Поиски и разработка месторождений углеводородов осуществляются в определенной последовательности с использованием совокупности скважин различного назначения. Их создание осуществляется буровыми вышками или платформами преимущественно вращательным методом.
Типы скважин
Основным критерием в систематике углеводородных скважин считается назначение.
Эксплуатационные. Скважины, используемые в целях разработки разведанного месторождения.
Добывающие. Осуществляют извлечение сырья.
Оценочные. Нацелены на выяснение и уточнение границ продуктивных участков, степени их выработки, режима пласта.
Нагнетательные. Применяются в работах по поддержанию давления эксплуатационного пласта путем внутриконтурного и законтурного нагнетания газа или воды.
Наблюдательные. Используются для систематического контроля основных эксплуатационных параметров продуктивного пласта: давления, положения газо-, водо-нефтяного, газо-водяного контактов.
Специальные. Применяются для специфических работ на месторождении: создания газохранилищ, сброса промысловых вод в непродуктивные пласты, добычи воды, ликвидации фонтанов.
Это основные типы скважин, используемые на месторождениях углеводородов. Однако существует ряд выработок, которые можно отнести к поисково-исследовательским, с помощью которых находят и разведывают скопления сырья.
Опорные. Служат для геологических, геофизических и гидрогеологических изысканий. Полученные данные используются как в теоретических целях, так и в разведочных. Это скважины предельной глубины, определяемой залеганием фундамента или техническими возможностями.
Параметрические. Используются для детального исследования конкретных особенностей и явлений.
Структурные. Нацелены на изучение выявленных на предыдущих стадиях исследования структур.
Поисковые. Служат для исследования установленных участков потенциального залегания месторождений.
Разведочные. Бурятся в продуктивных районах для оконтуривания месторождения и разработки проекта его освоения.
Приведенные типы скважин отражают процесс разработки месторождений. Его начинают с разведки для формирования плана освоения, включающего расположение и параметры скважин. Их размещают сетью из нагнетательных и добывающих выработок, характеризующейся плотностью и равномерностью, подбираемыми в зависимости от особенностей продуктивного пласта. Разработка включает 4 стадии, со сменой которых изменяется число скважин.
Освоение. Количество скважин увеличивают.
Поддержание уровня добычи. Продолжают бурить новые скважины, но часть старых закрывают.
Сокращение добычи. Сокращают число резервных скважин.
Завершение. Скважины постепенно закрывают.
Методы бурения
Существует несколько методов бурения, отличающихся способом воздействия на породы.
Ударный. Традиционная простейшая технология с механическим приводом. К настоящему времени утратила актуальность, особенно в разработке углеводородов.
Вращательный. Наиболее распространенный для рассматриваемой сферы метод. Включает несколько вариантов по типу привода и породоразрушающего инструмента.
Вращательно-ударный. Используется для создания скважин небольшой глубины в разведочно-поисковой и горнодобывающей сферах.
Существуют и значительно менее распространенные специфические и экспериментальные методы: вибрационный, гидродинамический, термический, электрофизический, физический, взрывоударный.
К тому же выделяют 3 технологии бурения по направлению: вертикальную, наклонную, горизонтальную. Наиболее распространен первый вариант ввиду простоты, эффективности и дешевизны. Остальные 2 подхода применяют более узко: горизонтальное бурение распространено в разработке твердых полезных ископаемых шахтным способом и технических работах, наклонное бурение используется в специфических ситуациях (для обхода линз повышенной твердости и т. д.).
Технология бурения
Процесс бурения подразумевает последовательное совершение таких операций, как разрушение пород, удаление их остатков, укрепление ствола.
Начинают с освоения территории над залежами: для организации работ требуется возведение наземных сооружений.
Создают и заглубляют ствол до нужного уровня.
Удаляют разрушенные породы.
Укрепляют ствол, устанавливая обсадную колонну и тампонируя заколонное пространство.
Продуктивный пласт исследуют геологическими и геофизическими методами.
Переходят к освоению, спуская эксплуатационную колонну. Часто его совмещают с заканчиванием, включающим завершающие работы для обеспечения эксплуатации: крепление призабойной зоны, перфорацию, вскрытие пласта, оптимизацию потока.
Выше приведена общая смысловая последовательность разработки скважины. Однако на практике представленные работы нередко чередуются на различных этапах. Далее рассмотрен одна из типичных технологий.
Сначала ствол доводят до глубины 30 м. Диаметр составляет 40 см. Для дальнейшего заглубления требуется установка задающей направление бурения трубы. Для ее закрепления цементируют затрубное пространство.
Далее ствол продвигают меньшим диаметром на 500-800 м. Обсадную колонну снова цементируют. Этот отрезок называют кондуктором. Он обеспечивает устойчивость ствола, закрепляя неустойчивые массы пород.
Таким образом, с углублением ствола удлиняют буровую и обсадную колонны. Первая обеспечивает связь компонентов буровой установки на устье и забое, вторая укрепляет ствол. По достижении продуктивного горизонта устанавливают эксплуатационную колонну, служащую для добычи сырья.
Оборудование
Бурение углеводородных скважин осуществляется буровыми вышками или платформами (в условиях суши и моря соответственно), представляющими собой сложные комплексы оборудования. Их можно представить как совокупность систем.
Буровая. Обеспечивает углубление ствола.
Спускоподъемная. Служит для перемещения по нему оборудования между устьем и забоем.
Циркуляционная. Обеспечивает подачу промывочного раствора.
Приготовления растворов. Отвечает за создание и хранение растворов.
Силовая. Обеспечивает энергию для функционирования систем.
Противовыбросовая. Служит для герметизации устья.
Аварийная. Рассчитана на ликвидацию последствий экстренных ситуаций, связанных преимущественно с извлечением аварийных предметов из ствола.
Жизнеобеспечения. Создает условия для нахождения обслуживающего персонала.
Металлоконструкции. Выполняют роль каркаса установок для монтажа их узлов и систем.
Вспомогательные. Служат для перемещения оборудования по буровой площадке и т. д.
