В соответствии с выполняемыми при строительстве скважин операциями

• Спуск бурильных труб с разрушающим инструментом в скважину

• Разрушение породы забоя

• Вынос разрушенной породы из скважины

• Подъем бурильных труб из скважины для смены сработавшегося разрушающего инструмента;

• Укрепление (крепление ) стенок скважины при достижении определенной глубины обсадными трубами с последующим цементированием пространства между стенкой скважины и спущенными трубами (разобщение пластов)

Все буровые установки имеют следующие системы:

• талевая система – для проведения спуско- подъемных операций, наращивания инструмента, обеспечения подачи долота на забой при бурении и т.п.

• циркуляционная система (ЦС) - для обеспечения промывки скважины, очистки раствора от шлама, его приготовления, обработки и хранения.

• противовыбросовое оборудование (ПВО)- для предупреждения и ликвидации нефтегазоводопроявлений.

• силовое оборудование – для обеспечения работы названных выше систем.

• дополнительное оборудование и инструмент.

• система контроля и управления.

а также для проведения спуско- подъемных операций дополнительное оборудование:

• Автоматический ключ;

• Машинные ключи;

• Вспомогательная лебедка;

• Пневмораскрепитель труб;

• Клиновые захваты и спайдеры

• Элеваторы

Циркуляционная система состоит из:

• Буровые насосы

• Подпорные насосы

• Емкостная система

• Блок приготовления и обработки раствора

• Манифольд и стояк (трубопровод высокого давления)

• Буровой рукав (грязевый шланг)

• Вертлюг

• Ведущая труба (квадрат)

• Колонна бурильных труб с долотом

• Желобная система

• Система очистки бурового раствора, которая в свою очередь состоит из:

• Вибросита

• Пескоотделителя

• Илоотделителя

• Центрифуги

Для работ по углублению ствола скважины применяются буровые долота, которые подаются на забой при помощи бурильных труб. Долота различаются по конструкции, назначению, по твердости горных пород.

По конструкции:

• Шарошечные - дробящего и дробяще- скалывающего действия;

• Лопастные - скалывающего действия

• Алмазные, фрезерные, перьевые - разрушающие породу истиранием, резанием или скоблением.

По назначению:

• Для бурения сплошным забоем

• Для бурения кольцевым забоем (для отбора керна).

По твердости горных пород на 7 типов от долот для бурения мягких (М), средних пород (С) до твердых (Т) и крепких пород (К).

Для доставки на забой нового долота взамен изношенного, применяют бурильные трубы. Бурильные трубы для ускорения работ сворачивают в свечи по 2 или 3 трубы. Для облегчения колонны бурильных труб применяют трубы из легкосплавных металлов (ЛБТ). Для обеспечения необходимой нагрузки на долото и обеспечения жесткости компоновки применяют утяжеленные бурильные трубы (УБТ) они устанавливаются непосредственно над долотом. Кроме того в колонну бурильных труб входят центраторы, стабилизаторы и другой специальный инструмент (например кривой переводник, который позволяет отклонить направление ствола скважины от вертикальной оси). Набор инструмента и труб над долотом называется компоновкой низа бурильной колонны (КНБК).

Для передачи вращения долоту применяются ротор или забойные двигатели.

Ротор предназначен для передачи вращения бурильной колонне при бурении или расширении ствола скважины, поддержания на весу бурильных и обсадных труб при их свинчивании и развинчивании в процессе спускоподъемных операций и для выполнения ловильных работ в скважине. При бурении забойными двигателями ротор удерживает колонну бурильных труб от вращения в сторону противоположную вращения долота, т.е. воспринимает реактивный момент забойного двигателя, и используется для периодического проворачивания бурильной колонны с целью предупреждения ее прихвата.

Р

отор по принципиальному устройству представляет собой угловой редуктор. Он может иметь собственный индивидуальный привод или получать движение от лебедки с помощью цепной или карданной передачи. Диаметр отверстия в столе ротора определяет максимальный размер долота, которое может быть пропущено через него.

З

Винтовой забойный двигатель

абойные двигатели предназначены для вращения долота на забое. Различают турбобуры - гидравлический забойный двигатель, работающий за счет вращения множества ступеней турбин промывочной жидкостью, при большом количестве ступеней применяют секционные турбобуры. Винтовой забойный двигатель- гидравлический объемный двигатель, в основе работы которого лежит «винт Архимеда». Этот двигатель обладает высоким моментом, невысокой скоростью вращения долота, небольшими размерами. Электробуры- работают за счет преобразования электрической энергии в механическую.

Для выноса на поверхность выбуренной породы (шлама), применяют промывочные жидкости (буровые растворы). Промывочная жидкость имеет кроме основной функции ряд других:

• Охлаждение и смазка трущихся деталей долота

• Предотвращение обвалов стенок скважины, за счет

• гидростатического давления столба жидкости;

• склеивания частиц обваливающихся пород;

• ограничение попадания фильтрата раствора (водоотдача) в пласты

• Уравновешивание пластовго давления нефтегазоносных пластов.

• Смазка бурильных труб, стенок скважины, обсадных труб, частей бурового насоса и т.п.

• Удержание осколков выбуренной породы во взвешенном состоянии и предотвращение выпадения их на забой;

• Обеспечение осаждения песка и частиц выбуренной породы в отстойных емкостях. Таким образом, раствор должен иметь две противоположные особенности: удерживать выбуренную породу во взвешенном состоянии в стволе скважины и в то же время осаждать ее в отстойных емкостях;

• Передача энергии гидравлическим забойным двигателям;

• Передача сигналов от забойных приборов на принимающие приборы на поверхности.

В зависимости от величины частиц растворенного вещества буровые растворы подразделяют на:

• Истинные – частицы, которых состоят из отдельных молекул, например раствор соли, сахара;

• Коллоидные – частицы, которых состоят из многих молекул (молекулярных цепочек), например раствор крахмала желатина и т.п.

• Суспензии – частицы, которых имеют еще более крупные размеры, например раствор мела, графита и т.п.

Процесс укрупнения глинистых частиц, приводящий к нарушению устойчивости системы вплоть до выпадения коллоидных частиц в осадок называется коагуляцией, а выпадение в осадок укрупненных частиц - седиментацией.

Процесс перехода коллоидного осадка снова во взвешенное состояние называется пептизацией (стабилизацией), а вещества, вызывающие этот процесс называются пептизаторы или стабилизаторы.

Частицы коллоидных растворов обладают способностью образовывать сетчатую структуру, которая придает растворам некоторую прочность. Структурообразование происходит в состоянии покоя. Это проявляется в превращении жидкого подвижного раствора в студень. При перемешивании структура нарушается и опять превращается в подвижный раствор. Этот процесс называется тиксотропией.

Свойства промывочной жидкости определяются параметрами бурового раствора:

• Плотность- вес раствора в единице объема (г/см³)

• Вязкость (сопротивление течению жидкости), различают вязкость

• Условную (секунд за которые вытечет раствор объемом 500 мл из воронки прибора СПВ-5, для воды усл. вязкость 15 сек.)

• Пластическую (структурная) –сила трения между частицами твердой и жидкой фазы измеряется в сантипуазах (пз, дина, сек/ см²).

• Статическое напряжение сдвига - усилие в мГ/ см² или дн/ см² , которое нужно приложить, чтобы вывести раствор из состояния покоя.

• Водоотдача- способность раствора отдавать воду пористым породам. Определяется в см³ выделившегося фильтрата под давлением 1 кг/ см² за 30 мин.

• Содержание песка, нефти и другие параметры.

Наиболее жесткие требования к параметрам буровых растворов применяются при вскрытии продуктивного пласта в целях нанесения минимального ущерба коллекторским свойствам пласта, так называемого скин- эффекта (при естественных коллекторских свойствах пласта скин равен 0).

Итак, сочетание факторов и технических средств, влияющих на показатели бурения называется режимом бурения, режим бурения включает в себя следующие параметры:

• Осевая нагрузка на долото

• Скорость вращения долота

• Количество промывочного агента и его параметры

• Время пребывания долота на забое

• Тип применяемого оборудования и инструмента

Все эти параметры неразрывно связаны между собой и нарушение одного из них ведет к нарушению другого, что в итоге может привести к осложнениям, авариям или некачественному строительству скважины. Все параметры представлены в основном техническом документе на бурение скважины- геолого-техническом наряде ГТН.