Тульских.О.И. буровые станки контрольная. Контрольная работа по дисциплине Буровые станки и бурение скважин

• Название: Контрольная работа по дисциплине Буровые станки и бурение скважин
• Дата: 28.11.2021
• Размер: 137.13 Kb.
• Имя файла: Тульских.О.И. буровые станки контрольная.docx
• Тип: Контрольная работа; #284242
• страница: 4 из 5

Роторное бурение

Роторное бурение - это вид бурения, при котором вращение передается от ротора через бурильную колонну на долото. При этом ротор не создает осевой нагрузки на инструмент. В этом случае бурение осуществляется за счет вращающей силы ротора и контролируемой разгрузки веса бурильной колонны на забой.

Ротор приводится от двигателя, он имеет клинья (вставки) специальной формы, которые зажимают ведущую трубу квадратного или шестиугольного сечения. Клинья ротора позволяют ведущей трубе скользить в осевом направлении, что позволяет поднимать или опускать бурильную колонну одновременно вращая её ротором.

Роторное бурение появилось в США в 1880 г. В России оно впервые применено в 1901г. вблизи г.Грозный, а затем в СССР с 1922 г. заменило ударное бурение и получило широкое распространение при бурении на нефть и газ.

Достоинством роторного бурения считается возможность бурения скважин на большую глубину (до 10 км и более). Недостатком является износ бурильной колонны в результате истирания труб о стенки скважины при вращении.

Турбинное бурение

Турбинное бурение - вращательное бурение специальной машиной - турбобуром. Принципиальным отличием от роторного бурения является то, что при турбинном бурении вращается только вал турбобура с присоединенным к нему долотом. При роторном бурении - вращается вся бурильная колонна. Турбобур состоит из неподвижного статора, закрепленного на бурильной колонне и ротора, к которому присоединяется породоразрушающий инструмент. Поток буровой жидкости под давлением проходит через каналы к лопастям турбобура, давит на лопасти, тем самым заставляя вращаться вал турбобура. Вал передает вращение на долото. Таким образом гидравлическая энергия буровой жидкости преобразуется в механическую энергию вращения долота. Для предотвращения проворачивания буровой колонны под воздействием реактивных сил турбобура, ведущую трубу квадратного сечения застопаривают в роторе.

Турбобур впервые был использован в 1924г. в Азербайджане. Он состоял из одноступенчатой турбины и редуктора.

Преимущества турбинного бурения, обусловленные установкой турбобура над долотом и отсутствием вращения бурильной колонны:

- отсутствует трата мощности на вращение бурильной колонны;

- уменьшается износ бурильных труб;

- уменьшается износ эксплуатационной колоны;

- большая скорость вращения долота;

- отсутствие вращения бурильной колонны позволяет использовать турбобур для бурения направленных скважин;

- в виду отсутствия вращения ротора снижается шум и улучшаются условия труда буровой команды.

Электробур

Электробур - это забойная машина, у которой вращающий момент создается погружным маслонаполненным асинхронным электродвигателем.

Электробур, применяемый в бурении, имеет три типа:

- электробур на трубах;

- электробур на шланго-кабеле;

- электробур на кабель-канате.

Описан электробур на трубах предназначенный для бурения вертикальных, наклонно-направленных и разветвленно-горизонтальных нефтяных и газовых скважин. Турбинное бурение имеет значительный недостаток - общий КПД установки имеет малое значение и при глубоком бурении не превышает 0,2-0,3.

Основные потери мощности вызываются:

- сопротивлениями на пути движения потока жидкости от насоса к турбобуру;

- значительные потери мощности имеются и в самом турбобуре.

У турбобура ротор имеет лопасти, которые воспринимают энергию потока жидкости и передают её валу ротора. У электробура вместо лопастного ротора имеется электоротор. Питание электроэнергией подается посредством отрезков кабеля, проложенных внутри бурильных труб. Концы кабеля заделаны в замковые соединения таким образом, что при свинчивании бурильных труб в колонну они автоматически соединяются. Подвод тока к бурильным трубам на поверхности производится с помощью контактных колец и щеток, смонтированных на специальном переводнике.

Электробур имеет все преимущества турбинного бурения, а именно:

- отсутствует трата мощности на вращение колонны бурильных труб;

- уменьшается износ бурильной колоны;

- уменьшается износ эксплуатационной колоны;

- большая скорость вращения долота;

- отсутствие вращения бурильной колонны позволяет использовать турбобур для бурения направленных скважин;

- в виду отсутствия вращения ротора снижается шум и улучшаются условия труда буровой бригады.

Кроме того, электробур имеет преимущества над турбобуром:

- работает при меньших расходах промывочной жидкости и меньшем давлении насосов;

- позволяет бурить скважины с продувкой газом, вместо промывки буровой жидкостью;

- позволяет контролировать параметры режима бурения на забое и в процессе бурения контролировать зенитный и азимутальный углы оси скважины;

- позволяет снизить на 30% расход электроэнергии.

К недостаткам электробура на трубах относится малая надежность токоподвода, особенно при глубоком бурении скважин малого диаметра.
18.Технология глубокого бурения.
Роторный способ бурения рекомендуется применять: при использовании низкооборотных шарошечных долот с оптимальной частотой вращения 35-150 об/мин с целью увеличения углубки за рейс; при разбуривании пластических пород (глины, глинистые сланцы и др.) лопастными гидромониторными долотами; с промывкой утяжеленными (ρ>1700-1800 кг/м³) и аэрировании промывочными жидкостями; при продувке воздухом; в условиях высоких забойных температур (140-150˚).

Турбинный способ бурения рационален при использовании: высокооборотных шарошечных, алмазных долот и долот типа ИСМ (особая разновидность долот разработана Институтом сверхтвердых материалов); промывочных жидкостей плотностью не более 1700-1800кг/м³; при забойных температурах до 140-150˚; при бурении наклонно-направленных и многоствольных скважин, скважин большого диаметра агрегатами реактивно-турбинного бурения.

Применение электробуров целесообразно применять при бурении: с промывкой утяжеленными промывочными жидкостями (ρ<2300 кг/м³); при температуре не выше 130-140˚C; при бурении наклонно-направленных скважин в сочетании с телеметрическими системами; при промывке аэрированными жидкостями и продувке воздухом; при бурении алмазными долотами и долотами типа ИСМ.
19.Заключительные операции.
Разобщение платов – комплекс мероприятий, проводимых с целью: 1)предохранения стенок скважины, сложенных недостаточно устойчивыми породами; 2) разобщение нефтеносных и газоносных пластов друг от друга и от водонасыщенных пород; 3) создание долговечного и герметичного канала транспортировки нефти или газа с забоя скважины без потерь.

Эти задачи решаются при помощи крепления скважины обсадными трубами и цементирования ее затрубного пространства.

Конструкция скважин

В конструкции скважин на нефть и на газ, в отличие от колонкового бурения, кроме направления, кондуктора и промежуточных колонн различают еще эксплуатационную колонну (рис.4).

Эксплуатационной называется последняя колонна обсадных труб, служащая для крепления и разобщения продуктивных горизонтов и изоляции их от других горизонтов геологического разреза, а также предназначенная для извлечения полезного ископаемого или нагнетания в пласт воды или газа.

Выбор конструкции скважины зависит от ее назначения, глубины, способа эксплуатации, пластовых давлений и геологического строения месторождения.

Обсадные трубы

Для крепления глубоких скважин используются стальные бесшовные трубы муфтового соединения.

Трубы поставляются длиной от 9,5 до 13 м. Обсадные трубы соединяются при помощи муфт на резьбе. Диаметр обсадных труб от 114 до 245 мм.

Вскрытие продуктовых горизонтов:

Залежи нефти и газа приурочены к пористым участкам горных пород, сложенных песками, пористыми или трещиноватыми песчаниками, известняками, разобщенными от других пород глинами, мергелями, плотными песчаниками и другими породами, и находятся в повышенных участках структур.

Методы вскрытия продуктивных пластов в зависимости от пластового давления, степени насыщенности пласта нефтью, степени дренирования и других факторов могут быть следующие:

1. 
   Скважина бурится до кровли продуктового горизонта, в нее опускается промежуточная колонна и цементируется. Затем вскрывается продуктовый горизонт, и в скважину опускается фильтр или хвостовик. В этом случае промежуточная колонна является эксплуатационной. Если продуктовый пласт сложен устойчивыми породами, фильтр может не устанавливаться. Этот метод применяется, главным образом, на разведочных скважинах.
   
2. 
   Скважина бурится на всю мощность продуктивного горизонта, в нее опускается эксплуатационная колонна с фильтром и с помощью манжетного способа цементируется выше кровли нефтеносного пласта. Такой метод вскрытия используется в пластах с низким давлением.
   
3. 
   Скважина бурится на всю мощность продуктивного горизонта, опускается эксплуатационная колонна и цементируется от забоя. Затем Обсадная колонна перфорируется против продуктивного горизонта, чтобы создать отверстие для прохода нефти или газа в скважину. Этот метод вскрытия применяется в пластах с высоким давлением.
   

Для вскрытия продуктовых горизонтов с низким пластовым давлением используют специальные промывочные жидкости, продувку воздухом и газом.

В скважинах с высоким пластовым давлением необходимо применять промывочные жидкости с большей плотностью.

Опробование и испытание продуктивных пластов:

Под опробованием и испытанием пласта понимают комплекс работ, обеспечивающих выявление его газонефтисодержания, вызов притока, отбор проб нефти и газа, определение характера насыщенности, ориентировочного дебита, основных гидродинамических параметров пласта. Эти данные необходимы для подсчета запасов нефти и газа и составления проекта разработки месторождения.

Испытание пластов производится в процессе бурения скважины, так и по окончании ее при помощи различных испытателей пластов.

Освоение и сдача скважин в эксплуатацию

Последнее мероприятие перед сдачей скважины в эксплуатацию – вызов притока жидкости из пласта. Приток жидкости возможен только в том случае, когда гидростатическое давление на забой меньше пластового давления. Это достигается промывкой, продувкой или понижением уровня.

Понижение уровня можно производить поршневанием.

При ограниченном притоке нефти рекомендуется следующие методы воздействия на призабойную зону пласта: гидроструйная перфорация, кислотная обработка, метод переменных давлений, гидравлический разрыв.

Скважины, из которых получен промышленный приток нефти или газа, передаются в эксплуатацию. Если скважины окажутся «сухими», то их ликвидируют.

20.Тампонирование глиной.
Глиноземистый цемент - быстротвердеющее вяжущее вещество, в составе которого преобладают низкоосновные алюминаты кальция. Глиноземистый цемент получают обжигом до спекания или плавления сырьевой смеси, состоящей из известняка и бокситов, с последующим размолом. В состав цемента входят: глинозем - 40%, окись кальция - 40%, окись кремния - 10% и оксиды железа - 9%. Цементный камень из глиноземистого цемента характеризуется большой прочностью и водонепроницаемостью по сравнению с портландцементом. Он имеет меньшие сроки схватывания, чем портландцемент, но более дорогой.

21.Цементирование скважин.

Цементирование обсадных колонн тампонажными растворами и смесями

является ответственейшей задачей в технологическом цикле строительства скважины. Успех этой операции зависит от многих факторов, причём основную роль играет правильный выбор количества и состава цементного раствора или тампонирующей смеси.

Тампонированием скважины называется комплекс работ по изоляции отдельных ее интервалов. Тампонирование осущест­вляется с целью предотвращения обвалов скважины и размыва­ния пород в пространстве за обсадными трубами, разделения водоносных или других горизонтов для их исследования, пере­крытия трещин, пустот, каверн, для ликвидации водопроявлений, поглощения промывочной жидкости при бурении.

22.Тампонирование быстросхватывающимися смесями. Временное тампонирование.

Быстросхватывающиеся смеси на основе пуццолановых цементов отличаются более интенсивным загустеванием и меньшей плотностью (1650 – 1700 кг/ ) по сравнению с цементными растворами без активных минеральных добавок.

Быстросхватывающиеся смеси не рассчитаны на длительный срок службы, поэтому при их приготовлении не учитываются прочностные свойства и коррозионная стойкость. Основное их назначение заключается в закупорке трещин и крупных пор для предотвращения ухода промывочной жидкости

Смеси для ликвидации зон поглощенияготовятся на базе портландцементов введением в цементные растворы ускорителей схватывания - хлорида кальция СаСI₂, кальцинированной соды Na₂CO₃, углекислого калия K₂CO₃(поташ), хлорида алюминия AICI₃, хлорида натрия NaCI, фтористого натрия NaF, каустической соды NaOH, жидкого стекла Na₂SiO₃, сернокислого глинозема AI₂(SO₄)₃ и др.

При приготовления БСС на базе тампонажного портландцемента ускорители схватывания вводят в воду затворения или в затворенный цементный раствор. Количество вводимого ускорителя колеблется в пределах от 2-10%. БСС обычно применяют в скважинах с температурой 50-70⁰С.

БСС бывают получены на базе специальных цементов - глиноземистого, гипсоглиноземистого и пуццоланового.

Глиноземистый цемент используют как добавку к тампонажному цементу в количестве не более 10-20% от массы смеси. При этом начало схватывания при В/Ц=0,5 должна быть снижено до 20 минут. Предел прочности при твердении в пластовой воде через 2 суток составляет 1,4-1,7 МПа. При вводе в глиноземистый цемент до 4 % фтористого натрия начало схватывания составляет до 35 минут, при этом плотность смеси и прочность камня изменяются незначительно. Гипсоглиноземистый цемент из-за высокой стоимости чаще всего применяют в смеси с другими цементами. Так, быстросхватывающуюся расширяющуюся смесь можно получить при добавлении 20-30% гипсоглиноземистого цемента в тампонажный при этом расширение камня составляет 5%.

Пуццолановый цемент получают добавлением к тампонажному цементу активных минеральных добавок (опока, трепел, диатомит) в количестве 30-50% от массы цемента. Для регулирования сроков схватывания используют ускорители схватывания в количестве 4-6% от массы сухой цементной смеси. Пуццолановые цементы отличаются более интенсивным загустеванием и меньшей плотностью (1,65-1,7 г/см³) по сравнению с цементными растворами без активных минеральных добавок.

Гипсовые растворы.

Для изоляции пластов с температурой 25-35⁰С применяют смеси на базе высокопрочного строительного или водостойкого гипса с добавлением замедлителя схватывания. Так как свойства гипса заметно меняются во времени, крайне важно перед проведением изоляционных работ выполнять анализ с целью корректировки сроков схватывания смесей. В качестве замедлителей сроков схватывания используют триполифосфат натрия (ТПФН), тринатрийфосфат, КМЦ, ССБ и др.

Особенность гипсовых растворов - высокая скорость структурообразования, причем они сохраняют это свойство при значительном содержании воды. Снижение скорости структурообразования и нарушение прочности структуры происходят только при содержании воды более 160% от массы сухого гипса.

Главный недостаток - практическая нестойкость к различным видам солевой агрессии и низкая прочность камня (в 2-3 раза меньше, чем камня из тампонажного портландцемента), что может привести к разрушению гипсового тампона и возникновению поглощений.

Временное тампонирование скважин производится на непро­должительный период проведения раздельного исследования во­доносных (нефте- и газоносных) горизонтов.

Для разобщения отдельных участков скважины, подвергае­мых исследованиям (откачки, нагнетания), используют специ­альные тампоны, называемые пакерами. По принципу действия различают пакеры простого и двойного действия. Пакеры про­стого действия разделяют скважину на два изолированных друг от друга участка, а двойного действия — на три.

Принцип действия пакера основан на том, что при расшире­нии резиновой манжеты или подушки надежно уплотняется за­зор между стенками скважины и колонной труб, на которой опускается тампон. Резиновая манжета (подушка) в скважине может уплотняться механически, с помощью воды или сжатого воздуха.

Гидравлический пакер (рис. 3) с двумя резиновыми каме­рами 3 (двойного действия) спускают в скважину на колонне труб 1. Вода, подаваемая под давлением через трубки 2 в ка­меры 3, прижимает их к стенкам скважины. Таким образом скважина разделяется на три участка. Через фильтровую трубу 4 после установки пакера производят опытные откачки или наливы.


23.Особенности бурения скважин на воду.

В практике сооружения скважин на воду наиболее широко применяются следующие способы бурения: 1) роторный с промывкой или продувкой; 2) роторный с обратно-всасывающей промывкой; 3) ударно-канатный; 4) колонковый; 5) шнековый.

Роторный способ рекомендуется использовать при хорошо изученной гидрогеологии района, наличии напорных водоносных горизонтов, беспрерывном и недорогом снабжении водой и глиной. Он обеспечивает возможность бурения в породах различной твердости на разные глубины при высоких механических и коммерческих скоростях и малой металлоемкости конструкции скважин. Но при этом способе бурения происходит не вскрытие, а глушение водоносного горизонта глинистым раствором. Даже промывка чистой водой при бурении мелкотрещиноватых пород может привести к полной закупорке трещин и безводности скважинВ этих случаях при вскрытии водоносных горизонтов рекомендуется применять дорогостоящие водногипановые (ВГР), аэрированные и крахмальные самораспадающиеся промывочные жидкости, что снижает экономическую эффективность способа.

При роторном способе бурения скважин на воду используются установки УРБ-2,5А, УРБ-2А2, УРБ-ЗАМ, УРБ-ЗАЗ, УРБ-ЗА2, 1БА15В, 1БА15Н, УВБ-600, БУ-50, БУ-75, БУ-80, ЁУ-125 и др.

Ударно-канатный способ целесообразно применять при:

а) бурении в районах со слабо изученной гидрогеологией;

б) бурении на слабонапорные водоносные горизонты; в) необходимости предварительного и раздельного опробования водоносных горизонтов в процессе бурения; г) частом чередовании водоносных горизонтов; д) бурении разбросанных единичных скважин, водо- и глиноснабжение которых затруднительно; е) бурении скважин в относительно нетвердых породах, валунно-галечниковых отложениях и многолетнемерзлых породах на глубину до 150—200 м, диаметром 450—500 мм и более.При ударно-канатном бурении практически не нарушается естественное состояние водоносного горизонта, поэтому не требуется проведение сложных работ по вызову водопритока в скважину, обеспечиваются значительно большие удельные дебиты, можно зафиксировать водоносные горизонты даже незначительной мощности, установить их водообильность, произвести последовательное опробование и т. п. Но этот способ имеет значительно меньшие скорости бурения и требует большого расхода обсадных труб.Ударно-канатное бурение скважин на воду осуществляется установками УГБ-ЗУК (УКС-22М2), УГБ-4УК (УКС-30М2).Колонковый способ при бурении скважин на воду распространен незначительно в основном вследствие малых диаметров скважин (до 151 мм), и его можно применять при: а) бурении разведочных скважин в крепких породах на большую глубину для обеспечения высокого качества геологической документации; б) сооружении бесфильтровых скважин в скальных трещиноватых породах; в) бурении скважин, эксплуатируемых самоизливом; г) бурении под эксплуатационную колонну небольшого диаметра.Скважины, пробуренные колонковым способом, могут впоследствии расширяться долотами до требуемого диаметра.При колонковом бурении скважин на воду могут использоваться станки ЗИФ-1200МР, ЗИФ-650М, а также установки нормального ряда УКБ.Шнековое бурение применяется в благоприятных условиях при глубинах скважин не более 50 м.В сложных гидрогеологических условиях можно применять комбинированный способ бурения (ударно-канатный, роторный и др.). В этом случае ударно-канатным способом в основном производится вскрытие слабонапорных и часто чередующихся водоносных горизонтов, а также бурение валунногалечниковых отложений и вечномерзлых пород.

Вращательное бурение с обратно-всасывающей промывкой наиболее эффективно при сооружении водозаборных и дренажных скважин большого диаметра (до 1200—1500 мм) на глубину до 200—300 м в мягких и рыхлых породах.

Сущность его заключается в том, что промывочная жидкость непрерывно отсасывается из колонны бурильных труб при помощи эрлифта, центробежного или водоструйного насоса. Устье скважины не герметизируется, а постоянно открыто и соединяется каналом с отстойником, откуда промывочная жидкость (вода) самотеком поступает в скважину.