Область применения бурения
Бурение – это процесс строительства горной выработки в форме цилиндра (скважина, шахтный ствол, шпур), суть которого заключается в разрушении горных пород на забое. Иногда данный процесс также включает в себя крепление стенок выработки обсадными трубами и закачкой цемента.
Область применения бурения очень разнообразна и включает в себя выемку твердых полезных ископаемых, строительство фундаментов на сваях, разведку и поиск полезных ископаемых, строительство и прокладка подземных коммуникаций, изучение и анализ свойств горных пород, вскрытие месторождений полезных ископаемых, осушение обводненных площадей, искусственное закрепление горных пород (цементация, заморозка, битумизация и т.п.) и многое другое.
Скважины и их классификация
Скважина – это горная выработка цилиндрической формы, которая строится без доступа к ней людей, данной выработке свойственна большая длина и маленький радиус.
Основными элементами скважины являются устье (верхняя часть скважины), забой (дно скважины), обсадная колонна, ствол (пространство, в недрах, которое занимает скважина), ось скважины и стенки скважины.
Рисунок 1. Скважина. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Скважины, которые сооружаются с целью поиска, разработки, разведки и добычи природного газа или нефти бывают нескольких видов:
- Поисковые. Сооружаются для выявления новых месторождений или продуктивных пластов на разрабатываемых участках.
- Опорные. Основными задачами таких скважин являются изучения строения горной породы на месторождении и определение закономерностей в распределении продуктивны пластов и отложений.
- Параметрические скважины бурятся с целью уточнения объемов залежей нефти или природного газа.
- Разведочные скважины сооружаются с целью отбора и изучения образцов породы. Если в результате таких исследований принимается решение по разработке участка, то опорные скважины переклассифицируют в эксплуатационные.
- Эксплуатационные скважины предназначены для извлечения полезного ископаемого.
- Специальные скважины служат для сброса воды, для ликвидации фонтанов нефти и природного газа, добычи технической воды и т.п.
Процесс и способы бурения скважин
Процесс бурения скважин на месторождениях природного газа и нефти включает в себя спускоподъемные работы (подъем и спуск бурильных труб и долота), работа долота в забое (разрушение горной породы), вскрытие и разобщение пластов горной породы (цементирование и спуск обсадных труб), освоение скважины (испытание на приток полезного ископаемого), процесс добычи полезного ископаемого и демонтаж оборудования.
Существует несколько способов бурильных работ:
- Ударный механический способ. Такой способ подразумевает разрушение горной породы при помощи долота, которое весит на канате. Кроме долота, рабочий инструмент буровой установки состоит из канатного замка и штанги. Эти два элемента соединяются между собой через канат с опорной мачтой и переходной блок. Периодически долото поднимают на поверхность, чтобы очистить или заменить. Остатки горной породы в скважине извлекают с помощью специального раствора.
- Ударный немеханический способ. К такому способу относят разрушение горной породы с помощью температуры, гидравлики или электроэнергии. Однако, в данное время этот способ находится на стадии разработки и не применяется на месторождениях.
- Вращательный способ. Данный способ применяется почти на всех месторождениях нефти и природного газа на территории Российской Федерации. Разрушение горной породы осуществляется при помощи вращения долота. В этом случае осевая нагрузка передает крутящий момент от привода на рабочий инструмент.
- Бурения скважин на водоемах. Технология бурения скважин на воде отличается от таких же технологий на суше. Самым распространенным способом бурения скважин на воде является установка на сваях платформы, где размещается все необходимое оборудование и ведутся работы, иногда буровая установка может сооружаться на искусственной насыпи. Так как добыча нефти в море происходит на нескольких участках, устанавливают в основном передвигающиеся платформы. Они способны передвигаться от одного продуктивного участка к другому.
Всего есть три вида платформ для добычи нефти на водоемах.
Самоподъемная платформа представляет собой понтон с вырезом, над которым устанавливается буровая вышка, а также все необходимое оборудование. При бурении колонны опускаются и опираются на дно, что приводит к поднятию самого понтона. Схема и элементы такой платформы изображены на рисунке ниже.
Рисунок 2. Самоподъемная платформа. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Полупогружная платформа, применятся для добычи нефти с глубины от 300 до 600 метров. Такая установка плавает, благодаря нескольким понтонам, а ее фиксация осуществляется с помощью якорей.
Гравитационная платформа сооружается на бетонном основании, которое опирается на дно водоема.
Технологии и методы добычи природного газа и нефти постоянно усовершенствуются, что позволяет повышать их продуктивность.
