Введение в инженерную деятельность «БУРЕНИЕ СКВАЖИН» Лекция Автор: Епихин А. В. Ст. преп. каф. бурения скважин Томск-2016 г.
Лектор Епихин Антон Владимирович старший преподаватель каф. бурения скважин Контакты: ул. Усова 9, ауд. 108 тел. : 8 -913 -877 -05 -37 (до 21: 00) E-mail: epikhinav@mail. ru Сетевые ресурсы: http: //vk. com/epikhinav https: //vk. com/pubepikhinav https: //vk. com/syndref http: //portal. tpu. ru/SHARED/e/EPIKHIN https: //vk. com/kbstomsk 2
Тема № 1 Вводная. Основные понятия и термины. Этапы сооружения скважины. 3
ТЕМА 1. 1 Основные определения и элементы 4
Что такое бурение и зачем оно нужно? 5
Что такое бурение и зачем оно нужно? Бурение — процесс разрушения горных пород с помощью специальной техники - бурового оборудования – с целью сооружения скважины. 6
Классификация способов бурения 7
Классификация способов бурения на нефть и газ 8
Что такое скважина? 9
Что такое скважина? Скважина — это направленная цилиндрическая горная выработка в земле, диаметр «D» которой мал по сравнению с её длиной по стволу «H» , сооруженная без доступа человека на забой. 10
Типы скважин по назначению Опорные скважины — бурят для изучения геологического строения и гидрогеологических условий залегания осадочной толщи пород и выявления закономерностей распространения комплексов отложений, благоприятных для нефтегазонакопления. При бурении опорных скважин стремяться вскрыть кристаллический фундамент, а там, где он залегает глубоко, бурят до технически возможных в настоящее время глубин. Результаты опорного бурения всесторонне исследуют и в комплексе с другими полученными ранее геолого-физическими данными используют для выяснения общих закономерностей геолого-физического строения района, предварительной оценки перспектив его нефтегазоносности, составления перспективного плана геологоразведочных работ и подсчёта прогнозных запасов нефти и газа. Параметрические скважины — предназначены для более детального изучения геологического строения разреза, особенно на больших глубинах, и для выявления наиболее перспективных площадей с точки зрения проведения на них геолого-поисковых работ. По результатам бурения параметрических скважин уточняют стратиграфический разрез и наличие благоприятных для скопления нефти и газа структур, корректируют разработанные по данным опорного бурения перспективы нефтегазоносности района и прогнозные запасы нефти и газа. Структурные скважины — служат для тщательного изучения структур, выявленных при бурении опорных и параметрических скважин, и для подготовки проекта поисковоразведочного бурения на эти структуры. Результаты структурного бурения и геофизических исследований использования используются для изучения характера залегания, возраста и физических свойств пород, слагающих разрез, для точной отбивки опорных (маркирующих) горизонтов и построения структурных карт. 11
Типы скважин по назначению Поисковые скважины — сооружают на подготовленных предыдущим бурением и геологофизическими исследованиями площадях с целью открытия новых месторождений нефти и газа или же на ранее открытых месторождениях для поисков новых залежей нефти и газа. При бурении поисковых скважин детально изучают геологический разрез и его нефтегазоносность с отбором проб породы, воды, газа, нефти, а при вскрытии продуктивной толщи испытывают скважины на приток нефти с помощью специальных механизмов. Разведочные скважины — бурят на площадях с установленной промышленной нефтегазоносностью с целью оконтуривания месторождения и сбора исходных данных для составления проекта его разработки. В процессе разведочного бурения продолжают исследование разреза и его нефтегазоносности примерно в таком же объёме, как это делают при поисковом бурении. Эксплуатационные скважины — закладывают на полностью разведанном и подготовленном к разработке месторождения. В категорию входят не только добывающие скважины, но и скважины позволяющие организовать эффективную разработку месторождения (оценочные, нагнетательные, наблюдательные). Оценочные — скважины предназначены для уточнения режима работы пласта и степени выработки участков месторождения, уточнения схемы его разработки. Нагнетательные — скважины служат для организации законтурного и внутриконтурного нагнетания в эксплуатационный пласт воды, газа или воздуха в целях поддержания пластового давления. Наблюдательные — скважины сооружают для систематического контроля за режимом разработки месторождения. Специальные скважины — бурят для взрывных работ при сейсмических методах поисков и разведки месторождения, сброса промысловых вод в непродуктивные поглощающие пласты, разведки и добычи воды, подготовки структур для подземных газохранилищ и закачки в них газа, ликвидации открытых фонтанов нефти и газа. 12
Типы скважин по глубине На средние глубины (до 4500 м) Мелкие (до 1500 м) Глубокие (до 6000 м) Сверхглубокие (свыше 6000 м) По дебиту • низкодебитные (до 20 м 3/сут) • малодебитные (до 20 -100 м 3/сут) • среднедебитные (100 - 500 м 3/сут) • высокодебитные (свыше 500 м 3/сут) 13
Типы наклонно-направленных скважин • • • вертикальные наклонно-направленные горизонтально-направленные восстающие 14
Основные элементы скважины • Устье • Ствол • Забой • Зона пефрорации • Продуктивный пласт • Цементный камень • Обсадная колонна • Направление • Кондуктор • Техническая колонна • Эксплуатационная колонна • Хвостовик 15
Что такое кустовое основание и что такое буровая площадка? 16
Что такое кустовое основание и что такое буровая площадка? Кустовое основание – место расположения нескольких скважин, устья которых группируются на близком расстоянии друг от друга на общей ограниченной площадке. Буровая площадка – место расположения устья единичной скважины (разведочной, поисковой, опорной и т. п. ). Место бурения скважины. 17
Что такое буровое оборудование? 18
Что такое буровое оборудование? Буровое оборудование машиностроительной — продукции, комплекс которая используется при бурении скважин. 19
Классификация бурового оборудования сооружение скважин на море подземное надводное подводное бурение цементирование аварийное и ремонтное сооружение скважин на суше наземное прочее подземное бурение цементирование аварийное и ремонтное освоение 20
ТЕМА 1. 2. Последовательность проектирования скважины 21
Проектирование скважины Открытие месторождения Лицензия на недропользование Составление системы разработки месторождения Планирование буровых работ Объявление тендера на проектирование Проведение буровых работ Объявление тендера на проведение буровых работ Разработка проекта на скважину 22
ТЕМА 1. 3. Последовательность строительства скважины 23
Подготовка площадки Вырубка леса Первичная отсыпка основания Сооружение лежневого настила Вторичная отсыпка основания и создание обваловки Трамбовка площадки и выкладка ж/б плитами 24
Монтаж буровой установки Подготовка жилого городка Сборка блоков буровой Завоз оборудования Сборка и подъем буровой вышки Оснастка систем буровой установки Пуско-наладочные работы Сдача буровой к эксплуатации 25
Технологические операции Бурение: разрушение горных пород и промывка Цементирование 26
Технологические операции Первичное вскрытие пласта Вторичное вскрытие пласта Вызов притока 27
Прочие операции ПРС/КРС Ремонтные работы Операции по интенсификации притока 28
Чтобы не быть голословным… 29
60
ТЕМА 1. 2. Буровое оборудование 32
Буровое оборудование. Наземное оборудование скважины С чего начинается скважина? 33
Буровая установка и ее элементы 34
Буровая установка и ее элементы. Силовой блок. 35
Буровая установка и ее элементы. Буровая вышка. 36
Буровая установка и ее элементы. Роторный стол. 37
Буровая установка и ее элементы. Циркуляционная система и насосный блок. 38
Буровая установка и ее элементы. Прочие системы. 39
Агрегаты Цементирование Освоение, ПРС и КРС Ликвидация аварий 40
Бурение на море 41
Бурение на море 42
Подземное оборудование Породоразрушающие инструменты: долота, калибраторы Центрирующие инструменты Аварийное оборудование Элементы технологической оснастки Трубы: бурильные (ведущие, утяжеленные, стальные, облегченные); обсадные Измерительное оборудование: датчики, телесистемы 43
ТЕМА 1. 5. Интересные факты. 44
ФАКТЫ о бурении Глубина скважин колеблется от десятков метров до 12 262 сверхглубокая СГ-3) СГ-3 м (Кольская 45
ФАКТЫ о бурении На контакте долота и горной породы температуры достигают до 1000 - 2000 градусов Цельсия, что сравнимо с температурой плавления стали 46
ФАКТЫ о бурении Давления на забое скважины могут достигать до 50 -60 МПа, это равносильно 500 килограммам давления на каждый квадратный сантиметр забоя 47
ФАКТЫ о бурении Нагрузки действующие на вышку буровой установки могут достигать до 500 тонн 48
ФАКТЫ о бурении Стоимость нефтяной колебаться от долларов 1 до скважины 30 может миллионов 49
ФАКТЫ о бурении Чистый убыток компании BP по итогам 2010 года (авария в Мексиканском заливе) составил около 4 миллиардов долларов 50
ФАКТЫ о бурении Буровики работают в климатических условиях от -60 до +50 градусов по Цельсию вахтами от 7 дней до полугода 51
ФАКТЫ о бурении Бурение по сложности технологий сравнимо с эндоскопической операцией, только масштаб другой. 52
Бурение – это схватка со СТИХИЕЙ! Тенгиз 37: 23 июня 1985 года на скважине № 37 с глубины более 4 километров произошел выброс нефти и газа в атмосферу. Горящий столб поднимался на высоту 200 метров. Работы по глушению гигантского пожара продолжались больше года и завершились только в июле 1986 года. Было испробовано множество способов погасить пламя, скважину удалось заглушить с помощью направленного взрыва изнутри. 53
Бурение – это схватка со СТИХИЕЙ! Озеро Пенер: Утром 12 ноября 1980 года на озере трудилась корпорация братьев Уилсон, которую нефтегазовая компания Техасо наняла для поиска новых залежей нефти. Бурильщики, работавшие на платформе, увидели, что бур, дойдя до глубины в 375 метров, встал, а сама буровая установка с неприятным скрежетом стала медленно, но верно клониться в сторону. Бур пробил кровлю соляной шахты, залежи стали стремительно растворяться, а вода уходить в шахту. Образовалась огромная воронка, затягивающая все и вся. В водоворот засосало более десятка барж, буксир и буровую установку горе-нефтяников. 54
Бурение – это схватка со СТИХИЕЙ! Дарваза или «Врата Ада» : В 1971 году возле деревни Дарваза в Туркменистане советские геологи обнаружили скопление подземного газа. В результате раскопок и бурения разведочной скважины геологи наткнулись на подземную каверну (пустоту), из-за чего земля провалилась и образовалась большая дыра, наполненная газом. Буровая вышка со всем оборудованием и транспортом провалилась в образовавшуюся дыру, люди при этом инциденте не пострадали. Чтобы вредные для людей и скота газы не выходили наружу, их решили поджечь. Геологи предполагали, что пожар через несколько дней потухнет, но ошиблись. С 1971 года природный газ, выходящий из кратера, непрерывно горит днём и ночью. Находится в 90 км от аула Ербент. Диаметр кратера составляет приблизительно 60 метров, глубина — около 20 метров. 55
Тема № 2 Кафедра бурения скважин. История. Учеба. Наука. 56
ТЕМА 2. 1. Кафедра бурения скважин. 57
История кафедры бурения скважин 1949 г. – начало подготовки инженеров по специальности 130230 «Технология и техника разведки месторождений полезных ископаемых» на каф. «Разведочное дело» (проф. А. А. Белицкий). 58
История кафедры бурения скважин 1 сентября 1954 года – открытие кафедры готовящей кадры по специальности «Технология и техника разведки МПИ» (создатель: проф. С. С. Сулакшин). 59
История кафедры бурения скважин 1982 г. – начало подготовки буровиков по специальности 130504 «Бурение нефтяных и газовых скважин» . 1 сентября 1984 года – открытие кафедры «Бурение нефтяных и газовых скважин» (создатель: доц. Ю. Л. Боярко). 60
История кафедры бурения скважин 2003 год – открытие кафедры бурения скважин, объединившей кафедры БНГС И ТРМПИ (проф. В. Д. Евсеев). 61
Итоги деятельности Кафедрой БС подготовлено более 2130 инженеров по специальности 130203 и более 850 инженеров, бакалавров и магистров по специальности 130504. На кафедре БС подготовлено более доктора технических наук: • Сулакшин С. С. • Кривошеев В. В. • Евсеев В. Д. • Чубик П. С. • Рябчиков С. Я. • Квеско Н. Г. • Борисов К. И. 50 кандидатов технических наук, 62
Производственная кооперация Основными работодателями для выпускников кафедры являются: ОАО «РН-бурение» ОАО «Томск. НИПИнефть» ЗАО «Сибирская сервисная компания» ООО «Зап. Сиб. Бур. Нефть» ООО «Томскбурнефтегаз» ОАО «Сургутнефтегаз» ОАО «Славнефть-Мегионнефтегаз» ОАО «Когалымнефтегаз» ФГУГП «Запсибгеолсъемка» ОАО «Шалымская ГРЭ» Новосибирская ГПЭ ССП «Берёзовгеология» ФГУП «Горно-Алтайская поисково-съёмочная экспедиция» Sclumberger Backer Hughes Exxon Mobile Halliburton и др. 63
Кафедра сегодня Место: 6 учебный корпус, ул. Усова, 9. Зав. кафедрой БС Дмитриев Андрей Юрьевич кандидат технических наук 22 сотрудника, представляющих научно-педагогический и учебно-вспомогательный персонал подразделения, из которых 2 доктора наук и 3 кандидата наук. 64
Кафедра сегодня Кафедра осуществляет подготовку: • Бакалавров техники и технологии по направлению: «Нефтегазовое дело» • Специалистов по направлению: «Технология геологической разведки» • Магистров техники и технологии по магистерской программе: «Технология и техника бурения разведочных скважин на твердые полезные ископаемые» «Технология вскрытия нефтегазовых пластов» • Аспирантов по научным специальностям: – 25. 00. 14 «Технология и техника геологоразведочных работ» – 25. 00. 15 «Технология бурения и освоения скважин» • Профессиональная переподготовка по программе: «Бурение нефтяных и газовых скважин» • Подготовка по рабочим специальностям: - Машинист буровой установки - Помощник бурильщика эксплуатационного и разведочного бурения пятого разряда - Допуск к работам при ликвидации газонефтеводопроявлений 65
Кафедра сегодня: 6 учебный корпус 66
Кафедра сегодня: аудитории с мультимедиа 67
Кафедра сегодня: компьютерный класс 68
Кафедра сегодня: библиотека 69
Кафедра сегодня: коллекция бурового оборудования 70
Кафедра сегодня: тренажеры 71
Кафедра сегодня: лаборатория 72
Кафедра сегодня: экспонаты 73
Образовательный процесс Военная кафедра + Сборы 1 -4 семестр НИР 11 -12 семестр Диссертация ВКР Общая подготовка 9 -10 семестр Специальная подготовка Общие понятия о специальности Фундаментальная подготовка 5 -6 семестр 7 -8 семестр Учебная практика Профессиональноориентирующая практика 1 производственная практика Поступление в магистратуру 2 производственная практика 74
Образовательный процесс ВКР бакалавра Магистерская диссертация Производственная деятельность 4 года 2 года ? Кандидатская диссертация Докторская диссертация 75
Первая: геологическая практика 76
Вторая: профессиональноориентирующая практика 77
Производственные практики 78
ТЕМА 2. 2. Наука на кафедре бурения скважин. 79
Научная работа Кафедра бурения скважин Система индивидуального Научно-исследовательская сопровождения деятельность Доктор наук Творческий проект Кандидат наук Междисциплинарный проект Аспирант ВКР бакалавра Магистрант ВКР магистра Студент Кандидатская диссертация Школьник Докторская диссертация Учебнометодическая деятельность 80
Путь в науку: творческий проект 1 семестр Модель бурового оборудования 2 семестр 3 D модель бурового оборудования 3 семестр Анимационная модель бурового оборудования 81
Путь в науку: олимпиады 82
Путь в науку: конференции 83
Научные направления • направленное бурение скважин • повышение износостойкости бурового оборудования • исследования экотоксичности буровых и тампонажных растворов • управление свойствами буровых и тампонажных растворов • моделирование и оптимизация управлением процесса бурения • разработка струйно-вихревых гидромониторных насадок буровых долот • разработка канала связи с забоем скважины в процессе бурения • моделирование работы бурового оборудования в средствах САПР • изучение процессов скважинной гидродобычи • разработка новых рецептур и химических реагентов для буровых и тампонажных растворов • разработка фильтров для технологических скважин 84
Научные руководители • Минаев К. М. , к. х. н. • Евсеев В. Д. , д. т. н. • Боярко Ю. Л. , к. т. н. • Купреков В. С. , к. т. н. • Епихин А. В. • Ковалев А. В. • Бер А. А. 85
Тема № 3 Задания в рамках дисциплины «Введение в инженерную деятельность» 86
Темы рефератов 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. История морского бурения. История наклонно-направленного бурения. Буровые долота: классификация, принцип работы, достоинства и недостатки. Особенности технологии сооружения скважин во льдах. Особенности технологии и бурового оборудования для сооружения скважин на море. «Идеальный буровой раствор» – какой он? Важность и особенности качественного цементирования скважины. Породоразрушающий инструмент: назначение, особенности устройства и эксплуатации. Современные проблемы управления свойствами буровых растворов. Современные проблемы цементирования обсадных колонн. Современные проблемы при сооружении наклонно-направленных и горизонтальных скважин. Понятие эффективности процесса бурения: зависимости, влияющие факторы. Способы разрушения горных пород: традиционные, новые, проблемы и перспективы. Проблемы и перспективы технологий по очистки буровых растворов. Проблемы и перспективы повышения изностойкости бурового оборудования. Бурение на море и на суше: сходства и различия в технологиях. Аварии в процессе бурения: причины, методы профилактики и ликвидации. Осложнения в процессе бурения: причины, методы профилактики и ликвидации. Кольская сверглубокая скважина (СГ-3). Капелюшников Матевей Акулович – изобретатель турбобура. Сулакшин Степанович – корифей томской буровой школы. Муравленко Виктор Иванович – двигатель буровой промышленности СССР! Булатов Анатолий Иванович – более полувека на службе буровой науки. Мавлютов Мидхат Рахматуллин – научными способами к секретам бурения горных пород. Авария на озере Пенер : причины и последствия. Дарваза или «врата Ада» : причины и последствия. Сверхглубокое бурение в мире: проблемы и перспективы Авария на скважине Тенгиз 37: причины и последствия. 87
Литература 1. Копылов В. Е. Бурение? Интересно!, 1981 г. 2. Абубакиров В. Ф. , Архангельский В. Л. , Буримов Ю. Г. , Малкин И. Г. , Межлумов А. О. , Мороз Е. П. Буровое оборудование, 2000, т. 1. 3. Абубакиров В. Ф. , Архангельский В. Л. , Буримов Ю. Г. , Малкин И. Г. , Межлумов А. О. , Мороз Е. П. Буровое оборудование, 2000, т. 2. 4. Басарыгин Ю. М. , Булатов А. И. , Проселков Ю. М. Бурение нефтяных и газовых скважин, 2002. 5. Басарыгин Ю. М. , Булатов А. И. , Проселков Ю. М. Заканчивание скважин, 2000. 6. Басарыгин Ю. М. , Булатов А. И. , Проселков Ю. М. Осложнения и аварии при бурении нефтяных и газовых скважин, 2000. 7. Басарыгин Ю. М. , Булатов А. И. , Проселков Ю. М. Технология капитального и подземного ремонта нефтяных и газовых скважин, 2002. 8. Булатов А. И. , Макаренко П. П. , Проселков Ю. М. Буровые промывочные и тампонажные растворы, 1999. Булатов А. И. , Проселков Ю. М. , Шаманов С. А Техника и технология бурения нефтяных и газовых скважин, 2003. 10. Йогансен К. В. Спутник буровика, 1990. 88
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. Журналы Нефтяное хозяйство (http: //www. oil-industry. ru/) Бурение и нефть (http: //burneft. ru/) Вестник ассоциации буровых подрядчиков Нефтегазовая вертикаль Neftegaz. ru Инженер-нефтяник Территория Нефтегаз (http: //www. neftegas. info/) Экспозиция Нефть и Газ Строительство скважин на суше и на море http: //elibrary. ru 89
Интернет-ресурсы 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. E-library. ru www 1. fips. ru scholar. google. ru http: //www. spe. org/ http: //vseoburenii. com/ http: //www. drillings. ru/ http: //vk. com/allpetro (Allpetro) http: //vk. com/club 881017 (БУРОВИКИ) http: //vk. com/drillingsupervisor (Буровой супервайзинг) 90
Тема № 4 Напоследок… 91
Почему бурение? • • • Романтика Обеспеченное будущее Инженерное искусство Необходимость постоянного развития Поле для научного творчества 92
Спасибо за внимание!!!
Скачать презентацию Введение в инженерную деятельность БУРЕНИЕ СКВАЖИН Лекция Автор
Темы по ВВИД. Лекция. Введение в инж. деятельность. БС. Епихин АВ.ppt