оборудования до и после его непосредственного использования.

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.

Бурение необходимо применять при строительстве большого числа сооружений, оно применяется при постройке водопроводных систем и для добычи полезных ископаемых. Скважина представляет собой горную выработку цилиндрической формы.

Одним из видов скважин являются горизонтальные скважины, они необходимы в нефтедобыче и в тех случаях, когда скважину нужно проложить в населенной местности, к примеру, под дорогой.

Длина таких скважин намного больше их ширины, ее верхнюю часть называют устьем, а нижнюю - забоем. Стволом конструкции являются стены. Бурение горизонтальных скважин экологично и не наносит серьезного вреда экологии.

Обычно у этой конструкции прямой угол отклонения, но так как идеально прямых линий нет, и не может быть, то нужно бурить стволы по траектории, приближенной к оптимальной.

Преимущество этих скважин в том, что они позволяют получить намного больше нефти, чем вертикальные. Это более дорогое, но продуктивное бурение. Горизонтальная скважина обычно является добывающей, но может быть нагнетательной.

Бурение горизонтальных скважин

При бурении горизонтальной скважины, важно правильно определить нужное количество колонн и глубину установки «башмаков», для этого нужно знать точное количество зон, где невозможно провести ствол по причине неустойчивости пород.

Перед приоткрытием продуктивных и производительных горизонтов, предусмотрите спуск одной колонны, чтобы не было разрыва пород.

• Различие между диаметром колонн и скважин нужно подбирать, учитывая значения, определенные практикой бурения, чтобы спуск колонны был легким и обеспечивалось прочное и качественное цементирование. Когда принимается решение о том, что важно знать эти нюансы.
• Перед началом бурения нужно провести анализ проб грунта, чтобы определить, возможно ли бурение в данном месте. От свойств грунта зависит глубина залегания труб. На основании анализа необходимо получить все нужные разрешения для работы.
• Далее нужно сделать пилотную скважину. Пилотная скважина это обычный пробный прокол. Для ее бурения требуется небольшая буровая головка, соединенная со специальной штангой. С ее помощью можно контролировать и корректировать прокладку траншеи.
• Штанга - это длинная труба, одна ее секция может достигать 3 м. Для такого бурения требуются головки только с алмазным напылением.
• В саму головку должен быть встроен особый передатчик, сигналы которого поступали бы на приемное устройство, если техника собьется с маршрута, это будет отражено на дисплее и все ошибки можно легко устранить.

Для расширения скважины нужно использовать специальный расширитель, он протягивается в обратном направлении, он необходим, чтобы срезать лишние слои грунта. Для того чтобы в скважину можно было легко вводить трубы, ее диаметр должен быть на 40% больше ширины трубы.

После окончания бурения скважины, в нее нужно проложить трубы. Расширитель притягивается с конца скважины, а к нему присоединяется захват для трубы.

Если заранее позаботиться о согласительной документации, то можно заранее получить информацию об имеющихся под землей кабелях, то есть, не нужно будет ремонтировать поврежденные коммуникации.

Для бурения таких скважин, необходимо особое оборудование с высокими прочностными характеристиками, на рынке есть как российское, так и иностранное такое оборудование.

Что касается прочности, то российское оборудование превосходит зарубежные аналоги, кроме того, оно и дешевле. Оно отлично адаптировано под российские условия бурения. Для него проще приобретать запчасти и оно обеспечит весьма серьезную экономию.

В области добычи ценных энергетических ресурсов бурение горизонтальных нефтяных скважин занимает важное место: с помощью такой технологии становится возможным добыча нефти из труднодоступных мест, а также разработка сложных участков пород. Создаваемая в процессе бурения горизонтальная скважина имеет определенный угол отклонения от оси вертикального ствола, благодаря чему становится возможным выкачивать нефть наиболее быстрым и продуктивным образом.

Выполнение работ по бурению скважин должно проходить только после подготовительного этапа. К нему относится изучение грунта в месте бурения, получение разрешительной документации, которая является юридическим подтверждением законности нефтедобычи в данном месте.

Способы бурения скважин

Наклонные скважины в целом и горизонтальные в частности можно пробурить несколькими способами.

Основными методами считаются следующие технологии бурения:

• Направленная работа.
• Сервисное инсталляционное бурение.
• Направленный процесс внутриразломного типа.

Стоит заметить, что второй метод обычно проводится вместе с прокладкой коммуникаций под землей, а третий способ чаще применяется в угольном пласте, поскольку в этом случае может потребоваться отведение газа.

Технологические особенности бурения

Ввиду падения эффективности работы старых скважин многие компании увеличивают объем производства посредством интенсивной разработки уже имеющихся и обнаруженных нефтяных залежей. Горизонтальное направленное бурение горизонтальных скважин – это весьма продуктивный способ прироста сырьевой добычи. Его суть заключается в расширении площади введения в ствол скважины продукта. В ходе горизонтального бурения образуются скважины с горизонтальными отрезками, которые становится возможным продолжить при наклонном бурении.

Бурение горизонтальных скважин имеет ряд особенностей, которые уравновешивают влияние такого способа на экологию

• Бестраншейное строительство – один из технических методов, который позволяет вести работу возле высоковольтной линии электропередач, в жилищном массиве или около дорожной развязки.
• Для сокращения временных затрат при бурении горизонтальных скважин оптимально использовать комплексное оборудование, поскольку при этом объем рабочей силы невелик, как и количество привлеченной к работе техники. Кроме того, в этом случае не нужно проводить действия по снижению уровня грунтовых вод, если они залегают слишком высоко.
• Важную роль играет и финансовый вопрос: сокращение рабочего процесса ведет к уменьшению сметы, которая закладывается при планировании скважины. Использование высокотехнологичных устройств способствует минимизации затрат.
• С общественной и экологической точки зрения подобные разработки полезных ископаемых не наносят ущерба или неудобств людям, которые постоянно проживают в районе нефтедобычи.

Применение способа горизонтального бурения

Подобный способ не только способствует увеличению количества добываемой нефти с уже эксплуатируемых месторождений. Он также позволяет с успехом разрабатывать участки, работа на которых при бурении обычной скважины считается непродуктивной и нерентабельной.

Подобный способ приносит успех в использовании в ряде случаев:

• Неисправности бурового оборудования.
• Месторождение нефти, расположенное в труднодоступной части для обычной технологии работы.
• Добыча нефти, залегающей на дне крупного водоема (океан или море).

Поломки бура могут происходить из-за залегания особо твердых пластов на пути к месторождению. Также бур может заклинить на месте разработки, и извлечь из горной породы его уже невозможно. Чтобы продолжить разработку и одновременно обойти слишком прочный слой, можно применить бурение горизонтальной скважины под углом или параллельно.

В ряде случаев стандартное бурение скважины заменяется технологией горизонтальной прокладки из-за сложного рельефа, близкого расположения к водоему. Кроме того, такой метод дает возможность быстрее и легче достичь нужного слоя породы и выбрать наиболее комфортное место для извлечения нефти.

В случае, если нефть находится на океаническом или морском дне, горизонтальное бурение потребует минимальных затрат, в то время как стандартная технология требует установки морской платформы, что обойдется весьма недешево. Таким же образом можно устраивать подземные хранилища нефти.

Характерные факторы в процессе бурения

Горизонтальное направленное бурение для нефтедобычи сопровождается использованием инновационных технологий, которые дают возможность устроить скважину с большим углом отклонения от вертикального направления. Как правило, слои, которые содержат нефть, имеют горизонтальную структуру, и подобная технологическая особенность делает добычу такой нефти возможной. Горизонтальные скважины, в отличие от стандартных, отличаются большими показателями по производительности, если сравнивать результаты бурения в одной и той же области.

Проход делается в заранее определенном режиме в нужных слоях. Работа должна выполняться с соблюдением условий по функционированию установки, которая разрушает забой скважины.

Эффективность такого разрушения оценивается по следующим показателям:

• Степень нагрузки на долото, которое имеет прямую связь с давлением по оси.
• Количество оборотов при работе устройства.
• Качество глинистого материала в каждом слое и его процент.
• Метод применения устройства.

При учете всех особенностей, которые сопровождают бурение горизонтальной скважины, можно определить, какой метод будет оптимальным. Условия работы, как правило, соотносятся с методами бурения, и если придерживаться идеальных показателей в применении технологии, можно добиться наибольшего роста продуктивности прохода в процессе горизонтальной прокладки скважины.

Место бурения может располагаться на некотором расстоянии от слоя, в котором залегает нефть, и добыча будет иметь положительный результат. В то же время стандартный способ может сильно повредить окружающей среде с точки зрения экологии, и потому горизонтальные скважины не только имеют высокую производительность, но и не наносят урона природе и человеку.

Ключевое преимущество горизонтального направленного бурения заключается в сохранении баланса экосистем и отсутствии вреда ландшафтам, на которые не производится непосредственного влияния. Отрицательное влияние на условия жизни человека также стремится к минимуму, поэтому добычу нефти можно производить и около поселений и городов.

Подготовка к процессу

Процесс создания горизонтальной скважины для добычи нефтяного или газового продукта может проходить с использованием глубокого способа бурения и применением соответствующего оборудования. При этом сначала проводится оформление геолого-технического наряда и создание технической карты. Техрегламент контролирует этапы выполнения.

Ключевые этапы бурения горизонтальных скважин идут в следующем порядке:

1. Сборка оборудования для работы.
2. Операции по спуску или подъему автоматического оснащения.
3. Ориентировочные бурильные работы.
4. Создание раствора, регулировка его плотности и тяжести, а также обработка специальными веществами.
5. Герметизация скважинного устья.
6. Работы по глушению.
7. Подготовка исследований готовых стволов по геофизическим параметрам.
8. Подготовка ствола к спуску испытателя горной породы.
9. Взрывание снарядов для отбора крена.
10. Освоение готовой к приему скважины.
11. Доставка буровых комплексов.

Каждое действие подготовительного этапа требует регулярной проверки раствора для скважины и поддержания его свойств на нужном уровне, при этом его анализы периодически обновляются. Устья стволов должны быть оснащены оборудованием, предотвращающим выброс нефтяного продукта, поскольку это позволит максимально уменьшить риск появления аварийных ситуаций в работе.

Техническое состояние устройств, которые применяются в работе, должно проверяться своевременно; для проверки исправности оборудования необходимо применять контрольно-измерительные устройства, рабочее состояние которых также должно быть проконтролировано, автоматика и предохранительные элементы.

Любые осложнения, которые появляются при бурении горизонтальной скважины, требуется устранить. После того, как подготовительный этап заканчивается, необходимо провести испытание горных пластов. Каждый процесс по бурению требует регулярного профилактического осмотра используемой техники, который проводится до и после работы.

Особенности управления в горизонтальном бурении скважин

Важным аспектом в работе является управление оборудованием в процессе бурения, поскольку сам бур находится на отдалении. Горизонтальная технология требует тщательного контроля во избежание плачевных последствий. В работе используется система локации, которая должна воплощать функцию контроля процессов. Система представляет собой специальный зонд, который находится в головке бура. Синхронизация действий зонда производится посредством специальной техники, и оператор регулирует эти действия, находясь на поверхности земли.

Среди прочих действий зонд будет отмечать, под каким углом производится бурение горизонтальных скважин в данный момент, а получаемые сведения отправляются на прибор, с помощью которого оператор производит управление системой. Специалист также отслеживает количество оборотов устройства, температурный режим головки бура. Чем более оперативно сведения будут поступать на пульт, тем выше вероятность, что опасные ситуации будут предусмотрены вовремя.

Процесс горизонтального бурения проводится с применением комплексных установок, и в их состав обычно включены следующие конструктивные части:

• Рама.
• Лафет.
• Кузовная часть.
• Ходовая система установки (она может быть на колесах или гусеницах).
• Гидроустановка.
• Энергостанция.
• Пульт управления.
• Дизельный мотор.
• Система подачи штанг.

Классификация бурового комплексного оборудования может зависеть от предела протяжки, и этот показатель измеряется в тоннах. Также важную роль играет диаметр расширения, а также длина ствола: эти значения измеряются в максимальных пределах. Второстепенные данные служат для более полной характеристики качеств используемой в работе техники: это радиус изгиба штанговых колонн. Этот показатель позволяет узнать силу перемены траектории, которая может потребоваться при первичном бурении, а также затратами раствора для формирования стабильной горизонтальной скважины. Все эти показатели позволяют провести работу наиболее эффективно и безопасно.

Для большинства людей, иметь свою нефтяную или газовую скважину - значит решить финансовые проблемы на всю оставшуюся жизнь и жить ни о чем не думая.
Но так ли просто пробурить скважину? Как она устроена? Этим вопросом, к сожалению, мало кто задается.

Буровая скважины 39629Г находится совсем недалеко от Альметьевска, в поселке Карабаш. После ночного дождя, все вокруг в тумане и перед машиной то и дело пробегали зайцыJ

И вот, наконец, показывалась сама буровая. Там нас уже ждал мастер буровой - главный человек на площадке, он принимает все оперативные решения и несет ответственность за все происходящее при бурении, а также - начальник управления буровых работ.

Принципиально, бурением называют разрушение горных пород на забое (в нижней точке) и извлечение разрушенной породы на поверхность. Буровая представляет собой комплекс механизмов, таких как буровая вышка, буровые насосы, системы очистки бурового раствора, генераторы, жилые помещения и т.д.

Буровая площадка, на которой расположены все элементы (о них мы поговорим ниже) - это очищенная от плодородного слоя земли и отсыпанная песком зона. После завершения работ этот слой восстанавливают и, таким образом, существенный вред экологии не наносится. Слой песка - обязателен, т.к. глина при первых дождях превратится в непроходимую жижу. Я сам видел, как в такой жиже застревали многотонные Уралы.
Но обо всем по порядку.

На скважине 39629Г установлен станок (собственно вышка) СБУ-3000/170 (стационарная буровая установка, максимальная грузоподъемность 170 тонн). Станок произведен в Китае и выгодно отличается от того, что я видел раньше. В России тоже производятся буровые, но китайские станки дешевле как в закупке, так и в обслуживании.

На этой площадке ведется кустовое бурение, оно характерно для горизонтальных и наклонно-направленных скважин. Такой тип бурения заключается в том, что устья скважин расположены на близком расстоянии друг от друга.
Поэтому буровой станок оборудован системой самоперемещения по рельсам. Система работает по принципу «тяни-толкай» и станок как бы передвигает сам себе с помощью гидроцилиндров. На перемещение с одной точки до другой (первые десятки метров) со всеми сопутствующими операциями уходит пара часов.

Поднимаемся на рабочую площадку буровой. Здесь собственно и происходит большая часть работы буровиков. На фото видны трубы буровой колонны (слева) и гидравлический ключ, при помощи которого колонна наращивается новыми трубами и продолжает бурение. Бурение происходит благодаря долоту на конце колонны и вращению, которое передается с помощью ротора.

Особый восторг у меня вызвало рабочее место бурильщика. Когда-то давно, в Республике Коми, я видел бурильщика, который управлял всеми процессами с помощью трех ржавых рычагов и собственной интуиции. Чтобы сдвинуть рычаг с места, он буквально повисал на нем. В итоге, буровой крюк чуть было не зашиб его.
Здесь же бурильщик подобен капитану космического корабля. Он сидит в изолированной кабине, в окружении мониторов и управляет всем с помощью джойстика.

Само собой, кабина отапливается зимой и охлаждается летом. Кроме того, на крыше,тоже стеклянной, предусмотрена защитная сетка на случай падения чего-нибудь с высоты и дворник для очистки стекла. Последний вызывает у буровиков неподдельный восторг:)

Лезем наверх!

Кроме ротора, буровая оборудована системой верхнего привода (сделана в США). Эта система объединяет в себе крановый блок и ротор. Грубо говоря, это кран с приделанным к нему электродвигателем. Система верхнего привода является более удобной, быстрой и современной, нежели ротор.

Видео как работает система верхнего привода:

С вышки открывается отличный вид на площадку и окрестности:)

Кроме красивых видов, в верхней точке буровой можно обнаружить рабочее место верхового помбура (помощника бурильщика). В его обязанности входят работы по установке труб и общий контроль.

Так как верховой находится на рабочем месте всю 12-часовую смену и в любую погоду и любое время года, для него оборудована отапливаемая комната. На старых вышках этого никогда не было!

В случае нештатной ситуации, верховой может эвакуироваться с помощью троллея:

Когда скважина пробурена, ствол несколько раз промывается от разбуренной породы (шлама) и в нее спускают обсадную колонну, которая состоит из множества труб, скрученных между собой. Один из типовых внутренних диаметров обсадной колонны — 146 миллиметров. Длина скважины может достигать 2—3 километров и более. Таким образом, длина скважины превосходит её диаметр в десятки тысяч раз. Примерно такими же пропорциями обладает, например, отрезок обычной нити длиной 2—3 метра.

Трубы подаются по специальному желобу:

После спуска обсадной колонны скважину еще раз промывают и начинается цементирование затрубного пространства (пространства между стенкой скважины и обсадной колонной). Цемент подается на забой и продавливается в затрубное пространство.

После того, как цемент застывает, его проверяют зондом (прибором, спускаемым в скважину) АКЦ - акустический контроль цементажа, скважину опрессовывают (проверяют герметичность), если все ОК, то бурение продолжается - разбуривается цементный стакан на забое и долото идет дальше.

Буква «г» в номере скважины 39629Г означает, что ствол скважины - горизонтальный. От устья до определенного момента скважина бурится без отклонения, но потом с помощью шарнирного отклонителя и/или роторного отклонителя она выходит на горизонталь. Первый представляет собой трубу с шарниром, а второй - долото с направленным соплом, которое отклоняется напором бурового раствора. Обычно, на картинках, отклонение ствола изображается чуть ли не под углом 90 градусов, но в реальности этот угол составляет около 5-10 градусов на 100 метров.

За тем, чтобы ствол скважины шел туда, куда нужно, следят специальные люди - «кривильщики» или инженеры телеметрии. По показаниям естественной радиактивности горных пород, сопротивлению и другим параметрам, они контролируют и корректируют курс бурения.

Схематично все это выглядит вот так:

Любые манипуляции с чем-либо на дне (забое) скважины превращаются в очень увлекательное занятие. Если в скважину нечаянно уронить инструмент, насос или несколько труб, то вполне можно уроненное никогда не достать, после чего на скважине стоимостью в десятки или сотни миллионов рублей можно ставить крест. Покопавшись в делах и историях ремонта, можно найти настоящие скважины-жемчужины, на забое которых лежит насос, поверх которого лежит ловильный инструмент (для извлечения насоса), поверх которого лежит инструмент для извлечения ловил
ьного инструмента. При мне в скважину роняли, к примеру, кувалду:)

Чтобы нефть вообще могла поступать в скважину, нужно проделать отверстия в обсадной колонне и цементном кольце за ней, так как они, отделяют коллектор от скважины. Эти отверстия делают с помощью кумулятивных зарядов; они по сути такие же, как, например, противотанковые, только без обтекателя, потому что лететь им никуда не надо. Заряды пробивают не только обсадную колонну и цемент, но и сам пласт горной породы на несколько десятков сантиметров вглубь. Весь процесс называется перфорацией.

Для сокращения трения инструмента, выноса разрушенной породы, предотвращения осыпания стенок скважины и компенсации разницы пластового давления и давления на устье (внизу давление в разы больше) скважина заполнена буровым раствором. Его состав и плотность подбираются в зависимости от характера разреза.
Буровой раствор прокачивается компрессорной станцией и должен постоянно циркулировать в скважине во избежания осыпания стенок скважины, прихвата инструмента (ситуации, когда колонна заблокирована и ее невозможно ни вращать, ни вытащить - это одна из самых распространенных аварий при бурении) и прочего.

Спускаемся с вышки, идем смотреть насосы.

В процессе бурения буровой раствор выносит шлам (разбуренную породу) на поверхность. Анализируя шлам, буровики и геологи могу делать выводы о породах, которые сейчас проходит скважина. Затем раствор нужно очистить от шлама и снова отправить в скважину работать. Для этого оборудована система очистных установок и «амбар», где очищенный хранится шлам (амбар виден на предыдущем фото справа).

Первыми принимают раствор вибросита - они отделяют самые крупные фракции.

Затем раствор проходит ило- (слева) и пескоотделители (справа):

И, наконец, самая мелкая фракция удаляется с помощью центрифуги:

Затем раствор попадает в емкостные блоки, при необходимости восстанавливаются его свойства (плотность, состав и прочее) и оттуда с помощью насоса подается обратно в скважину.
Емкостной блок:

Буровой насос (произведен в РФ!). Красная штука сверху - гидрокомпенсатор, он сглаживает пульсацию раствора за счет противодавления. Обычно на буровых - два насоса: один рабочий, второй резервный на случай поломки.

Все этим насосным хозяйством заведует один человек. Из-за шума оборудования, всю смену он работает в берушах или защитных наушниках.

«А что у буровиков с бытом?» - спросите вы. Этот момент мы тоже не упустили из внимания!
На этой площадке буровики работают, короткими вахтами по 4 дня, т.к. бурение идет практически в черте города, но жилые модули практически ничем не отличаются от тех, что используют, к примеру, в Заполярье (разве что, в лучшую сторону).

Всего на площадке 15 вагончиков.
Часть из них - жилые, в них буровики живут по 4 человека. Вагончики разделены на тамбур с вешалкой, умывальником и шкафов и непосредственно жилую часть.

Кроме того, в отдельные вагончики (на местном сленге - «балки"») выведены баня и кухня-столовая. В последней мы прекрасно позавтракали и обсудили детали работы. Пересказывать не буду, а то вы меня обвините в совсем уж откровенной рекламе, но скажу, что мне немедленно захотелось остаться в Альметьевске… Обратите внимание на цены!

На буровой мы провели около 2,5 часов и я в очередной раз убедился, что таким сложным и опасным делом, как бурение и нефтедобыча в целом могут заниматься только хорошие люди. Еще мне объясняли, что плохие люди тут не задерживаются.

Друзья, спасибо, что дочитали до конца. Надеюсь, теперь вы представляете себе процесс бурения скважин немного лучше. Если у вас остались вопросы - задавайте их в комментариях. Я сам или с помощью экспертов - обязательно отвечу!