Автор: admin

Вопрос 1. Какой вид породоразрушшощего инструмента находит наибольшее применение при бурении?
Ответ. Породоразрушающий инструмент (ПРИ) предназначен для формирования ствола скважины путем разрушения горной породы.
Основным породоразрушающим инструментом при бурении являются буровые долота.
Шарошечное долото — породоразрушающий инструмент, у которого основным рабочим органом является шарошка — стальная конусообразная деталь, свободно посаженная на ось и несущая на своей поверхности инденторы — зубцы, штыри. Шарошечное долото представляет собой своеобразный механизм, у которого вращение корпуса преобразуется во вращательное движение шарошек вокруг их оси, в результате чего происходит поражение забоя зубцами, периодически вступающими с ним в контакт.
В нашей стране на долю шарошечных долот приходится свыше 90% объема глубокого бурения.

Вопрос 2. Перечислите основные причины редкого использования лопастных долот в практике бурения нефтяных и газовых скважин.
Ответ. Лопастные долота выпускаются трех типов: двухлопастные, трехлопастные, многолопастные.
По размеру вооружения лопастные долота подразделяются на: длиннолопастные, коротколопастные.
По механизму разрушения горных пород лопастные долота подразделяются на: режуще-скалывающего действия, истирающе-режущего действия.
Несмотря на простоту конструкции, лопастные долота имеют ряд существенных недостатков:
• интенсивный износ лопастей в связи с непрерывным контактом режущих и калибрующих ствол скважины кромок лопастей долота с забоем и стенками скважины;
• сужение ствола скважины в процессе бурения из-за относительно быстрой потери диаметра долота;
• относительно высокий крутящий момент на вращение долота;
• неудовлетворительная центрируемость на забое, приводящая к интенсивному непроизвольному искривлению.
Отмеченные недостатки объясняют причины редкого применения лопастных долот в практике бурения нефтяных и газовых скважин даже при разбуривании мягких пород.

Вопрос 3. Опишите сложное вращательное движение, совершаемое шарошкой.
Ответ. Особенность кинематики работы шарошки состоит в том, что каждая шарошка участвует в сложном вращательном движении со скольжением: относительном движении вокруг собственной оси; переносном вращательном движении вокруг оси долота.
При этом зубцы шарошек наносят удары по породе, дробят и скалывают ее.

Вопрос 4. Укажите, по каким причинам матричные алмазные долота целесообразно применять при бурении на большой глубине?
Ответ. Алмазные долота предназначены для разрушения истиранием (микрорезанием) или еще дополнительно и резанием (при более выраженных лопастях) пород С и Т на больших глубинах (с глубины 3000 м).

Вопрос 5. Каким образом формируются условные обозначения шарошечных долот согласно ГОСТ 20692-2003, по коду IADC и по продуктовым линиям?
Ответ. Шарошечные долота выпускаются в соответствии с межгосударственным стандартом ГОСТ 20692-2003, действующим в России и странах СНГ.

Типы шарошечных долот и области их применения (ГОСТ 20692-2003)
• М — стальные зубья
• МЗ — твердосплавные зубки
• МС — стальные зубья
• МСЗ — твердосплавные зубки
• С — стальные зубья
• СЗ — твердосплавные зубки
• СТ — стальные зубья
• Т — стальные зубья
• ТЗ — твердосплавные зубки
• ТК — стальные зубья и твердосплавные зубки
• ТКЗ — твердосплавные зубки
• К — твердосплавные зубки
• ОК — твердосплавные зубки

Шифры условного обозначения конструкций долот (ГОСТ 20692-2003)
• Расположение и конструкция промывочных и продувных узлов:
  Ц — центральная промывка
  Г — боковая гидромониторная промывка
  ЦГ — комбинированная промывка
  П — центральная продувка
  ПГ — боковая продувка
• Особенности изготовления опор шарошек:
  В — опоры шарошек на подшипниках с телами качения и одном или более упорных подшипниках скольжения, или без упорных подшипников скольжения
  ВУ — опоры шарошек на подшипниках с телами качения и одном или более упорных подшипниках скольжения и герметизацией опоры
  Н — опоры шарошек на одном радиальном и одном или более упорных подшипниках скольжения (остальные подшипники с телами качения)
  НУ — опоры шарошек на одном радиальном и одном или более упорных подшипниках скольжения (остальные подшипники с телами качения) и герметизацией опоры
  А — опоры шарошек на двух или более радиальных подшипниках скольжения с одним или более упорным подшипником скольжения
  АУ — опоры шарошек на двух или более радиальных подшипниках скольжения с одним или более упорным подшипником скольжения герметизацией опоры

Условное обозначение долота формируется следующим образом:
1. Вид долота
2. Число шарошек
3. Диаметр долота
4. Тип долота
5. Система промывки
6. Вид опор
7. Герметизация опор

Первая позиция условного обозначения «вид долота» может отсутствовать. Кроме того, после обозначения особенностей изготовления опор шарошек на последней позиции условного обозначения может указываться используемый стандарт, либо заводской номер долота, номер конструкции, количество использованных долот и др.

Например, условные обозначения трехшарошечного долота диаметром 215,9 мм для бурения абразивных пород средней твердости (СЗ), с боковой гидромониторной промывкой (Г), на двух или более радиальных подшипниках скольжения с одним или более упорным подшипником скольжения и герметизацией опоры (АУ):
Долото шарошечное III 215,9 СЗ-ГАУ ГОСТ 20692-2003
III 215,9 СЗ-ГАУ (2 дол.)

Кроме обозначений шарошечных долот по ГОСТ 20692-2003 в нашей стране часто пользуются классификацией по коду IADC (International Association of Drilling Contractors) — Международной ассоциации буровых подрядчиков — основанной на четырехсимвольном коде:

Серия вооружения долота (1-8) | Тип вооружения долота (1-4) | Характеристика конструкции опоры (1-7) | Дополнительные характеристики (A-Z)

Первые три символа — цифровые (обязательные), а четвертый — буквенный является дополнительной характеристикой.
Серия вооружения долота (первая цифра кода). Восемь категорий серий вооружения соответствуют общей характеристике горных пород, для бурения которых предназначено долото.
Серии от 1 до 3 определяют долота с фрезерованным вооружением, а серии от 4 до 8 — долота с твердосплавным вооружением.
Внутри групп фрезерованных и штыревых долот увеличение цифры серии означает увеличение твердости пород, для которых предназначено долото.
Тип вооружения долота (вторая цифра кода). Каждая серия разделена на четыре типа в зависимости от твердости разбуриваемых пород.
Тип «1» означает долота для бурения наиболее мягких пород в пределах серии, а тип «4» — относится к наиболее твердым породам в пределах серии.
Характеристика конструкции опоры (третья цифра кода) характеризует конструкцию опоры и наличие (или отсутствие) твердосплавных вставок на калибрующих поверхностях шарошек.

Шифры условного обозначения характеристики конструкции опоры (классификация IADC)
• 1 — Открытая (негерметизированная) опора
• 2 — Открытая опора для бурения с продувкой воздухом
• 3 — Открытая опора с твердосплавными вставками на калибрующих поверхностях шарошек
• 4 — Герметизированная опора на подшипниках качения
• 5 — Герметизированная опора на подшипниках качения с твердосплавными вставками на калибрующих поверхностях шарошек
• 6 — Герметизированная опора на подшипниках скольжения
• 7 — Герметизированная опора на подшипниках скольжения с твердосплавными вставками на калибрующих поверхностях шарошек
• 8 и 9 — Резервные, для возможного применения в будущем

Дополнительные характеристики (четвертый буквенный символ (необязательно)). Для обозначения специальных конструкций вооружения, опор, промывочных устройств и защиты корпусов долот используются шестнадцать буквенных кодов.

Шифры условного обозначения дополнительных характеристик долот (классификация IADC)
• A — Долота для бурения с продувкой воздухом
• B — Герметизированная опора, специальная конструкция уплотнений, допускающая, например, бурение с повышенной частотой вращения
• C — Центральная насадка
• D — Специальная конструкция вооружения, минимизирующая отклонение ствола скважины
• E — Удлиненные насадки
• G — Усиленная защита козырьков лап наплавкой или твердосплавными зубками
• H — Долота для направленного или горизонтального бурения
• J — Гидромониторные долота для бурения с набором кривизны
• L — Калибрующие накладки на спинках лап, армированные твердосплавными зубками
• M — Долота для бурения с забойными двигателями
• S — Стандартные долота с фрезерованным вооружением
• T — Двухшарошечные долота
• W — Усовершенствованное вооружение
• X — Зубки преимущественно клиновидной формы
• Y — Зубки конической формы
• Z — Другие формы зубков

Например, код IADC: 742Х — обозначает долото для бурения крепких пород с твердосплавным вооружением (74), открытая опора для бурения с продувкой воздухом (2), с зубками клиновидной формы (X).

Источник: Бурение нефтяных и газовых скважин: учебное пособие / К.А. Карпов

Вопрос 1. В каком веке в России было впервые применено бурение?
Ответ. С IX в. Бурное развитие в XV-XVII вв. Ударное штанговое бурение (штанги и трубы деревянные) на соляных промыслах.

Вопрос 2. Какие изобретения, сделанные в конце XIX в., послужили резким толчком в развитии мировой нефтедобывающей промышленности?
Ответ. На рубеже XIX-XX вв. были изобретены дизельный и бензиновый двигатели внутреннего сгорания, а также осуществлено факельное сжигание мазута с помощью форсунки. Введение их в практику увеличило спрос на бензин, дизельное топливо и топочный мазут, что в свою очередь привело к бурному развитию мировой нефтедобывающей промышленности.

Вопрос 3. Чем определяется эффективность разрушения породы при ударно-канатном бурении?
Ответ. Из всех разновидностей ударного бурения наибольшее распространение получило ударно-канатное бурение.
Эффективность разрушения породы при ударно-канатном бурении прямо пропорциональна массе бурового снаряда, высоте его падения, ускорению падения, числу ударов долота о забой в единицу времени и обратно пропорциональна квадрату диаметра скважины.
Процесс бурения будет тем эффективнее, чем меньше сопротивление долоту бурового снаряда оказывает накапливающаяся на забое скважины выбуренная порода, перемешенная с пластовой жидкостью.

Вопрос 4. Перечислите основное оборудование, применяемое при ударном и вращательном бурении.
Ответ. При ударном бурений разрушение горной породы производится долотом, подвешенным на канате. Буровой инструмент (буровой снаряд) включает также ударную штангу и канатный замок. Он подвешивается на канате, который перекинут через блок, установленный на какой-либо мачте. Возвратно-поступательное движение бурового инструмента обеспечивает буровой станок.
Нефтяные и газовые скважины сооружаются методом вращательного бурения. При данном способе породы дробятся не ударами, а разрушаются вращающимся долотом, на которое действует осевая нагрузка. Крутящий момент передается на долото или с поверхности от вращателя (ротора) через колонну бурильных труб (роторное бурение) или от забойного двигателя (турбобура, электробура, винтового двигателя), установленного непосредственно над долотом.

Вопрос 5. Какие технологические процессы осуществляются во время вращательного бурения скважины?
Ответ. Технологические процессы (на этапе бурения скважины) при вращательном способе бурения: углубление скважины; промывка скважины; крепление скважины обсадной колонной; цементирование скважины — тампонаж (разобщение пластов).

Вопрос 6. С какими аспектами бурения знакомится бригада во время пусковой конференции?
Ответ. К проведению пусковой конференции привлекаются главные специалисты: технологи, геологи, механики, энергетики, экономисты, представители общественных организаций.
Во время пусковой конференции бригада подробно знакомится со следующими аспектами бурения: конструкцией скважины, геологическим разрезом, свойствами пород, ожидаемыми осложнениями, режимами бурения.
Здесь же обсуждаются технические мероприятия по обеспечению скоростной и безаварийной проводке скважины.

Источник: Бурение нефтяных и газовых скважин: учебное пособие / К.А. Карпов

Вопрос 1. Приведите примеры магматических, метаморфических и осадочных пород.
Ответ. Магматические породы образовались в результате застывания магмы и имеют, в основном, кристаллическое строение. Животных и растительных остатков в них не содержится. Типичные представители — базальты и граниты.
В глубоких частях земной коры магма охлаждается медленно, хорошо раскристаллизовывается и из нее формируются кристаллические зернистые породы, называемые интрузивными (например, граниты и габбро). Магма, излившаяся на земную поверхность в виде лавы вулканов, остывает быстро (часть ее может не раскристаллизоваться, а затвердеть в виде вулканического стекла), образуя эффузивные, или излившиеся, горные породы (например, базальты).
Метаморфические породы образовались из магматических и осадочных пород под воздействием высоких температур и давлений в толще земной коры. К ним относятся сланцы, гнейс, мрамор, яшмы и др.
Осадочные породы образовались в результате осаждения органических и неорганических веществ на дне водных бассейнов и поверхности материков.
Основные известные месторождения нефти и газа сосредоточены именно в осадочных породах. Осадочные породы встречаются в пониженных местах континентов и в морских бассейнах.
Осадочные породы, понимаемые в широком смысле, в зависимости от условий образования и от факторов, способствовавших накоплению минерального вещества, можно подразделить на генетические группы:
1) Обломочные. К рыхлым обломочным породам относятся: валуны, галечники, щебень, гравий, пески, алевриты, глины и др.: к сцементированным — конгломераты, брекчии, песчаники, алевролиты, аргиллиты и др.
2) Хемогенные и органогенные породы. К породам химического происхождения относятся: гипс, галит, кремнистый и известковый туф и др.; к к органогенным породам — известняк, доломит, мел, и др. К углеродистым породам (горючие ископаемые) относят: торф, ископаемые угли, горючие сланцы, нефть, битуминозные породы (т.е. породы с рассеянной в них нефтью).
3) К породам смешанного происхождения можно, например, отнести мергель (осадочная горная порода, состоящая из кальцита или доломита и глинистых минералов).

Вопрос 2. Какими параметрами определяется характер сложения горных пород из минералов и минеральных агрегатов?
Ответ. Характер сложения горных пород из минералов и минеральных агрегатов определяется текстурой и структурой.
Структура определяется размерами, формой и взаимными отношениями минералов; текстура обусловлена общими особенностями более крупных составных частей породы (минеральных агрегатов) и их расположением в пространстве.

Вопрос 3. Что понимается под понятием «твердость» в минералогии и в науке о бурении горных пород?
Ответ. Под твердостью понимается способность тела (горной породы) оказывать сопротивление внедрению в него другого тела. Твердость породы в целом (агрегатная твердость) отличается от твердости слагающих ее минералов.
В минералогии твердость — это относительная способность царапать один кристалл другим: какой кристалл царапает, тот тверже. На этом основана шкала относительной твердости Мооса, которая выстраивает наиболее часто встречающиеся минералы по мере возрастания их твердости в следующий ряд, состоящий из десяти эталонов твердости: тальк-1; гипс-2; кальцит-3; флюорит (плавиковый шпат)-4; апатит-5; ортоклаз (полевой шпат)-6; кварц-7; топаз-8; корунд-9; алмаз-10.
В науке о бурении под твердостью, по предложенной в МНИ им. И.М. Губкина профессором Л.А. Шрейнером методике, понимают способность горной породы сопротивляться внедрению в нее цилиндрического штампа с плоским основанием площадью S=1-10 мм².

Вопрос 4. В каких условиях чаще всего проявляется пластичность горной породы?
Ответ. Пластичность — способность твердой породы сохранять остаточную деформацию, возникшую под воздействием внешних сил, после прекращения их действия; чаще всего проявляется в условиях всестороннего сжатия породы.

Вопрос 5. Как оценивается абразивиость горных пород?
Ответ. Абразивность — это особое свойство пород, выражающееся в способности изнашивать породообразующий инструмент в процессе бурения. Оценивается по интенсивности износа эталонного образца при взаимодействии с породой.

Вопрос 6. Какие породы являются коллекторами нефти газа?
Ответ. Коллекторы нефти и газа — различные пористые и трещиноватые горные породы, которые могут служить вместилищем нефти и газа и достаточно проницаемы, чтобы отдавать эти полезные ископаемые при разработке. К числу таких коллекторов относятся пески, песчаники, доломиты, известняки и др. породы.

Вопрос 7. Перечислите основные буквенные обозначения типов горных пород, принятых в отечественной литературе.
Ответ.

Классификация гарных пород, принятая в отечественных стандартах
• М — Мягкие неабразивные, несцементированные (рыхлые), пластичные
• МЗ — Мягкие абразивные, слабосцементировзнные
• МС — Мягкие неабразивные с пропластками пород средней твердости
• МСЗ — Мягкие абразивные, слабосцсментированные с пропластками пород средней твердости
• С — Средней твердости, пластичные и хрупкопластичные, неабразивные
• СЗ — Средней твердости, абразивные
• СТ — Средней твердости, хрупкопластичные с пропластками твердых пород
• Т — Твердые абразивные
• ТЗ — Твердые неабразивные
• ТК — Твердые неабразивные с пропластками крепких пород
• ТКЗ — Твердые абразивные с пропластками крепких пород
• К — Крепкие абразивные
• ОК — Очень крепкие абразивные

Вопрос 8. Какие формулы используются для определения пластового давления при различных условиях?
Ответ. При бурении скважин на суше горное давление (р_г) определяется по формуле
р_г=ρ_п×g×H
где ρ_п — средняя плотность вышележащих горных пород, кг/м³.
Давление, обусловленное сопротивлением массива радиальной деформации выделенного объема породы, называется боковым давлением и зависит от горного давления р_г:
р_б=р_г×µ/(1-µ),
где µ — коэффициент Пуассона.
Пластовое давление р_пл — давление жидкости в проницаемой породе, т.е. р_пор в том частном случае, когда поры сообщаются друг с другом. В нормальных условиях на глубине Н (в м) давление флюидов приблизительно равно гидростатическому давлению столба воды р_в (в МПа) плотностью ρ_в=1000 кг/м³ от кровли пласта до поверхности:
р_пл≈р_в=ρ_в×g×H,
где g≈9,81 м/с² — ускорение свободного падения.
Данной формулой можно пользоваться при разведочном бурении на малоизученных площадях, когда нет возможности установить действительную величину р_пл, по динамическому уровню жидкости в скважине, поскольку последние еще не пробурены.
При вскрытии водоносных горизонтов:
р_пл=ρ_в×g×H_ст,
где H_ст — величина столба жидкости, который устанавливается в покоящейся скважине, м.

Источник: Бурение нефтяных и газовых скважин: учебное пособие / К.А. Карпов