СТРУКТУРНО-ПОИСКОВОЕ БУРЕНИЕ

Структурно-поисковым бурением в нефтегазовой промышленности называют бурение картировочных, сейсмических, структурных и отчасти поисковых скважин. Главная цель, стоящая перед структурно-поиско­вым бурением, заключается в том, чтобы самостоятельно и главным образом вместе с сейсморазведкой подготавливать структуры для веде­ния глубокого разведочного бурения на нефть и газ.

Наиболее распространены следующие виды структурно-поискового бурения: бурение коронкой, армированной твердыми сплавами или алмазами; дробовое бурение.

Рис. 13.1. Типовые конструкции скважин:

а - картировочной; б - структуриой; в - сейсмической

§ 2. Конструкция скважин структурно-поискового бурения

Типовые конструкции скважин структурно-поискового бурения пока­заны на рис. 13.1.'Начальный диаметр скважины устанавливают с уче­том возможности спуска в скважину одной или двух последующих колонн малого диаметра: 146, 127, 114, 108, 89, 73 и 57 мм. Минималь­ный зазор между диаметром скважины и соединениями бурильных труб (штанг) должен быть ≤ 10 мм.

§ 3. Буровой снаряд (бурильная колонна) для структурно-поискового бурения

При бурении без выноса керна (сплошным забоем) схема компоновки бурового снаряда почти такая же, как и в глубоком бурении. При бурении с отбором керна (кольцевым забоем) в буровой снаряд входят коронка, кернорватель, колонковая труба, УБТ, бурильные штанги (трубы) и ведущая труба квадратного сечения.

Буровые коронки и долота. В нефтяной промышленности приме­няются коронки с резцами из твердых сплавов и очень редко коронки для бурения дробью. Алмазные коронки применяют только при раз­ведке твердых полезных ископаемых. В основном применяются коронки, серийно изготовляемые заводами по соответствующим ГОСТам, а также других конструкций, разработанных научно-исследовательскими и конструкторскими организациями и заводами. Кроме того, коронки весьма разнообразных конструкций изготовляются непосредственно бу­ровыми предприятиями. Некоторые Типы коронок с резцами из твердых сплавов показаны на рис. 13.2.

Рис. 13.2. Типы коронок с резцами из твердых сплавов:

А - типа ОКВ-1 с резцами Г53; 1 - коническая расточка; 2 - ленточная резьба; 3 - цилиндрическая часть короночного кольца; 4 - вырез; 5 - холодильники;

Б - конструкции Грознефтеразведки; в - конструкции Цукурова; г - типа МР-2 мелкорезцовая; д - ребристая с резцами типа Г53; е - типа ТП-3 самозатачивающаяся;

1 - резец; 2 - стальная опорная пластина (штабик);

ж - типа ББ-2 со вставными резбами: 1 - резцы; 2 - стальной держатель; 3 - заклепка;

з - типа БК-ВМ самозатачивающиеся с «графитовыми» резцами типа ЦКБ: 1 - резцы; 2 - стальной штабик; 3 - калибрующие резцы; 4 - вырезы для выхода бурового раствора

Дробовое бурение используется при проходке крепких пород (квар­циты, джеспилиты, роговики, кремнистые известняки и т. д.), в которых бурение твердосплавными коронками малоэффективно или невозможно. Конструкция бурового снаряда для бурения дробью представлена на рис. 13.3. Он состоит из дробовой коронки 1, колонковой трубы 2, тройного переводника 3 и шламовой трубы 4. Снаряд спускается на бурильных трубах 5.

Для бурения в скважину засыпается дробь, которая поступает под торец коронки, и дробовой коронке передается вращение при помощи бурильных труб. Дробь, катаясь под торцом коронки, разрушает забой. Выбуренные частицы породы и металлический шлам уносятся с забоя буровым раствором. Наиболее тяжелые частицы породы и металла оседают в шламовой трубе, а более легкие и мелкие выносятся на по­верхность. В коронке делается прорез для непрерывного и равномерного поступления дроби под торец коронки.

В дробовом бурении применяется главным образом чугунная дробь. Используется также стальная дробь-сечка, изготавливаемая из стальной канатной проволоки.

Рис. 13.3. Снаряд для бурения дробью

Рис. 13.4. Элеватор-фарштуль

Различают рейсовое, порционное и непрерывное питание дробью. При рейсовом питании дробь загружают в скважину большой порцией перед спуском бурильной колонны. Вес рейсовой порции в зависимости от твердости пород и диаметра скважины принимается для чугунной дроби из расчета 0,7-1,6 кг, а для стальной дроби-сечки - 0,15-0,3 кг на 1 см диаметра коронки.

При порционном питании начальную порцию дроби берут меньше, чем при рейсовой засыпке, а во время бурения периодически засыпают через бурильные трубы дополнительные порции. При непрерывном питании применяют специальные приборы - дробопитатели, из которых в струю бурового раствора, нагнетаемого насосом в бурильные трубы, постоянно подается дробь малыми порциями.

Элементы бурового снаряда (колонны). Кернорватель, установлен­ный между коронкой и колонковой трубой, предназначен для того, чтобы оторвать от забоя колонну породы (керна) и удержать ее в колонковой трубе при подъеме бурильных труб из скважины.

Колонковая (керноприемная) труба, устанавливаемая между кернорвателем (или коронкой, если кернорватель отсутствует) и утяжелен­ными трубами, предназначена для помещения колонки выбуренной породы в процессе бурения. Используют колонковые трубы одинарные и двойные. В последних буровой раствор протекает в кольцевом прост­ранстве между концентрически расположенными трубами, не соприка­саясь с колонкой керна.

В структурно-поисковом бурении в нефтегазовой промышленности в основном применяют одинарные колонковые трубы. Длина колонко­вой трубы должна быть не менее 3 м. УБТ в структурно-поисковом бурении имеют те же назначения, что и в глубоком бурении. Они обычно имеют длину 6 м, наружный диаметр 68 мм и внутренний диаметр 38 мм. Бурильные трубы в структурно-поисковом бурении на нефть и газ применяют с приварками соединительными концами наружного диаметра 60 и 50 мм, длиной 3, 4, 5 и 6 м; резьба замка-6 ниток на 25,4 мм, конусность 1:5. В структурно-поисковом бурении применяют ведущие трубы квадратного сечения размером 60 х 60 мм.

Спуско-подъем бурового снаряда. Для спуска и подъема бурильных труб используют следующий специальный инструмент: элеватор-фарштуль, штангодержатель и др. В качестве примера на рис. 13.4 приведен элеватор-фарштуль, применяемый для спуска и подъема бурильных труб с замковыми соединениями. Он состоит из корпуса 1 с боковым вырезом для прохода бурильных труб, предохранительною кольца 2 для предуп­реждения выпадания бурильных труб при спуске и подъеме и серьги 3.

§ 4. Технология структурно-поискового бурения

Режим бурения. Основная задача рациональной технологии струк­турно-поискового бурения - обеспечение быстрой и безаварийной проходки, а при бурении с отбором керна, кроме того, - отбор качественного керна. В качестве бурового раствора в структурно-поисковом бурении используется глинистый раствор. Количество подаваемого на забой бурового раствора устанавливают, исходя из условий обеспечения ско­рости в затрубном пространстве достаточной для эффективного выноса выбуренной породы. Для коронок армированных твердыми сплавами скорость движения бурового раствора в затрубном пространстве должна быть не менее 0,2-0,4 м/с.

Извлечение керна. Для того чтобы керн не выпал при подъеме (до извлечения па поверхность), его заклинивают при помощи так назы­ваемого заклиночного материала затиркой всухую или кернорвателями. При подъеме бурильной колонны с керном не должно быть рывков или ударов, это может привести к потере отобранного образца породы. Керн укладывают в строгой последовательности в порядке возрастания глу­бины с указанием начала колонки, интервала отбора и длины извлечен­ной с этого интервала колонки.

Крепление скважин. Процесс спуска в скважину обсадных колонн при структурно-поисковом бурении в основном такой же, как и в глубоком бурении. Особенность-свинчивание труб осуществляется вручную. Тампонажные работы проводят вручную, при этом используют насосы установленные для бурения.

Применение контрольно-измерительных приборов. При структур­но-поисковом бурении в качестве контрольно-измерительных приборов применяют гидравлический индикатор веса и давления и электрический дистанционный тахометр. Все приборы смонтированы на одном щите. Гидравлический индикатор веса и давления показывает и записывает вес бурильной колонны, определяемой по натяжению неподвижного конца талевого каната и давление в насосе. Электрический дистанционный тахометр показывает частоту вращения ротора.

§ 5. Установки для геофизического и структурно-поискового бурения

В табл. 13.1 приведены основные параметры установок для геофизического и структурно-поискового бурения.

§ 6. Шнековое и вибрационное бурение

Шнековое бурение применяют для бурения сейсмических скважин, без промывки забоя. Порода, разбуренная лопастным долотом типа РХ, попадает на шнек (шнек представляет собой трубу с навитой на нее спиралью из полос тонкой стали), который транспортирует ее на поверхность. Поскольку диаметр шнека меньше диаметра долота, шлам, направляясь вверх и тесно соприкасаясь со стенками скважины, частично проскальзывает вниз. Шнеки втирают разрыхленную породу в стенки скважины, и таким образом скважина плотно «штукатурится». Основной недостаток шнекового бурения - трудность бурения твердых пород, а также скважин глубиной более 100 м.

Иногда пользуются забойными вибраторами гидравлического действия. Забойные вибраторы создают вибрацию, которая передается до­лоту. Порода разрушается под действием ударов долота по забою. В некоторых случаях кроме вибраций долоту передают вращение. Оно осуществляется вращением штанг (бурильных труб) ротором. В этом случае получается комбинация ударного и вращательного способов бурения.

Выводы

Для бурения картировочных, сейсмических, структурных и отчасти поисковых скважин в нефтегазовом производстве применяют структур­но-поисковое бурение. При этом бурение производят коронкой или дробью (дробовое бурение). Дробовое бурение используется при про­ходке крепких пород.

Основная задача рациональной технологии структурно-поискового бурения - обеспечение быстрой и безаварийной проходки, а при бурении с отбором керна, кроме того-отбор качественного керна.

Структурно-поисковое бурение осуществляется со специальных пе­редвижных станков.

Для бурения сейсмических скважин применяют шнековое бурение.