Методи діагностування стану долота в процесі буріння.

1. Нафтові свердловини і процес їх будівництва. Загальні відомості.

Свердловиною називають гірську циліндричну виробку, що споруджується без доступу в неї людини і діаметр якої значно менший від довжини (рис. 1.1).

Початок свердловини називається устям, циліндрична поверхня - стінкою або стволом, а дно — вибоєм. Відстань від устя до вибою по осі ствола визначає довжину свердловини, а по проекції осі на вертикаль — її глибину.

Свердловини бурять вертикальні і похилі. В останньому випадкy свердловину примусово викривляють згідно раніше запроектова-ного профілю.

Свердловини бурять ступенево, зменшуючи діаметр від інтервала до інтервала. Початковий діаметр нафтових і газових свердловин, як правило, не перевищує 900 мм, а кінцевий рідко буває меншим 165 мм. Глибини свердловин коливаються в широких межах: від декількох сотень до декількох тисяч метрів.

Поглиблення свердловини здійснюється шляхом руйнування породи на всій площі вибою (без відбору керну) або на його периферійній частині (з відбором керну) (рис 1.1). В останньому випадку в центрі свердловини залишається порода (керн), яку періодично піднімають на поверхню для вивчення пройденого розрізу порід.

Буріння свердловини здійснюється з допомогою спеціальних бурових установок як на суші, так і на морі.

1.2 Класифікація свердловин За призначенням, всі свердловини, що буряться з метою геологічного дослідження району, пошуків, розвідки і розробки нафтових і газових родовищ, поділяються на опорні, параметричні, структурні, пошукові, розвідувальні, експлуатаційні і спеціальні.

Опорні свердловини бурять для вивчення геологічної будови і гідрогеологічних умов залягання осадової товщі порід і вивчення закономірностей поширення комплексів відкладів, сприятливих для нафтогазонакопичення.

а, б-вертикальні; в-похила; а,в-буріння без відбору керну; б - буріння з відбором керну;

1-устя; 2-стінка (ствол); 3-вісь; 4-вибій; 5-керн.

Рис.1.1 —Схема свердловини

Параметричні свердловини призначені для детальнішого вивчення геологічної будови розрізу, особливо на великих глибинах, а також для виявлення найперспективніших площ з точки зору про-ведення на них геолого-пошукових робіт.

Структурні свердловини служать для ретельного вивчення структур, виявлених при бурінні опорних і параметричних свердловин та для підготовки проекту пошуково-розвідувального буріння на ці структури.

Пошукові свердловини_споруджують на підготовлених попереднім бурінням та геолого-геофізичними дослідженнями площах з метою відкриття нових родовищ нафти і газу, або для пошуків покладів нафти і газу на раніше відкритих родовищах.

Розвідувальні свердловини бурять на площах зі встановленою промисловою нафтогазоносністю з метою оконтурювання родовища та збору вихідних даних для складання проекту його розробки. Експлуатаційні свердловини бурять на повністю розвіданому та підготовленому до розробки родовищі з метою експлуатації покладів нафти і газу.

В категорію експлуатаційних входять не лише свердловини, з допомогою яких видобувають нафту або газ (видобувні свердловини), але і свердловини, які дозволяють організувати ефективну розробку родовища (оціночні, нагнітальні, спостережні).

Оціночні свердловини призначені для уточнення режиму роботи пласта і ступеня виробки ділянок родовища, уточнення схеми його розробки.

Нагнітальні свердловини служать для організації законтурного і усередину контурного нагнітання в експлуатаційний пласт води, га-зу, або повітря з метою підтримання пластового тиску.

Спостережні свердловини споруджують для систематичного контролю за режимом роботи родовища.

Спеціальні свердловини бурять для вибухових робіт при сейсмічних методах пошуків і розвідки родовища, скидання промислових вод в непродуктивні поглинаючі пласти, розвідки і видобутку води, підготовки структур для підземних газосховищ і закачування в них газу, ліквідації відкритих фонтанів нафти і газу.

Крім нафтової і газової промисловості, буріння свердловин ши-роко застосовують і в інших галузях народного господарства.

1. 3 Способи буріння свердловин Руйнувати гірські породи можна механічним, термічним, фізико- хімічним, електроіскровим та іншими способами. Проте сьогодні промислове застосування знайшли тільки способи механічного руйнування породи, а інші поки що знаходяться в стадії експериментальної розробки. Найбільше застосування серед механічного буріння, зносу знайшов обертальний спосіб буріння.

При обертальному бурінні руйнування породи відбувається в результаті одночасної дії на долото осьового навантаження і крутного моменту. Під дією навантаження долото втискується в породу, а під дією крутного моменту – сколює її. Існує два способи обертального буріння – роторний і з вибійними двигунами.

При роторному бурінні (рис 1.2) потужність від двигунів 9 передається через лебідку 8 до ротора 16 – спеціального обертального механізму, встановленого над устям свердловини в центрі вишки.

Рис.1.2— Схема установки для буріння нафтових та газових

свердловин обертовим способом.

Ротор обертає бурильну колону і нагвинчене на неї долото 1. Бури-льна колона складається з ведучої труби 15, спеціального перевідни-ка 6 і бурильних труб 5. При бурінні з вибійними двигунами долото 1 нагвинчується на вал, а бурильна колона з'єднується з корпусом двигуна 2. При роботі двигуна обертається його вал з долотом, а бурильна колона не обер-тається.

Характерною особливістю обертального буріння є промивання свердловини водою або спеціальною рідиною протягом усього пері-оду роботи долота на вибої. Для цього два (рідше один або три) насоси 20, що приводяться в дію від двигунів 21, нагнітають промивальну рідину по трубопро-воду 19 в стояк-трубу 17, встановлену в правому куті вишки, далі в гнучкий буровий шланг 14, вертлюг 10 і в бурильну колону.

Досяг-нувши долота, промивальна рідина проходить через наявні в ньому отвори і по кільцевому простору між стінкою свердловини і буриль-ною колоною піднімається на поверхню, захоплюючи з собою частинки розбуреної породи. Тут же в жолобній системі 18 і в очисних 1 механізмах промивальна рідина очищається від вибуреної породи, надходить в прийомні ємності 22 бурових насосів і знову закачуєть-ся в свердловину.

У міру поглиблення свердловини бурильна колона, підвішена до талевої системи, що складається з кронблока, талевого блока 12, крюка 13 і талевого