Что такое бурение

Если у человека есть опыт знакомства с обычной дрелью и сверлом, то понять процесс бурения будет не сложно. Можно представить себе, что буровая вышка – это «дрель«, буровой ротор – «патрон«, а инструмент в скважине – «сверло«. Инструмент в скважине – это колонна бурильных труб навернутых одна на другую с помощью специальных резьбовых соединений. На самую нижнюю трубу навернуто долото. Долото, при вращении разрушает породу на забое. Инструмент в скважине вращается, как правило, по часовой стрелке. Вращение осуществляется специальным механизмом – ротором, который установлен на устье скважины, то есть в верхней её части.

Для разрушения породы на забое необходимо вращение долота. Вращение долоту передается от ротора через бурильную колону. При этом происходит большая потеря мощности на вращение самой колонны, а также её износ. Для исключения этих неблагоприятных факторов используется забойный двигатель – устройство вращающееся за счет энергии проходящего бурового раствора и передающее вращение на долото.

При сверлении дерева или другого материала разрушенные фрагменты извлекаются из получаемого отверстия по спиральным каналам сверла. Это способ применяется в бурении скважин, и называется шнековым. Подобным образом бурят не глубокие скважины. Но с увеличением глубины, становится все труднее выносить шлам (выбуренную породу) от забоя к устью. Поэтому, при больших глубинах бурения, применяется вынос шлама с помощью промывочной жидкости. В бурильную колону, буровыми насосами нагнетается промывочная жидкость. Достигая забоя, жидкость выходит через отверстия в долоте в затрубное пространство и увлекает разрушенную породу вверх к устью. На устье промывочная жидкость вместе со шламом из затрубного пространства отводится в специальные емкости. Жидкость очищается от шлама и вновь закачивается буровыми насосами в бурильные трубы. Цикл повторяется.

1. Буровая вышка – дрель

2. Буровой ротор – патрон

3. Инструмент в скважине – сверло

Во время бурения долото изнашивается и наступает момент, когда его необходимо заменить. Для этого долото необходимо поднять на поверхность. Это осуществляется при помощи мощного грузоподъемного механизма – лебедки. Талевая система этой лебедки рассчитывается с учетом подъема колонны массой в несколько сот тонн. Приостанавливается циркуляция промывочной жидкости (бурового раствора), от буровой колоны отсоединяется шланг подачи промывочной жидкости и начинается подъем инструмента. Колона поднимается на высоту нескольких труб, затем эти поднятые трубы отсоединяются от колоны и укладываются на специальную подставку. Эти несколько труб называются – свечой, а подставка – подсвечником. По мере подъема колоны подсвечник заполняется, пока не извлечется последняя свеча с долотом. Долото меняется и начинается обратная операция спуска колоны. Эти операции носят название спуско-подъемных.

Во время бурения нефтяных и газовых скважин могут произойти аварийные выбросы флюида (нефти или газа), находящегося в породах под большим давлением. Поэтому, необходимо соблюдать специальные требования и следить за параметрами бурения. Это, с большой долей вероятности обеспечит предотвращение аварийной ситуации. Для еще большей надежности на устье скважины устанавливают противовыбросовое оборудование. Оно перекрывает ствол скважины при необходимости.

По окончанию бурения ствол скважины закрепляется с помощью колоны обсадных труб. Колона обсадных труб спускается в пробуренную скважину на необходимую глубину, а затем в затрубное пространство этой колоны закачивается цементный раствор. Цементный раствор застывает и закрепляет обсадную колону в стволе скважины. Такое крепление, как правило, необходимо для скважин, предназначенных для долгой работы, например эксплуатационных нефтяных, газовых и водоподъемных.

При бурении очень важно сохранить вертикальное направление скважины. Часто, по ряду причин геологического и технического характера скважины могут искривляться. Порой искривление приводит к осложнениям, авариям, а иногда и к гибели дорогостоящей скважины. Однако в ряде случаев существует необходимость искусственно искривить ствол скважины, например, при бурении в труднодоступных местах (горы, болота, берег моря или реки, в жилых районах и т. д.). Такое бурение называют наклонно-направленным. Искривление задают сразу в начале бурения от устья или же после бурения вертикального участка требуемой глубины. Для таких целей существуют достаточно сложные технологии, необходимо специальное дорогостоящее оборудование и измерительная техника.