Технология бурения нефтяных и газовых скважин

Человек знаком с нефтью и газом уже на протяжении достаточно длительного времени. Согласно историческим данным, первые воспоминания о нефти были еще 500 тыс. лет назад, когда на берегу Каспийского моря она впервые была обнаружена. Одновременно с тем, как развивался человек, развивалось и много отраслей, открывались новые полезные ископаемые, появлялись новые технологии. На сегодняшний день мы живем в ХХІ веке, который назван веком цифровых технологий. Предшествующий ему ХХ был веком нефти и природного газа. Не смотря на то, что прошло целых 100 лет от нефтегазового века до века компьютерного, эти два природных ископаемых наряду с углем, как и прежде, остаются на вершине в  развитии мировой экономики.

Осуществлять добычу нефти люди начали практически с момента знакомства с ней. Учеными археологами в результате исследований было установлено, что на берегу Евфрата нефтедобыча проводилась еще в 6-4 тыс. до н.э. Однако, нефтегазовая промышленность зародилась только в середине XIX века, когда люди начали добывать газ и нефть путем бурения нефтегазовых скважин.

До этого момента нефть добывалась из колодцев, которые были очень неглубокими, и находились в местах, близко расположенных к естественным ее выходам на земную поверхность. Нефть еще в те далекие времена широко применялась во многих сферах, начиная от лекарственных препаратов, и заканчивая освещением улиц. Но, не смотря на это, потребность в ней была не настолько высока, как после появления первых паровых двигателей.

В настоящее время нефть и газ – это основные полезные ископаемые, которые использует человек во многих сферах своей повседневной жизни. Газом отапливаются помещения, и происходит приготовление пищи также с его помощью, из нефти производится топливо для транспортных средств – это только те вещи, с которыми люди сталкиваются ежедневно. Несмотря на то, что ученые постоянно работают над созданием новых технологий, способных заменить использование нефти и газа, и уже существуют электростанции, электродвигатели, электрокотлы и многое другое, не требующие использование данных полезных ископаемых, на 100% все же еще заменить их пока не удается. В связи с этим, достаточно сложно представить свое существование без нефти и газа.

Нефтегазовая промышленность стремительно развивается. На сегодняшний день существуют целые станции, которые осуществляют добычу нефти и газа, которая представляет собой сложнейший процесс.

Способы бурения скважин и их конструкция

Как уже говорилось выше, нефтегазовая промышленность зародилась тогда, когда люди научились добывать нефть и газ с помощью бурения скважин. Для того, чтобы пробурить скважину, следует ее четко сконструировать, опираясь на следующие моменты:

• геологические условия бурения;
• назначение скважины;
• ее глубина;
• тип коллектора;
• проектный горизонт;
• геологический разрез в том месте, где будет закладываться скважина;
• зоны возможных осложнений;
• пластовые давления;
• диаметр эксплуатационной колонны.

На структуру скважины влияют:

• сложность геологического разреза;
• метод бурения;
• назначение скважины;
• метод вскрытия продуктивного горизонта.

Кроме того, существует несколько способов, которыми производится образование скважины. Каждый из которых уместно применять при тех или иных условиях. Способ бурения скважины – это процесс формирования ствола скважины путем постоянного разрушения горных пород. Скважину можно пробурить механическим или не механическим способом.

К механическим способам относятся:

1. Ударный
2. Химический
3. Термохимический
4. Электроимпульсный
5. Комбинированный

Немеханическими способами считаются:

1. Вращательный
2. Ударно-канатный
3. Ударный на штангах
4. Пневмоударный

Во время определения, каким способом будет закладываться скважина для добычи полезных ископаемых, учитывается множество факторов. В первую очередь, метод бурения зависит от того, какими свойствами обладают горные породы, в каких условиях они залегают. Также большое значение имеет строение пласта, что в нем содержится – жидкость или газ и в каком количестве, количество продуктивных про-пластков и коэффициентов аномальности пластовых давлений. Большую роль во время выбора способа бурения скважин играет ее целевое назначение, водоносный пласт, а именно его гидрологическая характеристика и глубина залегания, а также количество необходимых работ, требующих выполнение во время освоения пласта.

Немаловажным фактором, от которого зависит каким способом будет образована скважина, является себестоимость одного метра проходки (рентабельность). От того, каким способом будет осуществляться формирование скважины, зависит применяемое оборудование, параметры режимов бурения, гидравлическая программа бурения, и, соответственно, стоимость. Таким образом, технико-экономическое обоснование выступает основополагающим фактором во время определения способа бурения скважины.

Оборудование для бурения нефтяных и газовых скважин

Во время бурения нефтегазовых скважин используется различное оборудование, выбор которого напрямую связан со способом добычи нефти и газа. В настоящее время нефть добывается следующими методами:

1. Фонтанным. Данный метод обусловлен многопоточным поступлением нефти в скважину. Используется на начальном этапе добычи нефти, т.к. требует наличия достаточно высокого давления в нефтяных пластах.
2. Компрессорным. Нефть поднимается наверх посредством подачи в скважину под давлением газа или воздуха, которые ее выталкивают.
3. Насосным, считающимся наиболее старым методом. Он заключается в погружении специального насоса на глубину, которая гораздо ниже динамического уровня.

С методами добычи газа дела обстоять несколько иначе. Это связано, прежде всего, с тем, что газ не является жидкостью, что существенно облегчает процесс его добычи. Так, для получения природного газа из земных недр, в нужном месте монтируется специальное оборудование с хранилищем, после чего осуществляется бурение очень глубокой скважины. В связи с тем, что газ стремится в сторону наименьшего давления, он просто поднимается вверх прямо в хранилище, где происходит его обработка и резервация.

Но не зависимо от сложности изъятия полезных ископаемых из недр земли, добыча нефти и газа осуществляется с применением разной техники. Самыми распространенными являются станки качалки, напоминающие по своей форме журавля в колодце. Их конструкция состоит из основного стержня и прикрепленного к нему «молотка». Использование данного оборудования обусловлено механическим запуском штанговых насосов к нефтяным скважинам. Еще одной известной конструкцией для нефтегазовой добычи являются нефтяные платформы, применяемые на морях. Разновидность таких платформ определяет глубину добычи нефти и газа под водой. Также нефть и газ добывают с помощью буровых установок, которые используются на земле. В основном такие установки применяются во время разведок и разработок новых нефтяных и газовых месторождений.