Технологическая схема бурения скважин вращательным способом

Способы бурения можно классифицировать по характеру воз­действия на горные породы: механическое, термическое, физико-химическое, электроискровое и т.д. Широко применяются только способы, связанные с механическим воздействием на горные по­роды; остальные не вышли из стадии экспериментальной разра­ботки.

Механическое бурение осуществляется ударным, вращательным и ударно-вращательными способами (последний способ имеет пока весьма ограниченное применение). Ударное бурение нефтяных и газовых скважин, еще распространенное во многих странах, уже несколько десятков лет не применяется на нефтяных и газовых промыслах Российской Федерации. При бурении нефтяных и газо-

вых скважин в России применяют исключительно вращательный способ бурения. При этом способе бурения скважина как бы выс­верливается непрерывно вращающимся долотом. Разбуренные час­тицы породы в процессе бурения выносятся на поверхность непре­рывно циркулирующей струей бурового раствора или нагнетаемым в скважину воздухом или газом. В зависимости от местонахождения двигателя вращательное бурение разделяют на роторное — двига­тель находится на поверхности и приводит во вращение долото на забое при помощи колонны бурильных труб и бурение с забойным двигателем (гидравлическим или при помощи электробура) — двигатель перенесен к забою скважины и устанавливается над до­лотом.

Процесс бурения состоит из следующих операций: спуско-подъемных работ (опускание бурильных труб с долотом в скважи­ну до забоя и подъема бурильных труб с отработанным долотом из скважины) и работы долота на забое (разрушение породы доло­том). Эти операции периодически прерываются для спуска обсад­ных труб в скважину, чтобы предохранить стенки скважины от обвалов и разобщить нефтяные (газовые) и водяные горизонты. Одновременно в процессе бурения скважин выполняется ряд вспо­могательных работ: отбор керна, приготовление промывочной жидкости (бурового раствора), каротаж, замер кривизны, освоение скважины с целью вызова притока нефти (газа) в скважину и т. п. В случае аварии или осложнения (поломка бурильных труб, прихват инструмента и т.д.) возникает необходимость в дополнительных (аварийных) работах. Для выполнения перечисленных операций в процессе бурения скважины применяется буровая вышка (рис. 2.1).

Самая верхняя труба в колонне бурильных труб не круглая, а квадратная (она может быть также шестигранной или желобча­той). Она называется ведущей бурильной трубой. Ведущая труба проходит через отверстие круглого стола — ротора и при бурении скважины по мере углубления забоя опускается вниз.

Ротор помещается в центре буровой вышки. Бурильные трубы и ведущая труба внутри полые. Ведущая труба верхним концом соединяется с вертлюгом. Нижняя часть вертлюга, соединенная с ведущей трубой, может вращаться вместе с колонной бурильных ^тРУб, а его верхняя часть всегда неподвижна.

К отверстию (горловине) неподвижной части вертлюга присо­единяется гибкий шланг, через который в процессе бурения зака­чивается в скважину промывочная жидкость при помощи буровых насосов. Последняя, пройдя ведущую трубу и всю колонну буриль­ных труб, попадает в долото и через отверстия в нем устремляется на забой скважины (при бурении гидравлическим двигателем про­мывочная жидкость вначале поступает в него, приводя вал двига-^теля во вращение, а затем — в долото). Выходя из отверстий ^в Долоте, жидкость промывает забой, подхватывает частицы раз-

бурённой породы и вместе с ними через кольцевое пространство между стенками скважины и бурильными трубами поднимается наверх, где направляется в прием насосов, предварительно очи­щаясь на своем пути от частиц разбуренной породы.

Рис. 2.1. Схема буровой установки для глубокого вращательного бурения: 1 - талевый канат; 2 - талевый блок; 3 - вышка; 4 - крюк; 5 - буровой шланг; 6 - ведущая труба; 7 - желоба; 8 - буровой насос; 9 - двигатель насоса; 10- обвязка насоса; 11 - приемный резервуар (емкость); 12- бурильный замок; 13 - бурильная труба; 14 ~ гидравлический забойный двигатель (при роторном бурении не устанавливается); 75 -долото; 16 - ротор; /7-лебедка; 18- двига­тели лебедки и ротора; 19 — вертлюг

К верхней неподвижной части вертлюга шарнирно прикреплен штроп, при помощи которого вертлюг подвешивается на подъем­ном крюке, связанном с подвижным талевым блоком. На самом верху буровой вышки установлен кронблок, состоящий из несколь­ких роликов.

Во время бурения колонна труб висит на крюке и опускается по мере углубления. Как только долото срабатывается, всю колон­ну труб поднимают на поверхность для его замены.

Пробурив с поверхности земли скважину на глубину 30...600 м, в нее спускают кондуктор, служащий для перекрытия слабых (не­устойчивых) пород или верхних притоков воды и для создания вертикального направления ствола скважины при дальнейшем буре­нии. После спуска кондуктора производят цементирование (там­понаж), т.е. закачивают цементный раствор через обсадные тру­бы в кольцевое пространство между ними и стенками скважины. Цементный раствор, поднимаясь вверх, заполняет затрубное про­странство. После затвердения цементного раствора бурение возоб­новляется.

В скважину опускают долото, диаметр которого меньше диа­метра предыдущей обсадной колонны. Затем в пробуренную до проектной глубины скважину спускают колонну обсадных труб (эксплуатационную колонну) и цементируют ее. Цементирование производят для того чтобы изолировать друг от друга водоносные и нефтеносные пласты. Если при бурении под эксплуатационную колонну возникают большие осложнения, препятствующие успеш­ному бурению, то после кондуктора спускают одну или две про­межуточные (технические) колонны.