birmaga.ru
добавить свой файл

1


Содержание


  1. Введение……………………………………………………………………………………2

  2. Пути ограничения техногенного воздействия на природу………………………3

  3. Долота истирающе – режущего действия…………………………………………5

  4. Влияние параметров режима бурения на показатели отработки долот…….8

  5. Классификация осложнений…………………………………………………………….9

  6. Заключение………………………………………………………………………………12

  7. Используемая литература……………………………………………………………14


Введение

Нефть известна человечеству с очень давних времен. Первоначально нефть самоизливом выходила на земную поверхность и скапливалась в низких местах, откуда ее добывали и использовали для смазки, как горючий материал, а затем стали применять и в лечебных целях. В древности египтяне окисленную нефть применяли для бальзамирования. Нефтяные битумы использовались для приготовления строительных растворов. Нефть использовали в качестве основы зажигательной смеси. У южного побережья Каспийского моря нефть издавна применялась для освещения жилищ.

Нефть добывалась из мест скопления бадьями вручную. Сначала копали колодцы в местах выхода нефти на поверхность, стенки которых крепились камнем или деревянными брусьями, затем из них черпали нефть бадьями или бурдюками вручную или с помощью конной тяги.

История развития нефтяной промышленности нашей страны начиналась с Бакинской нефти. В IV веке до нашей эры, по описанию древнеримского историка Плутарха, в войсках Александра Македонского для освещения применяли нефть с Апшеронского полуострова. Хранили нефть в глиняных сосудах или в бурдюках и в них же перевозили ее гужевым транспортом или по воде.

Пути ограничения техногенного воздействия на природу

Окружающая среда (атмосфера, почва, источники артезианских и целебных вод) может быть загрязнена в результате выброса из скважины при фонтанировании или перетока через неизолированное заколонное пространство пластовых флюидов, содержащих сероводород, углеводороды, соли натрия, кальция, магния и других элементов, а также в результате выбрасывания промывочной жидкости, которая остается по окончании бурения, или небрежного обращения с радиоактивными изотопами, иногда используемыми для контроля качества разобщения проницаемых пластов.


Одним из мероприятий, направленных на предотвращение загрязнения окружающей среды, является сооружение на расстоянии 100-200 м от скважины с подветренной стороны до начала работ по вскрытию продуктивных пластов большого земляного амбара для сбора пластовой жидкости, выбрасываемой из скважины при опробовании, освоении, испытании скважины и при управляемом фонтанировании. В том же случае, если возникло неуправляемое фонтанирование (т.е. при отсутствии противовыбросового оборудования, неисправности его или разрушении устья), необходимо срочно соорудить земляной вал для ограничения возможности растекания пластового флюида по большой территории. Другим очень полезным мероприятием является пакерование заколонного пространства на участке выше кровли горизонтов с повышенными коэффициентами аномальности либо между горизонтами с большим относительным перепадом пластовых давлений сразу же после окончания цементирования, а также создание избыточного давления в заколонном пространстве на период твердения тампонажного раствора, если пакеровка невозможна.

Газы, выделяющиеся из пластовых флюидов и из промывочной жидкости, необходимо сжигать в факеле или утилизировать в промысловой газосборной сети.

Если в пластовой воде содержится сероводород, нужно принять меры к изоляции такого пласта и нейтрализации Н2S. Для кольматации гранулярных пластов с сероводородной водой рекомендуется устанавливать ванны, содержащие 5-10% водорастворимых солей меди, железа, магния, никеля или свинца, эффективный стабилизатор (например, КМЦ-600, карбофен, крахмал), воду и при необходимости утяжелитель и глинопорошок; для кольматации трещинных пород рекомендуется применять ванны из водорастворимых силикатов. Для нейтрализации сероводорода в промывочную жидкость следует вводить водный раствор медного или железного купороса.

Если сероводород содержится в попутном или природном газе, при сжигании газа в факеле образуются сернистый и серный газы, вызывающие сильное отравление живой природы. Поэтому его необходимо нейтрализовать до сжигания газа в факеле. Один из способов нейтрализации состоит в подаче в выкидную линию противовыбросового оборудования или фонтанной арматуры водорастворимых гидроокислов двухвалентных металлов.


Радиоактивные изотопы нельзя использовать в скважине, если предварительно надежно не изолированы горизонты артезианских и целебных вод, а также проницаемые пласты, имеющие сообщение с дневной поверхностью поблизости от данной буровой. Активированная жидкость не должна выходить на дневную поверхность. По окончании работы территорию скважины и одежду работавших нужно проверить и убедиться в отсутствии опасных концентраций радиоактивных веществ. Остатки неиспользованных изотопов, а также жидкость после промывки емкостей и насосов, подвергавшихся воздействию таких веществ, следует разбавить водой до безопасной концентрации и захоронить в специально отведенном месте.

Все углеводороды, оказавшиеся на территории вокруг скважины, по окончании работ должны быть собраны и утилизированы либо сожжены, если утилизация невозможна. Оставшуюся промывочную жидкость следует транспортировать на другую буровую для использования или захоронить в специально отведенном месте, предварительно нейтрализовав при необходимости вредные химические реагенты. Большая часть территории вокруг законченной скважины должна быть рекультивирована и возвращена для сельскохозяйственного (или иного) использования. Небольшая же часть территории вокруг эксплуатационной скважины в соответствии с действующими нормами должна быть ограждена земляным валом, благоустроена и передана для использования НГДУ.
Долота истирающе-режущего действия
Долота истирающе-режущего действия, разрушающие породу алмазными зернами или твердосплавными штырями, располагающиеся в торцовой части долота или в кромках лопастей долота. Долота с алмазными зернами и твердосплавными штырями в торцевой части применяются для бурения неабразивных пород средней твердости и твердых; долота лопастные армированные алмазными зернами или твердосплавными штырями – для разбуривания перемежающихся по твердости абразивных и неабразивных пород.

Алмазные долота предназначены для бурения вертикальных и наклонно-направленных скважин при прохождении песчаников, доломитов, известняков и других пород, в которых эффективность применения шарошечных долот резко снижается. Правильное применение алмазных долот обеспечивает:


высокие рейсовые скорости бурения;

сокращение числа спускоподъемных операций;

экономию средств;

снижение кривизны при проводке вертикальных скважин.

Алмазные долота, подобно лопастным, не имеют самостоятельно движущихся частей. Они состоят из фасонной алмазонесущей головки (матрицы), выполненной из порошкообразного твердосплавного материала, и стального корпуса с присоединительной замковой резьбой.

Алмазные долота изготавливаются диаметрами 91,4...391,3 мм двух модификаций:

однослойные с размещением зерен алмазов в поверхностном слое матрицы по определенным схемам; типы – радиальные ДР, ступенчатые ДТ и ступенчатые с шаровидными выступами ДК;

импергнированные (импергнированным называется алмазное долото, в котором при изготовлении объемные алмазы перемешиваются с материалом матрицы – шихтой, обеспечивая тем самым равномерную насыщаемость матрицы алмазами) с примерно равномерным распределением мелких зерен алмазов в объеме матричного материала; тип – с шаровидными выступами ДИ.

Алмазные долота при турбинном бурении по сравнению с роторным бурением дают более высокую механическую скорость при одинаковой величине проходки на долото. Бурение алмазными долотами может продолжаться без перерыва до 200...250 ч. Бурение алмазными долотами не разрешается в часто перемежающихся трещиноватых, кавернозных породах, сложенных различными окаменелостями и другими крепкими абразивными породами. Перед началом бурения алмазными долотами ствол скважины калибруется, а забой скважины очищается от металла.

По мере углубления скважины на забое накапливается большое число металлических обломков в результате скола зубьев и выпадания элементов опор шарошечных долот. Часть металла, находящегося на забое, размельчается в процессе бурения и выносится буровым раствором на поверхность, другая часть попадает в каверны и стенки скважины; этот металл в процессе бурения может снова попасть на забой. Металл на забое приводит к катастрофическому выкрашиванию алмазов. Очистка забоя глубоких скважин от металлических предметов и крупных обломков породы может быть достигнута применением методов очистки ствола, разработанных ВНИИБТ:


  1. Перед спуском алмазного долота последние два-три рейса необходимо проводить шарошечным долотом с одновременной очисткой скважины от металла и крупного шлама с помощью забойного шламоуловителя, установленного над долотом при роторном бурении и над турбобуром при турбинном бурении.

  2. В случае необходимости дополнительной очистки скважины и калибровки ствола следует сделать специальный рейс забойного шламоуловителя. При турбинном бурении алмазным долотом для более интенсивного выноса разбуренной породы из призабойной зоны на валу турбобура устанавливается чехол-отражатель, изменяющий направление струи из ниппеля турбобура, и тем самым способствующий лучшему выносу выбуренной породы.

При разбуривании упругохрупких и упругопластичных пород при алмазном бурении происходит объемное разрушение скалыванием и сдвигом. Поэтому одним из условий при подборе рациональных параметров отработки долот является обеспечение усталостного и объемного разрушения породы на забое. Основными критериями при этом должны быть допустимая нагрузка на алмазы и критическая окружная скорость, определяемые соответственно прочностью алмазов, существующими нормами промывки забоя и твердостью пород.

Разрешается применение в бурении алмазных долот и бурильных головок только в тех случаях, когда их диаметр меньше диаметра ствола скважины. Минимальная разница этих диаметров должна соответствовать, мм:

1,6 – при диаметре алмазных долот и бурильных головок 91,4...227,0;

2,4 – при диаметре 242,1...391,3.

Алмазное долото считается полностью отработанным при общей потере 40 % алмазов.

Успешное применение алмазных долот привело к созданию ряда конструкций твердосплавных долот, обеспечивающих аналогичный принцип разрушения горной породы. Украинским научно-исследовательским конструкторско-технологическим институтом синтетических сверхтвердых материалов и инструмента на базе сверхтвердого материала славутича созданы долота типа ИСМ для бурения скважин на нефть и газ. Производство и применение Долот ИСМ, армированных вставками из славутича, было начато в 1967 г. Создано более 150 типоразмеров долот и другого, армированного материалом славутич, бурового породоразрушающего инструмента диаметром 91,4. ..391,3 мм.


Начиная с 1977 г. при бурении нефтяных и газовых скважин за Рубежом началось широкое применение долот, получивших название стратапакс (торговая марка). Это долота, армированные синтетическими поликристаллическими алмазными вставками у нас в стране такие породоразрушающие инструменты (долота, коронки) названы долотами (коронками), оснащенными алмазотвердосплавными пластинами. Долота стратапакс предназначены для разбуривания мягких и средней твердости пород. При бурении долотами этого типа обеспечиваются большие механическая скорость проходки и проходка на долото по сравнению с алмазными и трехшарошечными долотами при меньших энергетических затратах. Это обусловлено тем, что разрушение горных пород осуществляется путем резания, которое более эффективно, чем вдавливание (шарошечное долото) и истирание-измельчение (алмазное долото).

Основным режущим элементом долота является диск диаметром 13,3 или 13,5 мм, который представляет собой слой подвергнутых спеканию под большим давлением и при высокой температуре поликристаллических алмазов на подложке из карбида вольфрама. Толщина алмазного слоя составляет 0,635 мм при толщине диска 2,92 и 7,37 мм. Диски припаивают к державкам цилиндрической формы, которые вмонтированы в корпус долота, или державки впаивают в гнезда, выполненные в матрице долота. Тонкий алмазный слой состоит из многочисленных мелких кристаллов, расположенных хаотично, что обеспечивает высокую ударную прочность и износостойкость диска. Благодаря поликристаллической структуре алмазного слоя и отсутствию плоскостей спайности при износе дисков постоянно возобновляются острые кромки, которые эффективно срезают породу. За счет этого поддерживается высокая механическая скорость проходки в течение всего периода работы долота. Высокая износостойкость поликристаллических алмазов в сочетании с отсутствием движущихся элементов способствует длительной работе породоразрушающего инструмента на забое. Алмазные диски и карбидовольфрамовые подложки к ним за рубежом главным образом производятся фирмой «Дженерал Электрик» (США).


Большие размеры резцов стратапакс позволяют обеспечить выступ резцов стратапакс над корпусом долота до 12... 15 мм. При этом создаются хорошие условия удаления шлама из зоны разрушения породы и исключается контакт корпуса с забоем. Одним из важных преимуществ долот стратапакс является то, что изменение плотности бурового раствора не влияет на механическую скорость проходки.

Долота, изготавливаемые различными фирмами, отличаются способом закрепления резцов стратапакс, конструкцией промывочных систем, конфигурацией и материалом корпусов.

Долота матричного типа имеют повышенную стойкость к размыву раствором по сравнению с долотами, корпуса которых выполнены из стали. Одним из них является долото стратапакс фирмы «Кристансен» (Германия) матричного типа. Оно имеет шесть лопастей, оснащенных 68 резцами стратапакс цилиндрической формы диаметром 13,3 мм. На калибрующей поверхности установлены твердосплавные зубки и природные алмазы. В центральной части долота и в шести радиальных промывочных каналах долота устроены 20 отверстий диаметром 8 мм. Профиль долота параболический, диаметр 214,3 мм.

Долота с алмазотвердосплавными пластинами — это высокоэффективный инструмент для бурения пород мягких и средней твердости, при разрушении которых резцы сохраняют острые кромки длительное время. При роторном бурении и бурении винтовыми забойными двигателями долота этого типа обеспечивают увеличение механической скорости проходки в 2 раза по сравнению с шарошечными долотами, проходки на долото в 3...7 раз при осевой нагрузке в 2... 2,5 раза меньшей и при сопоставимом крутящем моменте.

Долота стратапакс получили дальнейшее развитие. Так за рубежом используются долота типа балласет (фирма-изготовитель «Нортон Кристансен» – США). В этих долотах применяются режущие элементы из термостойких синтетических поликристаллических алмазов. Данные долота пригодны для эффективного разбуривания твердых, плотных и абразивных горных пород. Эффективная работа долот балласет достигается при малой нагрузке на долото и высокой частоте вращения. Долота этого типа успешно используются при бурении глубоких скважин.


Влияние параметров режима бурения на показатели отработки долот
Успех проводки скважины (скорость, качество и стоимость) прежде всего зависит от решения двух вопросов – рационального подбора и отработки долот в зависимости от физико-механических особенностей горных пород, подлежащих разбуриванию в процессе строительства скважины, и правильного подбора бурового раствора. Конечно, это не значит, что другие факторы (подбор буровой установки, бурильного инструмента, способа бурения и т. п.) не влияют на процесс бурения, но подбор долот и бурового раствора являются решающими. В данном параграфе мы рассмотрим выбор рациональных типов долот. Но прежде чем перейти к рассмотрению этого вопроса, остановимся на технико-экономических показателях работы долот.

Для оценки работы долот при бурении нефтяных и газовых скважин пользуются следующими показателями:

механической скоростью проходки υм, измеряемой числом метров, проходимых долотом в течение 1 ч работы на забое (м/ч);

рейсовой скоростью проходки υр, измеряемой числом метров за один рейс, отнесенных ко времени пребывания долота на забое t3 плюс время, затраченное на подъем инструмента tп.и, замену долота tд спуск инструмента tс и наращивание в процессе бурения tн.к (м/ч);

проходкой h за 1 рейс (м).

Из этого следует, что:

;

Если принять tсп = tп.и + tд + tс + tн.к


Обобщающий комплексный критерий оценки эффективности работы шарошечных долот – эксплуатационные затраты на 1 м проходки, позволяющие учесть не только проходку на долото за рейс и механическую скорость проходки, но и стоимость одного часа работы буровой установки по затратам, зависящим от времени ее работы, а также стоимость долот.


Эксплуатационные затраты на 1 м проходки определяются по следующей формуле, р./м:

,

где tсп – продолжительность спускоподъемных операций, отнесенных за один рейс, ч; tпз – продолжительность подготовительно-заключительных работ, отнесенных за один рейс, ч; Св – сметная стоимость 1 ч работы буровой установки по затратам, зависящим от времени, откорректированная по фактической коммерческой скорости, р./ч; Сд – стоимость долота с районной надбавкой, р.

Формула для вычисления эксплуатационных затрат может быть также записана в следующем виде, р./м:

.

Рациональной конструкцией (типом) долота данного размера является такая конструкция (тип), которая при бурении в конкретных геологических условиях обеспечивает минимум эксплуатационных затрат на 1 м проходки.

Основные параметры режима бурения (осевая нагрузка на долото, число оборотов, время пребывания на забое, проходка за рейс и т.д.) и типы долот устанавливаются геолого-техническим нарядом. Долото поступает на буровую с одним экземпляром паспорта. После обработки долота буровой мастер должен занести в соответствующие графы паспорта все необходимые данные согласно буровому журналу и индикаторной диаграмме, подписать паспорт и направить его вместе с долотом на долотную базу. Здесь данные из паспорта заносятся в сводную Ведомость.

Обязательными условиями для выбора рациональных конструкций (типов) долот являются:

систематический учет показателей работы долот дифференцированно по нефтяным и газовым месторождениям, площадям, стратиграфическим подразделениям, интервалам глубин, способам и режимам бурения;

оценка и учет результатов промысловых испытаний опытных и опытно-промышленных партий долот новых конструкций; изучение и учет характера износа элементов долота (опоры вооружения, потери диаметра и др.);


систематическое изучение и анализ геологического разреза по данным геофизических исследований, исследований кернового и шламового материала;

проведение хронометража работы долот.

На основании вышеперечисленных условий для каждого месторождения подбираются рациональные типы долот. Достоверность выводов и рекомендаций зависит в первую очередь от добросовестного отношения буровых бригад и ИТР к выполнению перечисленных выше стадий выбора рациональных типов шарошечных долот. На основании проведенных экспериментально-исследовательских работ разрабатываются регламенты отработки долот для каждой площади (блока) или месторождения в целом дифференцированно по группам типовых конструкций скважин. Утвержденные регламенты отработки долот обязательны для использования при разработке проектно-сметной документации и геолого-технического наряда на каждую вновь закладываемую скважину, определении потребности в долотах и формировании заявок на планируемый период, а также при комплектовании наборов рациональных типов долот для проводки скважин.