О сайтеКарта сайта
КонтактыВопросы эксперту

Конструкция обычной горизонтальной скважины

Дата: 08.07.2015
Просмотров: 398
Комментариев:
Рейтинг: 61

Бурение горизонтальных скважин очень успешно применяется как в добыче нефти и газа, так и в таком важном и актуальном вопросе, как строительство. Скважина — это горная выработка в форме цилиндра. Ее длина значительно превосходит ширину. Верхнюю часть принято называть устьем, а нижнюю — забоем. Стены — это ствол данной конструкции. Вскрытие пластов горизонтальными стволами позволяет сохранить чистой окружающую среду и нанести минимальный вред экологии.

Бурение горизонтальных скважин

Бурение горизонтальных скважин.

Основные требования к конструкции горизонтальной скважины:

  • конструкция обязана не допустить разрушения стен;
  • она должна предоставить свободный доступ к забою;
  • она обязана обеспечить герметизацию устья.

Системы принято подразделять на 3 основных типа:

  • горизонтальный тип;
  • вертикальный;
  • наклонно-направленный;
  • многоствольный.

Что такое горизонтальная скважина: особенности

Схемы горизонтальных скважин

Схемы горизонтальных скважин с различными радиусами кривизны.

Горизонтальная скважина — это конструкция, угол отклонения которой в обычной ситуации составляет 90°. Но на практике все выглядит немного по-другому. Дело в том, что в природе не существует абсолютно идеальных прямых линий. Таким образом, необходимо пробурить стволы по траектории, которая наиболее приближена к оптимальной.

Получается, что горизонтальной скважиной принято называть ту, которая имеет наиболее протяженную зону. Она используется при освоении нефтяных и, конечно, газовых месторождений. Особенности таких устройств позволяют получать дебиты (объем нефти, поступающий в определенную единицу времени из искусственного источника), значительно превосходящие дебиты вертикальных сооружений. Дебит напрямую зависит от длины ствола. Бурение скважины обойдется гораздо дороже другого бурения, но оно же будет продуктивнее. Горизонтальная скважина, как правило, используется в качестве добывающей, но также может являться и нагнетательной. Имеет большую продуктивность и эффективность в месторождениях, которые содержат трещины с вертикальным уклоном.

Наибольшую производительность они приносят, когда применяются в коллекторах с трещинами, в коллекторах с газовой шапкой или водой (это снизит вероятность прорыва газа), в коллекторах с довольно низкой проницаемостью и, напротив, в коллекторах с высокой проницаемостью (там они успешно уменьшают скорость движения газа).

Разделение конструкции горизонтальной скважины на категории

Системы принято разделять на несколько категорий:

Схема конструкции горизонтальной скважины

Схема конструкции горизонтальной скважины.

  1. Разведочные (бурятся для уточнения количества нефти и газа).
  2. Поисковые (бурятся, чтобы отыскать залежи нефти и газа)

Эксплуатационные скважины, в свою очередь, разделяются на подвиды:

  1. Скважины, именующиеся «добывающимися», естественно, используются для добычи залежей в почве нефти и газа.
  2. Скважины, воздействующие на пласты, нагнетая воду, газ и другие элементы. Иногда могут использоваться и эксплуатироваться в качестве добывающих.
  3. «Контрольные» скважины:
  • служат для измерения силы давления в газовой шапке и нефтяной зоне;
  • нужны для осуществления контроля изменений положения залежей;
  • резервные (вовлекают в работу застойные зоны);
  • специальные скважины (используются, чтобы добыть техническую воду);
  • оценочные скважины (нужно пробурить, для того чтобы уточнить параметры и продуктивные границы залежей);
  • бывают скважины для осуществления подмены аварийных и изношенных физически скважин.
Бурение скважин

Бурение скважин традиционным методом и методом горизонтального бурения.

Когда бурят скважину горизонтального направления, необходимое количество так называемых колонн, а также глуби установки «башмаков» определяется существующим количеством зон, которые несовместимы с условиями проводки ствола из-за неустойчивости пород и низкой прочности.

До того как осуществится приоткрытие продуктивных и производительных горизонтов, необходимо предусмотреть спуск одной колонны, чтобы исключить вероятность разрыва пород. Различие между диаметрами скважин и колонн подбирается, исходя из наилучших и правильных значений, определенных практикой бурений, которые обеспечат легкий, без каких-либо препятствий спуск колонны и качественное, прочное цементирование.

Произведя расчеты приблизительно ожидаемых внутренних и внешних давлений, производят выбор труб. Прочность колонн должна предоставить:

  • абсолютную герметизацию устья;
  • устойчивость и целостность столба;
  • противостояние всем нагрузкам.

Требования, предъявляемые к конструкции:

Бурение наклонно-направленной скважины

Бурение наклонно-направленной скважины.

  1. Использовать всю энергию продуктивных горизонтов по максимуму.
  2. Применять только самое лучшее, эффективное и качественное оборудование.
  3. Создать условия, не допускающие аварийных ситуаций и осложнений.
  4. Получить геологическую и другую информацию о данном разрезе.
  5. Условия соблюдения необходимой охраны окружающей среды и экологии необходимо выполнять строжайше.

В строительстве методы бурения применяются для проведения коммуникаций с использованием специальных установок, которые с легкостью пробивают грунт абсолютно любой твердости. Горизонтальные скважины обладают огромным и несомненным преимуществом перед рядовыми, привычными методами проведения такого рода работ. Во-первых, такая конструкция не разрушает верхний слой почвы. Во-вторых, можно проложить скважину даже под водоемами.

Этапы работы:

  1. Подготавливаются вся необходимая техника и устройства.
  2. На анализ отдается проба грунта.
  3. Выполняется пилотная скважина, ее размер постепенно увеличивается.
  4. В образовавшуюся траншею закладываются трубы.
  5. Идет полная проверка всех коммуникаций.

Что такое пилотная скважина?

Пилотная скважина

Схема бурения пилотной скважины.

Так именуемая пилотная скважина является обычным пробным проколом. Для выполнения этой задачи используют буровую головку небольшого размера. Эта головка соединена со специальной штангой. Ее движение дает возможность контролировать и вносить коррективы в прокладку траншеи. Штанга — это очень большая труба, даже одна ее секция способна достигать 2,5-3 м. Секции легко присоединяются друг к другу.

Буровые головки необходимо приобретать с хорошим алмазным напылением.

Самый сложный момент в процессе данной работы — пройти с максимальной точностью по намеченному маршруту. Поэтому все чаще используются и набирают популярность конструкции горизонтальной скважины. Применяя такой метод, гораздо проще добиться положительного результата.

А в чем суть такого метода? В буровую головку устройства встроен специальный передатчик, его сигналы поступают на приемное устройство оператора. Если вдруг техника сбивается с намеченного и запланированного пути, это немедленно отображается на внешнем дисплее. Таким образом, появляется прекрасная возможность устранить все ошибки и недочеты.

Способы расширения скважины

Для расширения скважины потребуется так называемый специальный расширитель. Его необходимо протянуть в обратном направлении. Приходя в движение, он будет срезать лишние слои грунта. Чтобы труба беспрепятственно и легко вошла в скважину, диаметр этой скважины обязательно должен превышать ширину трубы примерно на 40%.

Конструкция горизонтальной скважины завершается прокладкой труб. С самого конца скважины притягивается расширитель. К нему присоединяется захват для трубы. При помощи «умных», «контролирующих» средств и техники оборудования, а также операторов трубы тянутся в нужном направлении.

Какие трубы используют для создания такой конструкции?

Сравнение типов горизонтальных скважин

Сравнение типов горизонтальных скважин.Радиусы кривизны зависят от типа горных пород и бурового раствора.

Конечно, чаще всего это именно полимерные трубы. Во-первых, они долговечны. Во-вторых, на протяжении очень долгих лет сохраняют свою химическую и физическую стабильность. Такая вода не содержит абсолютно никаких вредных веществ и примесей.

Металлические трубы применяются только в тех редких случаях, когда по трубам будут течь слишком горячая вода и крайне агрессивные химические элементы и составы.

Проводить такую работу самостоятельно категорически запрещено. Этот род деятельности выполняется только компетентными и квалифицированными инженерами, владеющими необходимым образованием и оборудованием.

Разновидности скважинных конструкций:

  • обустройство колодцев;
  • скважина на песок;
  • бесфильтровая скважина.

Бурение скважин для воды ручными способами

Список необходимых инструментов и материалов:

  • бурильная вышка, бур;
  • лебедка;
  • штанги;
  • обсадные трубы.

 

Последовательность работ:

  1. Если требуется не слишком глубокая скважина, можно вполне обойтись без бурильной вышки.
  2. Бурильные штанги выполняются из труб, которые соединяются с помощью резьбы. К нижней штанге крепится бур.
  3. Буровая вышка ставится на место бурения.
  4. Первые витки буром можно выполнить своими силами, но в дальнейшем процесс пойдет тяжелее и потребует привлечения дополнительной силы.
  5. Немного смягчить грунт может вода.
  6. Таким образом, бурение продолжается до тех пор, пока не покажется водоносный слой.
  7. Чтобы откачать грязную воду, понадобится насос.
  8. Водоносная жила тщательнейшим образом промывается, и появляется чистая, хорошая вода. Если по каким-то причинам этого не произошло, скважину потребуется углубить на 1-3 м.

Такими способами прокладываются горизонтальные скважины в добыче нефти и газа и в строительстве. Учитывая наличие необходимых знаний, опыта, навыков и отличной современной техники, данный процесс значительно упростился. Как можно заметить, процесс этот очень увлекателен и интересен.