Что значит скважина в накоплении
Периодическая эксплуатация скважин
ПЕРИОДИЧЕСКАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ СКВАЖИН (а. pulse well production; н. intermittierender Воhrlochbetrieb; ф. exploitation intermittente des puits; и. explotacion periodica de pozos) — способ эксплуатации малодебитных скважин, основанный на чередовании периодов извлечения и накопления нефти на забое.
При периодической эксплуатации скважин период простоя может колебаться в широких пределах — от 30 мин до 2 ч и дольше и зависит от коэффициента продуктивности скважины. Применяется на поздней стадии разработки месторождений, когда поступление нефти из пласта происходит крайне медленно. В этом случае осуществляют: штанговую скважинную насосную эксплуатацию в основном в неглубоких скважинах (до 1500 м) с низким коэффициентом продуктивности (до 2 т/сутки•МПа) и малыми дебитами (до 3-5 т/сутки); периодический газлифт — когда нагнетаемый в скважину от распределительного узла газ подаётся через определённые промежутки времени, устанавливаемые автоматически по мере накопления столба жидкости в скважине.
Периодическая эксплуатация скважин газлифтным способом имеет несколько разновидностей: с отсечкой газа на поверхности (обычный газлифт), при этом расход газа завышается (10-20% на подъём 1 т нефти); с установкой концевого рабочего клапана и пакера, изолирующего межтрубное пространство, что позволяет снизить расход газа на 10-15%; с установкой камеры замещения, одного ряда насосно-компрессорных труб и пакера, что также даёт возможность снизить расход газа; с применением плунжера (летающего клапана), поднимаемого вместе с жидкостью сжатым газом, подаваемым в межтрубное пространство. Последняя разновидность периодической эксплуатации скважин газлифтом применяется в скважинах до глубины 1500 м.
Методы периодической эксплуатации скважин работают в циклическом режиме, сущность которого заключается в следующем: первый цикл — накопление столба жидкости в скважине, в этом случае при штанговой скважинной насосной добыче станок-качалка не работает, а при газлифте не подаётся сжатый газ в затрубное пространство скважины; второй цикл — подача жидкости, начинается с пуска станка-качалки, а при газлифте — с подачи сжатого газа в затрубное пространство, в результате чего жидкость с помощью насосов или сжатого газа поднимается на поверхность.
Периодическая эксплуатация скважин даёт сокращение износа насосного оборудования, штанг, экономию электроэнергии, увеличение межремонтного периода (при штанговой скважинной насосной добыче); снижение удельного расхода газа на подъём 1 т жидкости.
Добываем воду на даче. Что стоит знать, прежде чем бурить скважину
Итак, у вас есть дачный участок, и вы хотите найти там воду! Мы расскажем, где искать водный пласт, в какое время года это стоит делать, насколько глубоко надо бурить скважину, а также детально распишем, какие приспособления и устройства понадобятся, чтобы все получилось.
Про документы
Если вода на участке нужна только для полива и технических нужд, подходящий водный слой можно найти неглубоко, поэтому разрешение на скважину не потребуется.
Для питья и других потребностей, конечно же, подходит только чистая и качественная вода, в этом случае нужна артезианская скважина. Для ее бурения придется получить разрешение местного муниципалитета, а если до конца следовать букве закона, то и подготовить проект, а также уплатить налог за недропользование.
Про глубину
Для бытового применения воды чаще всего рассматривают четыре подземных уровня.
Про безопасность
Нельзя бурить скважину, если ближе, чем в 300 метрах от нее находятся:
Повлиять на грунтовые воды могут и агропромышленные комплексы, где используют агрессивные химические удобрения или средства борьбы с вредителями. С дождевой водой эти вещества попадают в грунтовые водоносные слои и отравляют их.
По тому же принципу стоит выбирать для скважины место, максимально удаленное от компостной и выгребной ям. Не только ваших, но и соседских. Существующие нормативы запрещают добывать воду вблизи или непосредственно под линией электропередачи, за нарушение могут оштрафовать.
Про выбор места
Даже если у одного или нескольких ваших соседей с водой на участках полный порядок или, наоборот, большая проблема, это не значит, что и на вашей земле будет то же самое. В некотором смысле, поиск воды – это лотерея, и везение с интуицией играют в этом процессе не последнюю роль.
Так где же бурить землю? Это должно быть удобное для забора воды пространство, соответственно, к скважине со всех сторон нужно обеспечить свободный подход. Не стоит располагать ее слишком близко к постройкам, деревьям или кустарнику. В то же время для работы насоса и поливочного оборудования потребуется электричество, и его источник должен быть в прямом доступе.
Убедитесь, что там, где вы собираетесь бурить, нет никаких подземных коммуникаций, а если вы захотите построить свою систему водопровода, сможете спокойно выкопать траншею.
И еще немаловажный момент: даже самая удобная точка с богатейшим запасом чуть ли не минеральной воды под ней окажется совершенно бесполезной, если к ней не сможет подъехать буровая машина.
Про поиск
Чаще всего ищут водяной слой по нескольким косвенным внешним признакам.
Учитывают также геологические особенности участка, качество грунта и его рельеф.
Про время года
По понятным причинам начинать добычу воды ранней весной не рекомендуют: паводковые стоки могут ввести в заблуждение, и с приходом лета оборудованный вами источник иссякнет.
Для средней полосы нежелательное время работ – март-май, в зависимости от погоды. Севернее эти сроки сдвигаются примерно на месяц.
Летом, вплоть до сентября, искать грунтовую воду проще всего, потому что верхних водоносных слоев практически не остается. Да и техника в такое время доберется до любого сада-огорода без проблем. Осенью, если дождливо, могут быть те же риски, что и весной.
А вот зима, несмотря на стереотипы, – идеальное время для бурения скважин: вероятность попадания в нужный слой велика, промерзший грунт профессиональному буру – как масло, да и рельеф участка с грядками не пострадают. Кроме того, цены в низкий сезон намного приятнее.
Нефтяная скважина: конструкция, устройство, бурение и разработка
Что такое скважина в нефтяной промышленности?
Скважиной называется горная выработка цилиндрической формы, чей диаметр во много раз меньше общей длины её ствола (глубины).
Помимо скважины, есть еще такие горные выработки, как колодец и шахта. В чем их отличие от рассматриваемого нами определения? На само деле, все довольно просто. В шахту или колодец человек может попасть, а в скважину – нет. Таким образом, дополнительное определение этого сооружения таково – горная выработка, схема и форма которой исключает доступ в неё человека.
Всем известно, что скважины делают при помощи бурения. Однако сказать, что их просто бурят было бы неверно. Эти капитальные сооружения, сложные в своем строении, под землей скорее строят, в связи с чем они относятся к основным средствам организации, а затраты на их бурение и обустройство являются капитальными вложениями.
История
Первое в мире бурение скважины для целей нефтедобычи проведено в 1846 году по предложению члена Главного управления Закавказским краем Василия Николаевича Семенова (1801—1863) на основе идей Николая Воскобойникова (1801—1860) в посёлке Биби-Эйбат близ Баку, входившем тогда в Российскую империю. Глубина скважины составила 21 м. Работа была осуществлена под руководством директора Бакинских нефтяных промыслов, Корпуса горных инженеров — майора Алексеева, скважина была разведочной. В 1864 году первая в России эксплуатационная скважина была пробурена на Кубани, в селе Киевском, в долине реки Кудако.
Первую американскую нефть из буровой скважины глубиной 15 м получил инженер Уильямс в 1857 году в Эннискиллен.
Однако чаще всего считают, что первую нефть из промышленной скважины получил американец Эдвин Дрейк 27 августа 1859 года.
В Баку в 1930 году был разработан (см. Мир-Бабаев М. Ф., 2007 г.) и в 1934 году на Грозненских нефтепромыслах успешно применен метод наклонно-направленного бурения, при котором скважины делаются не вертикальными, а наклонными (с отклонением ствола скважины от вертикали и изменением зенитного угла и азимута бурения). При этом буровая вышка может находиться на значительном расстоянии от месторождения. С помощью наклонных скважин, заложенных на окраине Баку, добывали нефть из-под городских кварталов. В 1930 году на всех бакинских нефтяных промыслах применялся электрокаротаж и приборы для измерения кривизны бурения. На Баилове (район Баку) в 1941 году впервые в мире бурится наклонная скважина на глубину 2000 м турбинным способом (бурение было осуществлено бригадой мастера Ага Нейматулла). Также 1941 году, начато бурение самой глубокой скважины в СССР (3200—3400 м) на месторождении Говсаны (Азербайджан). Наклонное бурение позволяет использовать стационарную буровую на берегу для добычи нефти на шельфе. Именно так работает часть скважин в Норвегии на берегу Северного моря.
Первые наклонно-направленные скважины имели криволинейную траекторию: от поверхности бурение ведётся сначала вертикально вниз, а затем набирается угол наклона для приведения к заданному направлению. Прямолинейная наклонная нефтедобывающая скважина впервые была пробурена на Старых промыслах Грознефти в 1949 г. (разработка инженера Бузинова М. М.)
На основе наклонного бурения был разработан метод кустового бурения, при котором с одной кустовой площадки расходится «куст» в 10—12 наклонных скважин, охватывающих большую нефтеносную площадь. Этот метод позволяет проводить буровые работы на бо́льших глубинах — до 6000 метров.
Строительство нефтяных и газовых скважин
Конструкция скважины выбирается на этапе проектирования и должна отвечать следующим требованиям:
Строительство и монтаж нефтяных и газовых скважин проводится следующим образом:
В чем основное назначение кондуктора? Дело в том, что на глубинах до 500 метров располагается активная зона пресных вод, а ниже этой глубины (в зависимости от региона разработки) начинается зона с затрудненным водообменном, в которой много соленых вод и прочих подвижных флюидов (в том числе – газов и нефти). Так вот, основная задача кондуктора – это дополнительная защита, которая предотвращает засолонение поверхностных пресных вод и не позволяет проникать в них вредным веществам, которые сконцентрированы в нижних пластах.
Конструкция нефтяной скважины
Скважины в основной своей массе строятся вертикально, хотя иногда бурение проходит под необходимым углом.
Конструкция состоит из трех отделов:
Строительство скважины происходит в несколько шагов:
Само ископаемое добывается двумя методами:
Устройство нефтяной скважины
Нефтяная скважина имеет такие характеристики, как длина и диаметр. Под длиной подразумевается промежуток между устьем, находящимся на поверхности земли, и забоем. Под глубиной — проекция длины ствола на вертикальную ось.
Первый шаг в добыче нефти — это проектные работы скважины, конструкция которой разрабатывается с учетом некоторых требований:
Процесс бурения происходит в определенной последовательности:
Как только конструкция готова, вскрывается пласт и извлекается нефть. Далее специальными перфораторами пробиваются отверстия в нижней части колонны и вокруг бетонного кольца, которые необходимы для поступления нефти.
Методы вскрытия продуктивного пласта
Чаще всего стенки эксплуатационной колонны (в той её части, которая находится в разрабатываемом пласте) перфорируются рядом отверстий (номер 4), простреливающих обсадные трубы и цементную оболочку. В породах с повышенной устойчивостью зону забоя не цементируют и устанавливают там фильтры различной конструкции. Есть вариант, когда обсадная колонна опускается лишь до кровли пласта, а само разбуривание для последующей эксплуатации проводят без укрепления ствола.
В зависимости от назначения обустраиваемой скважины, её устье оборудуется различной арматурой, например, задвижками, колонной головкой, крестовиной и так далее.
Виды нефтяных скважин
Тип скважины зависит, в первую очередь, от тех условий, в которых находится пласт. Поэтому для того, чтобы разработать месторождение нефти, необходимо определиться с типом выработки. Они отличаются между собой тем, как отклоняется угол ствола от вертикальной оси. Бывают вертикальные, наклонно-направленные и горизонтальные. Последние, к примеру, абсолютно горизонтального расположения не имеют, ведь пласты лежат по-разному. Поэтому пробурить прямую линию невозможно. Учитывая все это, можно сделать более емкое толкование: под горизонтальной нефтяной скважиной подразумевается конструкция, имеющая вид длинного ствола, который бурится под определенным углом. Этот наклон высчитывается исходя из того, куда направлен целевой пласт.
Многоствольные и многозабойные скважины имеют два ствола и более. Когда «рукав» находится над пластом, тогда выработка называется многоствольной. В данном случае подразумевается несколько точек, в которых работник может пробить пласт. Когда ответвления располагаются непосредственно в пласте, тогда скважина называется многозабойной, то есть при наличии единственной точки пробитий может быть много.
Скважины для добычи нефти бывают нескольких категорий:
Скважины могут быть по направленности:
вертикальные, угол отклонения ствола которой от вертикали – не более 5о;
наклонно-направленные, угол отклонения ствола которой от вертикали – более 5о.
Горизонтальные скважины, угол отклонения от вертикали ствола которой равен 90 о, относятся к наклонно-направленным.
Как бурят нефтяные скважины
Основными элементами любой скважины являются:
Расстояние между устьем и забоем по оси ствола выработки называется длиной скважины, а это же расстояние, но взятое по вертикальной проекции оси называется её глубиной.
Иными словами, длина и глубина вертикальной скважины совпадают, а наклонной – нет.
Бурение нефтяных и газовых скважин, как правило. происходит с постепенным уменьшением диаметра ствола после того, как пробурили определенный участок. Начальный диаметр такой выработки, как правило, не более 900 миллиметров, а диаметр в области забоя – от 75 миллиметров и более.
Процесс углубления такой горной выработки представляет собой разрушение пород либо по всей площади забоя (так называемое сплошное бурение), либо по его периферии (колонковое). Во втором случае в стволе выработки остается кусочек породы цилиндрической формы, называемый керном. Керны периодически извлекают из скважины для изучения состава пройденных породы. Специальность человека, который занимается бурением, называется бурильщик.
Чаще всего используют такие технологии, как:
Самый проверенный и практичный метод был назван первым — ударно-канатный. Он предполагает пробивание долотом с конкретной периодичностью. Сила удара формируется весом самого инструмента и утяжеления в виде штанги. Обратное движение выполняется за счет балансира.
При использовании роторной техники бурение осуществляет вращающийся механизм. Ротор устанавливается на устье через трубы, он работает, как вал. Если это небольшая скважина, то будет достаточно шпиндельного двигателя. Привод ротора присоединяется к лебедке и кардану, благодаря этому можно управлять скоростью.
Турбина создает вращающий момент, это воздействие двигателем на колонну, используется гидравлическая энергия. Турбобур создает из энергии гидравлики механическую, она и будет вращать элементы.
Мы рассмотрели, как бурят скважину на нефть, прошлись по всем необходимым работам и способам бурения. Общий вывод такой: главная задача при разработке — передать энергию на долото, чтобы создать движение, направленное на углубление. Отличие технологий в типе энергии и способе ее передачи.
Для бурения скважин применяется ряд специализированных машин и механизмов. На пути к проектной глубине нередко попадаются участки породы с повышенной твердостью. Для их прохождения приходится давать на буровую колону дополнительную нагрузку, поэтому к добывающему оборудованию предъявляются достаточно серьезные требования.
Оборудование буровой установки стоит недешево и рассчитано на долгосрочное использование. В случае остановки добычи из-за поломки какого-либо механизма придется ждать замены, что серьезно снизит рентабельность предприятия. Оборудование и механизмы для добычи углеводородов должны быть изготовлены из высококачественных и износостойких материалов.
Оборудование буровой платформы можно разделить на три части:
Бесперебойная работа буровой установки зависит от правильной эксплуатации оборудования и технического обслуживания механизмов, в сроки предписываемые производителем. Не менее важно своевременно менять расходные части, даже если по внешнему виду с ними все нормально. Без соблюдения правил эксплуатации невозможно гарантировать безопасность персонала буровой платформы, недопущение загрязнения окружающей среды и бесперебойную добычу нефти или газа.
Подготовка
Когда все разрешения получены, специалисты приступают к подготовительной деятельности на местности. Сначала составляется план, участок делится на зоны. Затем устраняют все мешающие объекты, обычно это деревья. После этого можно размещать рабочих, а для этого нужно создать жилой поселок. Первая задача рабочих — размещение буровой установки, также нужны фундаменты, на которых будут стоять цистерны с горючими веществами.
В подготовку входит проверка всего оборудования и техники, монтаж электрических линий. Когда все готово, можно устанавливать буровую вышку и поднимать ее на высоту в соответствии с планом разработки.
Перед тем, как приступить к бурению, все оборудование проверят еще раз, весь технологический комплекс должен быть отлажен и работать как часы.
Не считая периода на оформление документов, подготовка на месте займет в среднем 1-5 месяцев. После достижения полной готовности к эксплуатации на объект выезжает комиссия. В ее компетенции определить исправность техники, наличие достаточных знаний у работников, соблюдение техники безопасности. Всегда проверяется устройство приборов освещения, каждый из них должен иметь взрывоустойчивый корпус. При наличии каких-либо замечаний разработка не начнется до их устранения.
На любой буровой площадке всегда присутствуют:
О технологических особенностях
Рядом создают еще одну небольшую скважину, ее называют шурф. Туда опускают ведущую трубу в периоды, когда бурение прерывается. Чтобы сделать, пользуются ротором и турбобуром, при использовании последнего нужно собрать подводящую трубу и долото. На вышке будет зафиксирован канат, его предназначение — в управлении скоростью вращения.
В последние дни перед стартом добычи собирается консилиум. На нем присутствуют инженеры-технологи, бурильщики и геологи, другие специалисты. Они обсуждают и оценивают важнейшие моменты, как особенности конкретного объекта, состав породы, которую предстоит бурить, предусматривают возможные проблемы и способы их разрешения.
Если тебе интересны способы добычи других природных ресурсов, обратись к статье “Извлечение цветных металлов по инновационным технологиям”.
Возможные сложности
Добыча нефти и газа — процесс непростой, который сопровождается многочисленными проблемами. Как правило, это возникающие технические сложности. Они могут сделать работу более тяжелой или существенно ее замедлить, могут вовсе заставить остановить процесс. Задача геологов, инженеров и других инженеров, специализирующихся на разработках — предусмотреть все сложности и разработать план действий на случай возникновения каждой из них.
Самые распространенные проблемы — это:
Стенки могут обвалиться, когда работать приходится с нестабильными горными породами. Распознать обвал можно по таким признакам, как рост давления и повышение вязкости промывочного раствора. Еще один верный признак: когда на поверхность начинает выходить больше кусков породы, чем должно.
Раствор должен растворять породу, но иногда он просто впитывается ей. Так происходит, когда жидкость забирает нижележащий пласт. Вероятность повышается при высокой впитываемости и пористой структуре этого пласта. Чтобы скважину не размывало, требуется погрузить в начало трубу, которая проводит раствор в желоб, чтобы тот шел целенаправленно.
Как будут вращаться буровой вал и шпиндель — одинаково или на разных скоростях и частотах, зависит от типа пробиваемой породы и диаметра коронки, служащей для бурения. Скоростью управляют через регулятор, он дозирует нагрузку на коронку. Необходимо создать подходящее давление и на стенки, и на резцы коронки.
Конструкция нефтяной скважины: схема, устройство, строительство и разработка
Нефтяной промысел — наиважнейшая отрасль промышленности. Нефть и ее производные применяются во всех областях жизни. При этом не имеет значения, где именно она добывается — в родной стране или экспортируется. Добыча нефти происходит благодаря бурению скважин — глубоких цилиндрических стволов, которые пробуривают в пластах горных пород. Нефтяная скважина имеет круглый разрез. Специфика заключается в том, что бурильщик не может проникнуть в нее, однако, помимо собственно скважины, имеется колодец с шахтой и доступом к ним.
Конструкция нефтяной скважины
Скважины в основной своей массе строятся вертикально, хотя иногда бурение проходит под необходимым углом.
Конструкция состоит из трех отделов:
Строительство скважины происходит в несколько шагов:
Само ископаемое добывается двумя методами:
Устройство нефтяной скважины
Нефтяная скважина имеет такие характеристики, как длина и диаметр. Под длиной подразумевается промежуток между устьем, находящимся на поверхности земли, и забоем. Под глубиной — проекция длины ствола на вертикальную ось.
Первый шаг в добыче нефти — это проектные работы скважины, конструкция которой разрабатывается с учетом некоторых требований:
Процесс бурения происходит в определенной последовательности:
Как только конструкция готова, вскрывается пласт и извлекается нефть. Далее специальными перфораторами пробиваются отверстия в нижней части колонны и вокруг бетонного кольца, которые необходимы для поступления нефти.
Виды нефтяных скважин
Тип скважины зависит, в первую очередь, от тех условий, в которых находится пласт. Поэтому для того, чтобы разработать месторождение нефти, необходимо определиться с типом выработки. Они отличаются между собой тем, как отклоняется угол ствола от вертикальной оси. Бывают вертикальные, наклонно-направленные и горизонтальные. Последние, к примеру, абсолютно горизонтального расположения не имеют, ведь пласты лежат по-разному. Поэтому пробурить прямую линию невозможно. Учитывая все это, можно сделать более емкое толкование: под горизонтальной нефтяной скважиной подразумевается конструкция, имеющая вид длинного ствола, который бурится под определенным углом. Этот наклон высчитывается исходя из того, куда направлен целевой пласт.
Многоствольные и многозабойные скважины имеют два ствола и более. Когда «рукав» находится над пластом, тогда выработка называется многоствольной. В данном случае подразумевается несколько точек, в которых работник может пробить пласт. Когда ответвления располагаются непосредственно в пласте, тогда скважина называется многозабойной, то есть при наличии единственной точки пробитий может быть много.
Скважины для добычи нефти бывают нескольких категорий:
Бурение нефтяных скважин
Для того чтобы добраться до нефти, нужно в ходе бурения скважины определиться с методом воздействия на горные породы. Оно может быть механическим, термическим, электрическим и физико-химическим. В настоящее время применяется исключительно механический метод, имеющий различные режимы бурения.
Бурение механическим способом бывает:
Вращательный метод также подразумевает использование долота. Однако применяется он несколько иначе, нежели при ударной методике. Долото проникает вглубь горных пластов, работая по вертикали и одновременно вращаясь. Это сочетание двух видов воздействия дает возможность устройству разрушать и измельчать породу.
В Российской Федерации бурение нефтяных скважин происходит в основном при помощи вращательного метода.
Этапы разработки нефтяной скважины
Чтобы разработать месторождение нефти, нужна кропотливая и сложная работа на протяжении длительного времени. Работам, связанным с бурением скважин, предшествует скрупулезная подготовка, которая заключается в проведении специальных мероприятий. Она состоит из последовательных этапов:
Разработка скважины проходит в следующей последовательности: