Устройство нефтяной скважины. Часть 1.
В этой статье я хочу вкратце написать про устройство нефтяной скважины. Про это я уже упоминал в предыдущих статьях, но не было цельного изложения.
Скважина - это цилиндрическая горная выработка, у которой длина ствола гораздо больше, чем ее диаметр. Скважина создается без доступа в нее человека. Последнее важное дополнение, колодец и шахта тоже горные выработки, но они выкопаны/вырублены самим человеком.
Верхняя часть скважины называется устье, нижняя - забой. Стенки скважины - это ствол скважины.
При проектировании конструкции нефтяной скважины исходят из следующих основных требований:
• конструкция скважины должна обеспечивать свободный доступ к забою глубинного оборудования и геофизических приборов;
• конструкция скважины должна предотвращать обрушение стенок скважины;
• конструкция скважины должна обеспечивать надежное разобщение всех пластов друг от друга, то есть она должна предотвращать перетекание флюидов (пластовое содержимое, нефть, газ, вода) из одного пласта в другой;
• кроме того, она должна обеспечивать возможность герметизации устья скважины при необходимости.
Бурят скважину с помощью буровых установок. Для этого на буровую трубу устанавливают породоразрушающий инструмент (долото), его вращают вместе с трубой с помощью ротора или системы верхнего привода. Либо с помощью турбины, которая также закреплена на трубе. Выбуренная порода (шлам), вымывается на поверхность глинистым раствором, который закачивают мощными насосами.
Буровая установка
Шарошечное долото
При этом скважина имеет ступенчатую конструкцию, и ее диаметр уменьшается от устья к забою. После бурения каждой ступени в скважину спускают трубу определенного диаметра для закрепления стен скважины. После пространство между стенками трубы и горной породой цементируют.
Конструкция скважины
Первая труба, самого большого диаметра, например 324 мм называется направление. Она нужна для защиты устья и верхнего слоя почвы от размывания.
Затем продолжают бурить ствол долотом меньшего диаметра до глубины порядка 500-700 метров. Затем спускают трубу меньшего диаметра, чаще всего 168 мм диаметром. Эта труба и часть скважины называется кондуктором. Кондуктор перекрывает водоносные слои и предохраняет их от попадания соленых вод и углеводородов.
Затем идет колонна еще меньшего диаметра, которая заходит в нефтеносный пласт. Она называется эксплуатационной. Если скважина глубокая, то между кондуктором и колонной спускается еще промежуточная (техническая) колонна.
Обсадная труба. 168 мм
В зависимости от геологических и технологических условий, скважина может быть пробурена различным образом:
Вертикальная скважина - это скважина, у которой угол отклонения ствола от вертикали не превышает 5°.
Если угол отклонения от вертикали больше 5°, то это уже наклонно-направленная скважина.
Горизонтальной скважиной (или горизонтальным стволом скважины) называют скважину, у которой угол отклонения ствола от вертикали составляет 80-90°. Но здесь есть один нюанс. Пласты не пролегают в недрах по идеальной горизонтали. Поэтому смысла бурить скважину под углом в 90% нет смысла, да и эксплуатировать ее труднее. Поэтому горизонтальной считается скважина, которая пробурена в азимутальном направлении пласта (внутри пласта по углу наклона пласта)
Скважины с двумя и более стволами называют многоствольными (многозабойными). Тут есть тоже один нюанс. Если основной ствол скважины пробурен до пласта, а уже внутри пласта забурены дополнительные стволы, то скважина многозабойная. Если разветвление начинается до пласта - то скважина многоствольная.
Типы скважин
После того, как скважина пробурена и ее стенки зацементированы, на устье обсадные колонны обвязываются колонной головкой. Точнее сказать, что она устанавливается во время бурения и на ней устанавливают противовыбросовое оборудование. Она жестко соединяет в единую систему все обсадные колонны скважины, воспринимает усилия от их веса и передает всю нагрузку кондуктору. Она обеспечивает изоляцию и герметизацию межколонных пространств и одновременно доступ к ним для контроля состояния стволовой части скважины и выполнения необходимых технологических операций. Колонная головка служит пьедесталом для монтажа эксплуатационного оборудования, спущенного в скважину.
Колонная головка
На верхний фланец катушки колонной головки монтируется фонтанная арматура. Она необходима для обвязки и герметизации устья, а также для:
• перекрытия добываемой нефти и газа и направления их в трубопровод;
• подвески колонны (подъемной) насосно-компрессорных труб;
• осуществления на скважине различных технологических процедур;
• регулирования и контроля работы скважины;
• монтажа глубинного насоса
Она состоит из двух частей - трубной головки (обвязки) и фонтанной елки. Бывает несколько типов фонтанных арматур, они делятся на тройниковые и крестовые, с кранами и задвижками, однорядные и двурядные (используются редко).
Верхняя часть колонной головки и трубная головка
Фонтанная елка тройникового типа
Планировал написать одну статью, но материала хватит на две. В следующей части рассмотрю подземное оборудование, типы скважин, может еще что вспомню.
PS. Вспомнил забавную историю. В одной из КРС-бригад был мастер, которого звали Фидан Андреевич (сам в ахуе, мама башкирка, папа русский). Инициалы были ФА, как аббревиатура фонтанной арматуры. Так в бригаде, да и везде его за глаза звали Фонтан Арматурыч. Куда поехал? Да к Фонтан Арматурычу