Скважина что это такое

Скважины в нефтяной промышленности

В этой статье хотелось бы вкратце пробежаться по теме нефтяных скважин. Разберемся с вопросами: Что такое скважина? Какие они бывают в нефтяной промышленности? Разберем типовую конструкцию скважин, категории скважин по назначению и т.п. Профессионалы-нефтяники могут эту статью благополучно пропустить, так как ничего нового вы здесь не найдете. А вот тем, кто еще не очень хорошо разбирается в нефтяных скважинах, статья может оказаться весьма полезной.

Ну что ж, с введением закончили, теперь давайте перейдем напосредственно к скважинам. Начнем с элементарного вопроса:

Что такое скважина?

Скважина — это цилиндрическая горная выработка, у которой длина ствола гораздо больше, чем ее диаметр.

Какие еще признаки делают скважину скважиной? Мы знаем, что есть такие сооружения как колодцы, шахты. В эти сооружения человек может попасть. В скважину — нет. Таким образом, скважина – это горная выработка без доступа в нее человека. В некоторых книгах еще дают дополнительное условие: с диаметром ствола не более 0,75 м. Но это, как говорят американцы, optional .

Верхняя часть скважины называется устье. нижняя – забой. Стенки скважины – это ствол скважины.

Мы привыкли говорить, что скважины бурят. На самом же деле скважины строят. Скважины — это сложные капитальные сооружения. Их, кстати говоря, относят к основным средствам предприятия, а затраты на бурение скважин и их обустройство — к капитальным вложениям.

Конструкция скважины

При проектировании конструкции нефтяной скважины исходят из следующих основных требований:

• конструкция скважины должна обеспечивать свободный доступ к забою глубинного оборудования и геофизических приборов;
• конструкция скважины должна предотвращать обрушение стенок скважины;
• конструкция скважины должна обеспечивать надежное разобщение всех пластов друг от друга, то есть она должна предотвращать перетекание флюидов из одного пласта в другой;
• кроме того, она должна обеспечивать возможность герметизации устья скважины при необходимости.

Давайте разберем, как строят скважины и какова их типовая конструкция на примере нефтяных скважин, которые бурят на месторождениях Удмуртии.

Сначала бурят ствол большого диаметра глубиной порядка 30 метров. Спускают металлическую трубу диаметром 324 мм, которая называется направление. и цементируют пространство между стенками трубы и стенками горной породы. Направление нам необходимо для того, чтобы верхний слой почвы не размывался при дальнейшем бурении. Далее продолжают бурение ствола меньшим диаметром до глубины примерно 500-800 м. Снова спускают колонну труб диаметром 168 мм и также цементируют пространство между колонной труб и стенками породы по всей длине. Это у нас кондуктор. Далее бурение возобновляют и бурят скважину уже до целевой глубины. Снова спускают колонну труб диаметром 146 мм, которая называется эксплуатационной колонной. Пространство между стенками труб и горной породой опять же цементируется от забоя скважины и вплоть до устья.

Зачем нам нужен кондуктор? До глубины порядка 500 метров расположена зона пресных вод с активным водообменном. Ниже глубины 500 м (глубина может быть различна для разных регионов) идет зона затрудненного водообмена с солеными водами, а также другими флюидами (нефтью, газами). Кондуктор нам необходим в качестве дополнительной защиты, предотвращающей возможность засолонения пресных вод и попадания в них вредных веществ с нижележащих пластов.

Между кондуктором и эксплуатационной колонной в некоторых случаях (например, при большой глубине скважины) спускают промежуточную (техническую) колонну.

Типы скважин

В зависимости от геологических условий нефтяного месторождения бурят различные типы скважин. Нефтяная скважина может быть пробурена как:

• вертикальная;
• наклонно-направленная;
• горизонтальная;
• многоствольная или многозабойная

Вертикальная скважина – это скважина, у которой угол отклонения ствола от вертикали не превышает 5°.

Если угол отклонения от вертикали больше 5°, то это уже наклонно-направленная скважина .

Горизонтальной скважиной (или горизонтальным стволом скважины) называют скважину, у которой угол отклонения ствола от вертикали составляет 80-90°. Но здесь есть один нюанс. Так как «в природе нет прямых линий» и продуктивные нефтенасыщенные пласты залегают в недрах земли, как правило, с некоторым наклоном, а часто с довольно крутым наклоном, то на практике получается, что нет никакого смысла бурить горизонтальную скважину под углом приблизительно равным 90°. Логичнее пробурить ствол скважины вдоль пласта по наиболее оптимальной траектории. Поэтому в более широком смысле, под горизонтальной скважиной понимают скважину, имеющую протяженную фильтровую зону — ствол, пробуренный преимущественно вдоль напластования целевого пласта в определенном азимутальном направлении.

Скважины с двумя и более стволами называют многоствольными (многозабойными) .

Категории скважин

По своему назначению скважины подразделяются на следующие категории:

Поисковые скважины – это скважины, которые бурят с целью поиска новых залежей (месторождений) нефти и газа.

Разведочные скважины бурят на площадях с уже установленной нефтегазоносностью для уточнения запасов нефти и газа, а также для сбора и уточнения исходных данных, необходимых для составления проекта (технологической схемы) разработки месторождения.

При проектировании и разработке нефтяных месторождений выделяются следующие группы эксплуатационных скважин :

• основной фонд добывающих и нагнетательных скважин;
• резервный фонд скважин;
• контрольные (наблюдательные и пьезометрические) скважины;
• оценочные скважины;
• специальные (водозаборные, поглощающие и др.) скважины;
• скважины-дублеры.

Добывающие (нефтяные и газовые) скважины предназначены для извлечения из залежи нефти, нефтяного и природного газа, газоконденсата и других сопутствующих компонентов. В зависимости от способа подъема жидкости добывающие скважины подразделяются на фонтанные, газлифтные и насосные.

Нагнетательные скважины предназначены для воздействия на продуктивные пласты путем нагнетания в них воды, газа, пара и других рабочих агентов. В соответствии с принятой системой воздействия нагнетательные скважины могут быть законтурными, приконтурными и внутриконтурными. В процессе разработки в число нагнетательных скважин в целях переноса нагнетания, создания дополнительных и развития существующих линий разрезания, организации очагового заводнения могут переводиться добывающие скважины.

Часть нагнетательных скважин может временно использоваться в качестве добывающих.

Резервный фонд скважин предусматривается с целью вовлечения в разработку отдельных линз, зон выклинивания и застойных зон, которые не вовлекаются в разработку скважинами основного фонда в пределах контура их размещения. Количество резервных скважин обосновывается в проектных документах с учетом характера и степени неоднородности продуктивных пластов (их прерывистости), плотности сетки скважин основного фонда и т. д.

Контрольные (наблюдательные и пьезометрические) скважины предназначаются:

• наблюдательные — для периодического наблюдения за изменением положения водонефтяного, газонефтяного и газоводяного контактов, за изменением нефтеводогазонасыщенности пласта в процессе разработки залежи;
• пьезометрические — для систематического измерения пластового давления в законтурной области, в газовой шапке и в нефтяной зоне пласта. Количество и местоположение контрольных скважин определяется в проектных документах на разработку.

Оценочные скважины бурятся на разрабатываемых или подготавливаемых к пробной эксплуатации месторождениях (залежах) с целью уточнения параметров и режима работы пластов, выявления и уточнения границ обособленных продуктивных полей, оценки выработки запасов нефти отдельных участков залежи в пределах контура запасов категории А+В+С₁ .

Специальные скважины предназначаются для добычи технической воды, сброса промысловых вод, подземного хранения газа, ликвидации открытых фонтанов. К специальным относятся водозаборные, поглощающие скважины:

• водозаборные скважины предназначаются для водоснабжения при бурении скважин, а также систем поддержания пластового давления в процессе разработки.
• поглощающие скважины предназначены для закачки промысловых вод с разрабатываемых месторождений в поглощающие пласты.

Скважины-дублеры предусматриваются для замены фактически ликвидированных из-за старения (физического износа) или по техническим причинам (в результате аварий при эксплуатации) добывающих и нагнетательных скважин.

Что такое скважина и ее конструкция.

Скважиной называется цилиндрическая горная выработка, которая строится без доступа человека к забою и имеющая диаметр во много раз меньше длины.

Начало скважины называется устьем, дно — забоем, боковые поверхности — стенками или стволом.

Скважины различного назначения — это капитальные, дорогостоящие сооружения, работающие десятки лет.

Скважины предназначены для поисков, разведки и разработки нефтяных и газовых месторождений.

Под конструкцией скважины понимаетсясовокупность данных о числе обсадных колонн, их диаметрах и длине, диаметрах ствола скважины под каждую колонну, интервалах цементирования, а также о способах соединения скважины с продуктивным пластом.

В скважину спускают обсадные колонны особого назначения. Это направление, кондуктор, промежуточные колонны, эксплуатационная колонна.

Направление спускается в скважину для создания направления стволу скважины, для предупреждения размыва и обрушения горных пород со стенок скважины и для соединения ствола скважины с желобами очистной системы. Направление цементируется на всю длину. Длина направления колеблется от нескольких метров до сотни метров в зависимости от разреза горных пород и условий бурения (море, болото, илистые рыхлые грунты и т. д.).

Кондуктором перекрывают верхнюю часть геологического разреза неустойчивых пород, пласты, насыщенные водой и другими флюидами, поглощающие промывочную жидкость или проявляющие, подающие пластовые флюиды на поверхность. Кондуктором обязательно перекрываются все пласты пресной воды. На кондуктор устанавливается противовыбросовое оборудование, на устье кондуктор служит также опорой для подвески очередных колонн.

Эксплуатационная колонна спускается в скважину для извлечения нефти, газа или для нагнетания в продуктивный горизонт воды или газа с целью поддержания пластового давления.

Эксплуатационная колонна в газовых и разведочных скважинах цементируется полностью. В нефтяных скважинах — либо по всей длине, либо с перекрытием предыдущей колонны на 100 м.

Промежуточные колонны спускаются в том случае, если невозможно бурение без предварительного разобщения зон осложнений (проявления, поглощения, обвалы). Промежуточные колонны могут быть сплошными, т е. их спускают от устья до забоя и не сплошные, так называемые хвостовики.

185.154.22.52 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам.

Буровая скважина

БУРОВАЯ СКВАЖИНА (а. well, drilling hole; н. Воhrloch; ф. trou de forage; и. agujero, pozo de sondeo) — горная выработка преимущественно круглого сечения (диаметр 59-1000 мм), образуемая в результате бурения .

Буровые скважины разделяют на мелкие — глубиной до 2000 м (из них подавляющее большинство — до нескольких сотен метров), средние — до 4500 метров, глубокие — до 6000 метров, сверхглубокие — свыше 6000 метров. В буровых скважинах выделяют устье, ствол и дно (забой ). По положению оси ствола и конфигурации буровые скважины разделяют на вертикальные, горизонтальные, наклонные; неразветвлённые, разветвлённые; одиночные и кустовые. По назначению различают исследовательские, предназначенные для исследования земной коры. эксплуатационные (разработочные, см. рис.) — для разработки месторождений полезных ископаемых. строительные — для строительства различных сооружений (мостов, причалов, свайных фундаментов и оснований, подземных хранилищ для жидкостей и газов, водоводов), горнотехнические буровые скважины — для строительства и эксплуатации горных сооружений. Исследовательские буровые скважины делятся на картировочные, структурно-поисковые, опорно-геологические, опорно-технологические, инженерно-геологические, параметрические, поисковые и разведочные. Эксплуатационные буровые скважины по виду разрабатываемой залежи подразделяют на скважины нефтяной, газовой и водной залежи (см. Нефтяная скважина. Газовая скважина. Гидрогеологическая скважина ), по выполняемой функции — на добывающие, нагнетательные, оценочные, контрольные (пьезометрические, наблюдательные), по эксплуатационному состоянию — на действующие, ремонтируемые, бездействующие, законсервированные и ликвидированные.

Горнотехнические буровые скважины делятся на взрывные (на них приходятся наибольшие объёмы бурения — около 50 млн. м в год), замораживающие, тампонажные, вентиляционные, водоотливные и др. В зависимости от глубины и назначения буровых скважин, условий бурения стенки скважин закрепляют или оставляют незакреплёнными. Крепление ствола не производят для горнотехнических (например, взрывных) и других скважин небольшой глубины (до 50 м), пройденных в устойчивых скальных массивах. Буровые скважины, предназначенные для эксплуатации и исследований, в процессе сооружения крепят. Они имеют наиболее сложную конструкцию, которая определяется размерами частей ствола, обсадных колонн и цементного кольца в пространстве за обсадными колоннами; видом и количеством обсадных колонн; оборудованием обсадных колонн, устья и забоя буровых скважин.

Обсадные колонны (направляющая, кондукторная, промежуточная и эксплуатационная) предназначены для крепления стенки частей ствола буровых скважин и изоляции зон различных осложнений, а также продуктивной толщи от остальной части геологического разреза. Обычно они свинчиваются (свариваются) из стальных труб, в мелких скважинах применяют обсадные трубы из пластмассы и асбоцемента. Направляющая колонна (направление) — первая обсадная колонна (длиной до 30 м), которую опускают в верхнюю (направляющую) часть ствола, чтобы изолировать верхний наносный слой почвы и отвести восходящий поток бурового агента из ствола скважины в очистную систему, цементируется по всей длине. Кондукторная колонна (кондуктор ) — вторая обсадная колонна, спускаемая в ствол буровой скважины, предназначена для перекрытия верхних неустойчивых отложений, водоносных и поглощающих пластов, зон многолетнемёрзлых пород и т.п. На неё устанавливают противовыбросовое оборудование; кольцевое пространство за колонной обычно цементируют по всей длине. Промежуточную обсадную колонну спускают в случае необходимости после кондукторной для крепления неустойчивых пород, разобщения зон осложнений и водоносных горизонтов. Глубину спуска промежуточных и кондукторных колонн рассчитывают с учётом предотвращения гидроразрыва пластов. устойчивости стенки ствола буровых скважин, разделения зон применения различных буровых агентов.

Количество промежуточных колонн зависит от глубины буровых скважин и сложности геологического разреза. Последняя обсадная колонна предназначена для эксплуатации и изолирует продуктивные пласты. Для извлечения флюидов из продуктивных пластов в эксплуатационную колонну спускают насосно-компрессорные колонны в различных комбинациях в зависимости от количества разрабатываемых пластов и применяемого способа добычи. В промежуточную и эксплуатационную часть ствола буровых скважин вместо обсадной колонны полной длины могут быть спущены на бурильных трубах обсадные колонны-хвостовики, верх которых крепится с помощью специальных подвесок. Колонну-хвостовик после окончания строительства скважины иногда наращивают до устья буровой скважины колонной-надставкой. Для облегчения спуска, цементирования обсадных колонн и повышения качества этих работ обсадные колонны оборудуются направляющими башмаками, различными клапанами, соединительными и разъединительными устройствами, турбулизаторами цементного раствора, пакерами, центраторами и скребками. При многоступенчатом цементировании в состав обсадной колонны вводят цементировочные муфты. По числу обсадных колонн, спускаемых в ствол буровых скважин после кондукторной, различают одно-, двух-, трёх- и многоколонные конструкции скважин; по виду оборудования призабойной зоны — буровые скважины с обсаженной и необсаженной призабойной зоной. Конструкция буровых скважин с обсаженной призабойной зоной может быть получена либо при спуске в неё сплошной эксплуатационной колонны с последующим её цементированием и перфорированием колонны, цементного камня и продуктивного пласта, либо спуском в неё эксплуатационой колонны с хвостовой секцией, имеющей круглые или щелевидные отверстия, размещаемые против продуктивного пласта.

Конструкция газовых скважин отличается большей герметичностью обсадных колонн, которая достигается применением обсадных труб со специальными соединениями и смазками для них, подъёмом цементного раствора за всеми колоннами до устья буровых скважин и т.д. Устья разработочных нефтяных и газовых скважин оборудуют специальной арматурой. Конструкция буровой скважины, предназначенной для поиска и разведки месторождений твёрдых полезных ископаемых, значительно проще. Направляющая часть таких буровых скважин имеет длину несколько метров и закрепляется направляющей трубой, кондукторная часть имеет длину 30-150 м. Далее ствол бурят с полным отбором керна. а крепление неустойчивых пород осуществляют быстросхватывающимися смесями.

Источники: http://vseonefti.ru/upstream/wells.html, http://studopedia.ru/14_9926_chto-takoe-skvazhina-i-ee-konstruktsiya.html, http://www.mining-enc.ru/b/burovaya-skvazhina