Бурение нефтянных и газовых скважин

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 

Федеральное бюджетное государственное  образовательное учреждение высшего  профессионального образования

«Сахалинский государственный  университет»

 

 

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

 

по дисциплине «Бурение нефтяных и газовых скважин»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

• Выполнил:  студент 3 курса

• заочного обучения

•   Репницын И.А. 

•      

 

    Проверил:  Новиков Д.Г.    

 

 

 

г. Южно-Сахалинск

2013 г.

СОДЕРЖАНИЕ

 

1. Характеристика пород по буримости…………………………………..…..………3

2.Охрана труда и природы  при строительстве буровых установок……………..6

3.Технология отбора керна. …………………………………………………..……….9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Характеристика пород по буримости

Буримостью называется сопротивление  горной породы проникновению в нее  породоразрушающего инструмента. Буримость  является комплексной функцией, зависящей, во-первых, от механических и абразивных свойств горных пород, во-вторых, от применяемой техники и технологии бурения, а именно: способа, типа и  площади разрушения. Буримость является одним из основных факторов, определяющих производительность труда в процессе бурения скважин.

Для вращательного колонкового  бурения все горные породы разделены  на двенадцать категорий по возрастающей трудности бурения. Критерием отнесения  к той или иной категории является механическая скорость бурения при  стандартных условиях. Определить точно  только визуально категорию породы по величине механической скорости бурения  в производственных условиях не всегда представляется возможным. Тем не менее, это обычно и практикуется при  документации керна. При таком визуальном и субъективном способе не исключаются  неточности в отнесении породы к  той или иной категории, и здесь  важен опыт геолога. Буримость зависит  от способа бурения. Поэтому для  разных способов бурения разработаны  свои классификации горных пород  по буримости, в которых горные породы сгруппированы в категории в  зависимости от показателя буримости. Ниже приводиться классификация  пород по их буримости при колонковом способе. За критерий отнесения породы к соответствующей категории принята углубка скважины за 1 час чистого времени бурения. Скорость проходки пород I категории составляет 20-30 м/час; XII категории – 5-10 см/час.

Категория породы по буримости	Типичные представители  горных пород
1	2
I	Торф и растительный мир  без корней. Рыхлые: лёсс, пески (не плывуны), супеси без гальки и щебня. Влажный  ил. Трепел. Слабый мел.
II	Торф и растительный слой с корнями, с небольшой примесью мелкой (до 3 см) гальки или щебня. Супеси и суглинки. Плотные пески. Лёсс. Рыхлый мергель. Лёд. Глины средней  плотности. Мел. Диатомит. Сажи. Каменная соль (галит). Охристая железная руда.
III	Суглинки и супеси с  примесью свыше 20 % мелкой (до 3 см) гальки или щебня. Плотный лёсс. Дресва. Глины: с частыми прослоями песчаников, мергелей, плотные, мергелистые, загипсованные. Плотный мел. Магнезит. Гипс. Слабый каменный уголь. Бурый уголь. Сланцы: тальковые, разрушенные всех разновидностей. Марганцевая руда. Глинистые бокситы.
IV	Галечник, состоящий из мелких галек осадочных пород. Мёрзлые  водоносные пески, ил, торф. Плотные  глинистые алевролиты. Глинистые  песчаники. Плотный мергель. Неплотные  известняки и доломиты. Плотный магнезит. Пористые: известняки, туфы. Глинистые  опоки. Кристаллический гипс. Ангидрит. Калийные соли. Крепкий бурый уголь. Каолин (первичный). Сильно выветренные  серпентиниты (змеевики). Кристаллический  апатит. Дуниты, перидотиты. Бокситы.
V	Галечно-щебенистые грунты. Мёрзлый галечник. Алевролиты, аргиллиты. Весьма плотные глины. Конгломерат  осадочных пород. Известняки. Мрамор. Мергелистые доломиты. Весьма плотный  ангидрит. Пористые выветренные опоки. Твёрдый каменный уголь. Антрацит. Желваковые фосфориты. Сланцы: глинисто-слюдяные, хлоритовые, серицитовые. Серпентиниты. Вулканические туфы. Дуниты, затронутые выветриванием. Брекчиевидные кимберлиты.
VI	Плотные ангидриты. Плотные  мёрзлые глины. Песчаники: полевошпатовые, кварцево-известковистые. Алевролиты с включением кварца. Известняки: плотные  доломитизированные, скарнированные. Плотные доломиты. Опоки. Сланцы: глинистые, кварцево-слюдяные. Порфириты. Габбро. Слабо окремненные аргиллиты. Дуниты, не затронутые выветриванием. Перидотиты. Амфиболиты. Пироксениты. Тапько-карбонатные породы. Апатиты. Скарны. Сыпучий колчедан. Бурые железняки. Сидериты.
VII	Окремненные аргиллиты. Галечник изверженных и метаморфических  пород (речник). Мелкий без валунов  щебень. Кварцевые песчаники. Весьма плотные доломиты, окварцованные. Крепкие, плотные опоки. Фосфоритовая плита. Слабо окремненные сланцы. Порфиры, порфириты, диабазовые туфы. Сиениты. Диориты. Габбро. Пироксениты. Базальтовидные кимберлиты. Пористые кварциты. Бурые железняки. Хромиты. Сульфидные руды.
VIII	Кремнистые аргиллиты. Окварцованные  доломиты. Окремненные: известняки и  доломиты. Плотные фосфориты. Окремненные  сланцы. Гнейсы. Выветренные базальты. Диабазы. Порфиры и порфириты. Андезиты. Диориты. Лабрадориты. Перидотиты. Мелкозернистые, затронутые выветриванием граниты, сиениты, габбро, гранитогнейсы, пегматиты. Кварциты: гематитовые, магнетитовые. Плотный колчедан.
IX	Базальты, не затронутые выветриванием. Конгломераты изверженных пород  на кремнистом цементе. Карстовые известняки. Кремнистые: песчаники, известняки. Кремнистые доломиты. Кварциты: магнетитовые, гематитовые, тонкополосчатые. Роговики. Трахиты. Окварцованные порфиры. Тонкокристаллические диабазы. Окремненные туфы. Затронутые выветриванием: липариты, микрограниты. Крупнозернистые граниты, гранитогнейсы. Сиениты. Габбро-нориты. Пегматиты. Гранатовые скарны. Плотные бориты.
X	Валунно-галечные отложения  изверженных пород. Кварцевые песчаники. Джеспилиты. Роговики с сульфидами. Липариты. Граниты, гранитогнейсы. Пегматиты. Скарны. Магнетитовые и мартитовые руды. Окремненные бурые железняки. Жильный кварц. Сильно окварцованные и ороговикованные порфиры.
XI	Тонкозернистые альбитофиры. Джеспилиты, не затронутые выветриванием. Яшмовидные кремнистые сланцы. Кварциты. Железистые очень твёрдые роговики. Плотный кварц. Корундовые породы.
XII	Совершенно не затронутые выветриванием монолитно-сливные: джеспилиты, кремень, яшмы, роговики, кварциты, эгириновые и корундовые породы.

 

Как видно из таблицы, для отнесения  породы к той или иной категории  по буримости к ее названию дополнительно  даются несколько определений, уточняющих свойства и состояние пород.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Охрана труда и природы при строительстве буровых установок

Анализы несчастных случаев  в бурении свидетельствует о  том, что большая часть их происходит вследствие применения не правильных приемов труда. При ведении работ  нередко нарушают действующие правила  по технике безопасности. Это обусловлено  или неудовлетворительным инструктажем, или не правильной организации труда, или недостаточным техническим  надзором со стороны инженерно-технических  работников. Значительное число несчастных случаев связано с тем, что  при ведении работ применяется  неисправный инструмент и оборудование, не используются защитные средства, недостаточно используются приспособления по технике  безопасности и малой механизации, облегчающие труд и предотвращающие  опасности, возникающие во время  выполнения работ.

Для того чтобы максимально  снизить травматизм, необходимы - высокая  квалификация рабочих, знания технологических  особенностей бурения скважин, назначения, конструкции и правил эксплуатации оборудования и механизмов, правильных и безопасных приемов выполнения работ, а также высокий уровень  технического надзора со стороны  руководителей работ. Улучшение  организации труда, механизация  тяжелых и трудоемких работ, рационализация технологических процессов, внедрение  новых, более совершенных видов  оборудования, механизмов и инструмента - основные направления по повышению  производительности труда и создания здоровой и безопасной производственной обстановки на буровых.

При бурении нефтяных и  газовых скважин значительное число  несчастных случаев происходит в  процессе эксплуатации оборудования. Правильный монтаж, своевременный осмотр оборудования и уход за ним создают  условия для последующей безопасной работы. Поэтому перед вводом в эксплуатацию вновь смонтированной буровой установки необходимо проверить укомплектованность ее приспособлениями и устройствами по технике безопасности, элементами малой механизации, КИП и запасными емкостями. Безопасность работы будет обеспечена, если буровое оборудование и инструмент будут соответствовать нормам и правилам техники безопасности.

Природоохранные мероприятия  должны быть направлены на сведение к минимуму негативного воздействия процесса строительства скважин на объекты окружающей природной среды (атмосферный воздух, поверхностные и подземные воды, почвы, растительный и животный мир).

Для этого необходимо предупреждать  и устранять следующие виды воздействия на окружающую среду:

- загрязнение атмосферного  воздуха углеводородами, сероводородом, диоксидом серы, оксидом углерода, оксидами азота, пылью и другими загрязняющими веществами в результате работы стационарных и неорганизованных источников выбросов в процессе строительных работ и испытаний скважин, в аварийных ситуациях, при сжигании продуктов освоения скважины на факелах и работе двигателей внутреннего сгорания;

- загрязнение поверхностных  и подземных вод и почв в результате сбросов технологических жидкостей в процессе строительных работ;

- поступление загрязнителей  в природные среды при аварийных разливах нефти, при бурении и испытании скважин, сбросах сточных вод и других отходов в результате отсутствия или некачественной гидроизоляции дна и стенок шламовых амбаров или разрушения их обваловки, разлива топлива и отработанных масел при эксплуатации двигателей внутреннего сгорания;

- утечки, потери технологических  жидкостей и материалов на территории строительства скважин (под вышечным, силовым и насосным блоками, циркуляционной системой и блоком приготовления бурового раствора, котельной установкой, складом ГСМ, на площадке хранения химреагентов и складирования бытовых отходов) при нарушении правил их погрузки, транспортировки, разгрузки и хранения;

- поступление нефти, газа, конденсата и минерализованных пластовых вод в природные среды в результате перетоков пластовых флюидов по затрубному пространству скважин в случае его некачественного цементирования, нарушения целостности обсадных колонн либо несоответствия конструкции скважин геолого-техническим условиям разреза; при нарушении технологических процессов.

3. Технология отбора керна

Наиболее эффективные  способы бурения, конструкции специальных  технических средств для отбора керна и типоразмеры породоразрушающего инструмента выбираются исходя из конкретных горно-геологических условий в соответствии с классификацией горных пород по трудности отбора керна и с критериями выбора специальных технических средств для отбора керна.

Оптимальные режимы бурения  выбираются в соответствии с горно-геологическими условиями и применяемыми типами специальных технических средств.

Ниже приведены разработанные  ВИТРом рекомендации по выбору и применению специальных технических средств и технологических способов отбора керновых проб в различных группах горных пород.

Отбор керна в  горных породах I группы

Горные породы I группы характеризуются  наиболее низким выходом керна (0-20%). Состав и строение этих пород отличаются крайней неоднородностью. Они имеют  различное генетическое происхождение  и требуют использования специальных  технологических методов и технических  средств для обеспечения получения кондиционного выхода керна.

В рыхлых, несвязных и  размываемых породах (пески, супеси, дресва, валунно-галечные и песчано-глинистые  отложения) при бурении скважин  глубиной до 50 м рекомендуется применять колонковые снаряды для вибробурения, шнеко-колонкового бурения и снаряды ударного действия.

При вибробурении используются виброснаряды (виброзонды) диаметрами от 40 до 219 мм, длиной от 0,5 до 4 м и  установки БУВ-1Б, оборудованные  вибромолотом с частотой ударов от 1000 до 1400 в 1 мин.

При шнеко-колонковом бурении применяются полые (или магазинные) шнеки или комбинация шнека с колонковым снарядом. Бурение ведется с частотой вращения до 150 об/мин и осевой нагрузкой 200-300 дН установками УКБ-12/25, с которыми могут использоваться также грунтоносы вращательного действия конструкций ВСЕГИНГЕО и аналогичные конструкции.

Для получения керна в  породах первой группы, а также  при разведке силикатно-никелевых  и бокситовых месторождений и  при глубине скважин до 100 м  рекомендуется использовать способ бурения с гидротранспортом керна  на поверхность комплексом КГК-100.

В неоднородных, перемежающихся по твердости слабосвязных и сильнотрещиноватых породах III-VIII категорий по буримости, слагающих ряд гидротермальных, осадочных и инфильтрационных месторождений  коры выветривания, рекомендуется применять  эжекторные колонковые снаряды в комплекте с высокочастотными гидроударными машинами и безнасосное бурение. 80-100% выход керношламового материала в породах I группы обеспечивают специальные комплексы ГРЭС, причем доля шлама в пробе возрастает в рыхлых и несвязных породах, а также при увеличении степени их неоднородности и трещиноватости.

Кроме того, при бурении  связных сильнотрещиноватых пород I группы рекомендуется применять  двойные колонковые трубы, обеспечивающие защиту керна от разрушения в сложных  геологических условиях: применение невращающихся внутренних керноприемных труб; использование схем промывки с полной изоляцией керна от потока промывочной жидкости (трубы ДТА-2, ДонбассНИЛ-1, 2, 3) или с обеспечением обратной промывки вдоль оси керна (ТДН-0, ДЭС ЦНИГРИ).

Рабочие параметры режимов  бурения с двойными колонковыми  трубами подбираются в каждом конкретном случае в зависимости  от геолого-технических условий бурения и типа применяемой трубы. Для всех указанных двойных колонковых труб осевая нагрузка на инструмент увеличивается в 1,3-1,5 раза по сравнению с рекомендуемой для бурения одинарными колонковыми снарядами в связи с существенным увеличением площади разрушения породы под торцами утолщенных специальных твердосплавных и алмазных коронок.