Безамбарный метод бурения скважин
Обновлено: 07.07.2024
Оборудование циркуляционных систем для безамбарного бурения
За период 1990-2004 г.г. произошло достаточно полное переоснащение циркуляционных систем новым современным оборудованием, обеспечивающим решение технологических и экологических проблем в области промывки скважин. Его качество и надежность растут, как итог укрепляется тенденция закупки буровыми компаниями более дешевых изделий отечественного производства. Кроме ценовых вопросов, для буровых компаний тем самым решается и проблема запасных частей, сервиса и квалификации обслуживающего персонала.
К сожалению, все современные разработки ранее и сейчас выполняются на инициативной основе и не финансируются ни бюджетом, ни нефтегазодобывающими предприятиями. Существующая тендерная система закупок зачастую производится при недостаточном участии технических специалистов, что приводит к приобретению более дешевого, но не всегда качественного оборудования. Вследствие этого научно-производственные компании, занимающиеся созданием новых изделий, ограничены в сбыте своей более современной продукции и в финансировании собственных научных разработок.
Циркуляционная система буровой установки (ЦС) предназначена для обес-печения технологически правильной циркуляции бурового раствора, его очистки, приготовления, поддержания требуемых свойств, предотвращения загрязнения окружающей среды отходами бурения, причем, требования экологической безопасности бурения становятся далеко не последними.
Циркуляционная система представляет достаточно сложную систему распределения потоков бурового раствора и химреагентов, водо- и электроснабжения, отопления и т.д. Основные составные ЦС: блок очистки, промежуточные и приемные емкости, блоки приготовления буровых растворов и химреагентов.
Основы экологии бурения, несомненно, лежат в очистке буровых растворов. Грамотное оснащение блоков очистки необходимым оборудованием в 2-3 раза снижает объем наработки бурового раствора, а получаемый шлам в этом случае нетекуч, легко поддается транспортировке и обезвреживанию по известным технологиям.
Блок очистки снабжен дегазатором «Каскад 40», виброситом СВ1ЛМ, ситогидроциклонным сепаратором (СГС – вибросито с установленным над ним пескоотделителем), илоотделителем, центрифугой ОГШ-50.
Вибросито является первой ступенью очистки и удаляет шлам размером от 100 мкм и выше. Фактически им удаляется не более 10-20% грубодисперсной выбуренной породы. Очистная и пропускная способность вибросит определяется площадью ситовой поверхности, размером ячейки ситовой кассеты и виброускорением. Эти факторы для отечественных и импортных вибросит практически идентичны, т.е. их технологические характеристики близки. Так, вибросито СВ1ЛМ по своим техническим и технологическим показателям соответствует виброситу фирмы «Свако» (виброускорение – 5,5 g, площадь ситовой поверхности – 2,6 м2). Оно оснащается трехслойными кассетами со сроком службы 400 ч. и выше, причем их стойкость зависит только от правильной эксплуатации. Известны экземпляры, простоявшие 700-1000 часов.
Определяющими для выбора вибросита являются, как правило, ценовые характеристики, надежность и конструктивные параметры. Последний фактор весьма важен при оснащении действующих установок. Так, например, вибросито СВ1ЛМ может заменять ранее выпускавшееся вибросито ВС-1, и перепланировка оборудования при замене не требуется.
Вторая и третья ступени очистки – пескоотделители ПГ 60/300 и илоотделители ИГ 45М или ИГ 45/75. Как показали наши исследования, эти гидроциклонные установки справляются со своей задачей по качеству очистки. Минимальный размер удаляемых на 90% частиц (граничное зерно разделения): пескоотделителей – 70-80 мкм, илоотделителей – 40-50 мкм. В целом гидроциклоны могут выделить до 30-40% выбуренной породы.
Блоки очистки комплектуем установкой очистки на базе центрифуги ОГШ-50, разработанной еще в 80-е годы и инициативно доведенной до промышленного производства в начале 90-х г. С 1990 г. на предприятия отрасли нами поставлено более 150 таких установок, из них около 40 – в ОАО «Сургутнефтегаз».
Определяющие факторы при выборе центрифуг – стоимость, степень очистки, надежность, простота эксплуатации и ремонта.
Степень очистки зависит от диаметра, длины и частоты вращения ротора. Обычно при бурении используются центрифуги с частотой вращения не более 2000-2200 об./мин, т.к. работа на более высоких скоростях резко увеличивает износ и снижает срок службы. Производительность центрифуг по раствору является побочным фактором, завышаемым многими фирмами в рекламных целях. Её увеличение резко уменьшает качество очистки, т. к. склонный к диспергированию мелкий шлам остается в буровом растворе. Регулирование производительности центрифуги осуществляется простым изменением подачи питающего насоса.
Надежность центрифуг высока. Срок службы составляет 4-6 лет и более.
Двадцатилетний опыт работы с отечественными и импортными центрифугами показал, что наиболее простыми в эксплуатации, монтаже и обслуживании являются ОГШ-50 с диаметром ротора 500 мм. Увеличенный диаметр ротора уменьшает его забиваемость шламом и исключает обязательное требование для центрифуг с меньшим диаметром ротора – предварительную тонкую очистку бурового раствора. Эти центрифуги могут удалять до 3 т. шлама в час, в том числе и грубодисперсного.
Обязательный элемент ЦС – дегазатор «Каскад 40», заменивший известный ДВС-III. «Каскад 40» – это дегазатор непрерывного действия с периодической разгрузкой и площадью дегазационных пластин 5 м2. К примеру, площадь поверхности дегазации ДВС-III – 1 м2, дегазатора фирмы «Свако» – около 2,5 м2. Одно из достоинств «Каскада 40» – полная автономность в системе циркуляции бурового раствора. Его запуск в работу в отличие от импортных дегазаторов со струйными насосами не зависит от газосодержания бурового раствора. Напротив, запуск струйного насоса проблематичен, если содержание газа в растворе более 6-7%, т. е. всегда требуется незагазированный буровой раствор. Кроме того, КПД вакуум-насоса дегазатора «Каскад 40» – около 90%, а КПД струйного насоса редко превышает 20%. Как следствие, вакуум в дегазаторах со струйными насосами всегда меньше, а значит, и ниже качество дегазации.
Отдельное направление в производстве оборудования для промывки скважин – мобильные циркуляционные системы (МЦС), служащие для бурения скважин малого диаметра, вторых стволов и комплектации передвижных буровых установок.
Особенности проектирования и изготовления мобильных циркуляционных систем определяются следующими факторами:
- заниженная высота устья (не более 2,5-3 м);
- минимальные габариты транспортных блоков;
- средства очистки должны выделять шлам пониженной влажности (нетекучий) в целях уменьшения объема вывозимых отходов бурения.
Исходя из этого, применение обычных средств очистки, приготовления и хранения бурового раствора не всегда целесообразно, а иногда просто невозможно. Поэтому, помимо оборудования обычных ЦС, в комплектацию мобильных ЦС входит специальное малолитражное малогабаритное оборудование.
Так, специально для мобильных ЦС нами налажено производство линейного вибросита СВ1ЛМ-02, имеющего длину 2400 мм и высоту уровня перелива бурового раствора 600 мм. Для бурения с расходом промывочной жидкости до 12 л/с разработано и выпускается однокассетное вибросито СВМ с площадью ситовой поверхности 1,2 м2 и высотой уровня перелива 440 мм.
Оно же применяется для осушки шлама пескоотделителей. В малогабаритных пескоотделителях используются, как правило, гидроциклоны диаметром 150 мм, из которых набирается батарея циклонов на любой требуемый расход жидкости. Есть модификация с отключаемыми гидроциклонами, что удобно при бурении с разными расходами жидкости по мере углубления скважины. В мобильных ЦС целесообразно применение центрифуг небольшой мощности (до 12 кВт) типа ОГШ-32 и ОГШ-35. При подаче буровых насосов до 15 л/с, центрифуги позволяют без разбавления бурить на плотности 1,1 г/см3, а в комплекте с виброситом и ситогидроциклонным сепаратором являются достаточным набором средств для эффективной очистки буровых растворов в мобильных блоках очистки с выходом нетекучего шлама.
Как правило, ввиду недостаточной высоты устья и необходимости иметь на дневной поверхности требуемый объем бурового раствора, эксплуатация МЦС производится в стационарном варианте, а не с транспортного средства. Наметилась тенденция крупноблочного исполнения МЦС с возможностью перевозки без демонтажа оборудования и быстроразъемным соединением блоков, что исключает дополнительные транспортные расходы, потери времени на монтаж, выход из строя оборудования при сборках, разборках и перевозке. За счет этих факторов дополнительные расходы буровых компаний на приобретение более современного оборудования быстро окупаются.
Нужно отметить, что вариантов компоновки мобильных ЦС достаточно много и их проектирование и поставка производится по разовым техническим требованиям с привязкой к разным типам буровых установок и условиям бурения.
Как бы эффективно не работала система очистки, на буровой всегда образуются значительные объемы шлама, избыточного бурового раствора и буровых сточных вод.
Избыточный буровой раствор насыщен коллоидной глиной, не сепарируемой из раствора обычными средствами очистки. Для отделения глины некондиционный раствор требуется обработать коагулянтами и флокулянтами с последующим разделением в центрифуге на техническую воду и сгущенный шлам.
Процесс обработки раствора осуществляется в блоке коагуляции и флокуляции БКФ, называемом также блоком химического усиления центрифуги. Он представляет систему емкостей для затворения реагентов, дозировочных насосов, расходомеров и трубопроводной обвязки.
Избыточный буровой раствор специальным дозировочным насосом подается в смесительный трубопровод и в него дозировочными насосами вводятся кислота, коагулянт и флокулянт с последующим поступлением смеси в центрифугу, в которой вода отделяется от твердой фазы, и они раздельно выводятся из центрифуги. Осветленная жидкость поступает снова в БКФ для контроля и откачивается специальным насосом в емкости хранения. Твердая фаза направляется в шламоприемники или амбар.
Производительность блока по раствору – до 3-4 м3/ч – позволяет перерабатывать 40-50 м 3 раствора в сутки.
Важной задачей, которая должна быть решена при бурении скважин в природоохранных зонах, является захоронение или утилизация шлама. Широко распространен метод обезвреживания шлама путем смешения его с порошкообразными поглотителями такими, как цемент, доломит и другие материалы. После смешения шлам приобретает свойства безвредного минерального грунта.
Он состоит из скребковых транспортеров, двухвального смесителя и бункера порошкообразного материала с дозатором. Подлежащий обезвреживанию шлам экскаватором подается на первый транспортер, который направляет его в смеситель. Одновременно из бункера в смеситель дозировано поступает порошок. Полученная смесь выгружается на второй транспортер и далее в кузов самосвала или на специальную площадку. Через сутки смесь представляет собой сухую, не размокающую в воде комковую массу, похожую на грунт.
Производительность установки по шламу составляет 4-5 м 3 /ч. Она может устанавливаться как на скважине, так и на стационарном полигоне.
Такая установка работала в Астрахани на специальном полигоне, куда шлам транспортировался с буровой платформы «Астра», ведущей бурение на Каспийском шельфе, а также с других буровых установок, работающих в пойме Волги. К настоящему времени выпущено еще три модификации установок для обезвреживания шлама.
При необходимости комплекс оборудования циркуляционной системы оснащается блоком очистки буровых сточных вод, что в целом решает задачу экологически безопасного, в т.ч. и безамбарного бурения.
Сложно судить о надежности оборудования ЦС в связи с недостаточным качеством его эксплуатации. Так, при плохом натяжении ситовая кассета на вибросите выходит из строя за 50-100 ч. При правильном натяжении в соответствии с инструкцией срок её эксплуатации увеличивается до 400-500 ч. и более.
Вибраторы выходят из строя из-за негерметичности ввода силового кабеля уменьшенного сечения в клеммную коробку электродвигателя. Хотя кабель нужного сечения поставляется в комплекте с виброситом, на монтаж он зачастую не попадает. Центрифуга ОГШ-50 весьма надежна в эксплуатации, если после остановки ее промывать, при запуске пользоваться автоматикой, имеющейся в силовом шкафе, и не подавать в нее раствор до полного разгона ротора.
Отрадно, что наметилась тенденция специального обучения инженеров по очистке, чему мы в известной степени обязаны сервисным зарубежным компаниям по буровым растворам, предъявляющим повышенные требования к средствам очистки и качеству обслуживания.
3. Утилизация отходов безамбарного бурения нефтяных скважин
1. Обезвреживание отходов бурения в процессе производства грунтошламовой смеси.
2. Использование грунтошламовой смеси при рекультивации нарушенных земель.
Состав и характеристики грунтошламовых смесей, требования к ним и исходным компонентам, методы испытаний, экологические показатели приведены в технических условиях ТУ 5711-007-55446355-2004 «Строительный материал для рекультивации нарушенных земель» и ТУ 5711-011-55446355-2004 «Смеси грунтошламовые для рекультивации нарушенных земель».
Комплекс работ по обезвреживанию буровых шламов может быть проведен на специализированных полигонах или площадках, обустроенных вблизи мест бурения скважин, рекультивации земель.
При переработке бурового шлама в строительный материал – смесь грунтошламовую, производится перемешивание в определенных пропорциях отходов бурения, торфа и песка. При необходимости по результатам анализов в смесь вводятся биодеструкторы углеводородов, сорбенты, адаптогены, минеральные удобрения.
Грунтошламовая смесь является, по сути, грунтом, водно-физические и агрохимические свойства которого можно регулировать, изменяя соотношение компонентов композиции и вводя необходимые добавки. Смеси с минимальным содержанием торфа могут быть использованы в качестве грунта для засыпки выемок. При увеличении доли торфа в композиции и введении в нее расчетного количества элементов питания, мелиорантов грунтошламовая смесь применяется для создания плодородного рекультивационного слоя.
Рекультивация земель с использованием грунтошламовых смесей не вносит принципиальных изменений в принятые технологии, но имеет ряд специфических особенностей. На склоновых песчаных грунтах (откосы дорог, карьеров), при закреплении песков грунтошламовая смесь готовится из шлама и торфа с максимально высокой допустимой долей отходов бурения скважин, наносится слоем 10- 15 см и перемешивается с грунтом фрезерованием на глубину 25- 30 см. Для раскисления и оструктуривания торфяных почв готовится смесь из отходов бурения и песка.
Биологический этап рекультивации нарушенных земель включает создание рекультивационного слоя с использованием грунтошламовых смесей, повышение его плодородия в соответствии с потребностями растений, посев многолетних трав или посадку саженцев древесно-кустарниковой растительности, уход за посевами и посадками. Компоненты грунтошламовой смеси (торф и отходы безамбарного бурения скважин) обладают достаточно высоким потенциальным плодородием, что позволяет снизить расход минеральных удобрений и мелиорантов, но не исключает их применения. Нормы внесения агрохимикатов рассчитываются по результатам химического анализа смесей.
Соответствие характеристик грунтошламовой смеси технологическим, экологическим и санитарным нормам подтверждается в ходе сертификации продукции.
Технология и комплект оборудования для безамбарного бурения, в т.ч. при восстановлении скважин методом зарезки боковых стволов
Циркуляционная система очистки бурового раствора
Предназначена для снижения потребности в воде при проведении буровых работ за счёт регенерации отработанного бурового раствора (БР), а также сокращения объёма подлежащих утилизации буровых отходов, повышения экологической чистоты проведения буровых работ за счёт исключения выброса отработанного БР в окружающую среду. Очистка БР осуществляется механическим путем на виброситах и центрифугах, а также с помощью химического связывания мелкодисперсных коллоидных частиц глины в более крупные в блоке химического усиления с последующим их отделением на центрифугах с целью получения практически чистой воды для использования в буровом растворе.
В комплект входят:
* установка для грубой очистки БР (2 вибросита);
* установка для тонкой очистки БР (2 центрифуги);
* установка для перекачки БР (два винтовых насоса);
* установка для химического усиления очистки БР (блок химического усиления центрифуг).
*Установка для грубой очистки бурового раствора - вибросито
Предназначено для грубой очистки бурового раствора механическим путем. Технические характеристики установки представлены в табл. 1.
Таблица 1. Технические характеристики установки для грубой очистки бурового раствора – вибросито
площадь рабочей поверхности одной сеточной панели, м2
частота колебаний, Гц
направление линии колебаний относительно поверхности сеток, угл.
минимальный размер удаляемых частиц, мм
частота вращения, об/мин.
электрическое исполнение оборудования
рабочая температура, С, не менее
вес, кг, не более
Установка для тонкой очистки бурового раствора –центрифуга предназначена для тонкой механической очистки бурового раствора, техническая характеристика центрифуги представлена в табл.2.
Таблица 2. Технические характеристики установка для тонкой очистки бурового раствора – центрифуга
регулирование скорости барабана в диапозоне 0-300 об/мин.
тип соединения привода с барабаном
частота вращения входного вала номинальная, об/мин.
скольжение при выведенном черпаке
объем рабочей жидкости, л.
регулирование разности скоростей вращения барабана и шнека, об/мин.
напряжение питания, В
установленная мощность, кВт
электрическое исполнение оборудования
рабочая температура, С, не менее
размер барабана с коробкой скоростей, мм, не более
вес центрифуги, кг, не более
вес барабана, кг, не более
Винтовой насос для подачи бурового раствора предназначен для перекачивания бурового раствора в циркуляционной системе очистки, технические характеристики насоса представлены в табл. 3.
Таблица 3. Технические характеристики винтового насоса для подачи бурового раствора
даление Мпа (кг/см2)
внешняя утечка через уплотнение, м3/час (л/час), не более
условное проходное сечение трубопровода Д., мм.
мощность электродвигателя, кВт
напряжение питания, В
вес, кг, не более
показатели применяемости к буровому раствору из скважин:
вязкость (по вискозиметру ВМ6), сек
максимальный размер твёрдых частиц, мм
максимальная концентрация взвешенных частиц по массе,%
Таблица 4. Технические характеристики блока химического усиления центрифуг
буровой раствор, л/мин
вода для разбавления раствора, л/мин
общая установленная мощность, кВт
комплект лабораторного оборудования для оп-ределения параметров бурового раствора
расчетная температура в помещении при темпе-ратуре окружающей среды -45°С, °С
вес, кг, не более
Блок химического усиления центрифуг применяется в технологии безамбарного бурения, устанавливается на мобильных установках в комплексе средств очистки бурового раствора от выбуренной породы перед центрифугами.
Предназначен для получения чистой (прозрачной) воды и устанавливается в комплексе средств очистки бурового раствора от выбуренной породы и газа перед блоком регулирования твердой фазы (центрифугами), по проекту строительства скважины. Позволяет сократить объем отходов, требующих захоронения на 70 - 90%, сократить потребность в воде на 50 - 70%.
Производятся 3 модификации блока химического усиления центрифуг - I, II, III. Технические характеристики различных модификаций блока химического усиления центрифуг представлены в табл. 4.
В ходе работы над данным разделом моей дипломной работы, я выявила:
- безамбарный метод бурения нефтяных и газовых скважин был введен относительно недавно, и является более экологичным по сравнению с остальными методами.
- безамбарный метод необходим при сложных местонахождениях скважин, которые нуждаются в сохранении и являются экологически важным ландшафтом. По законодательству РК на таких местностях применим только безамбарный метод бурения нефтяных и газовых скважин.
- за период 1990-2004 г.г. произошло достаточно полное переоснащение циркуляционных систем новым современным оборудованием, обеспечивающим решение технологических и экологических проблем в области промывки скважин. Его качество и надежность растут, как итог укрепляется тенденция закупки буровыми компаниями более дешевых изделий отечественного производства. Кроме ценовых вопросов, для буровых компаний тем самым решается и проблема запасных частей, сервиса и квалификации обслуживающего персонала.
- особая роль при безамбарном методе уделяются утилизации отходов.
- происходит обезвреживание отходов бурения в процессе производства грунтошламовой смеси.
- используется грунтошламовая смесь при рекультивации нарушенных земель.
1. Абалаков А.Д., Кузьмин С.Б., Половиткин В.П., Вахромеев А.Г.
2. Мищенко В.И. – генеральный директор ООО «Компания «Техномехсервис», кандидат технических наук.
3. Добик А.А. – технический директор ООО «Компания «Техномехсервис», кандидат технических наук.
4. Специализированный журнал «Бурение и Нефть», ноябрь, 2004 г., с. 38–41
Безамбарное бурение
Метод безамбарного бурения направлен на соблюдение экологических стандартов и норм при проведении работ путем исключения сброса жидких и твердых отходов, появляющихся в ходе работ. Отработанный раствор представляет собой поликомпонентный состав: жидкость с включением твердой фазы.
Суть методики заключается в обеспечении максимально возможного извлечения твердой фазы в отработанном растворе при наименьших потерях жидкости. Используемые устройства и системы безамбарного бурения способны удалять до 90% твердых компонент с размером частиц до 2 микрометров, преобразуя их в буровой шлам. Состав каждой фазы в разных конкретных случаях различен, поскольку зависит от состава и параметров бурового раствора. После проведения мер по очистке буровой раствор может быть использован повторно.
При описании данной методики часто можно встретить термин «замкнутая система циркуляции», что не вполне верно. Дело в том, что данный термин подразумевает возврат всей жидкости в систему рециркуляции, в то время как в данном случае часть ее все же теряется в процессе очистки.
Помимо основной причины применения безамбарного метода, а именно – снижения влияния на экологическую обстановку, в числе его преимуществ – снижение расходов на проведение работ за счет множества факторов. Безамбарное бурение позволяет увеличить скорость проходки, снизить стоимость бурового раствора и затраты на утилизацию, а также уменьшить износ бурового долота. Кроме того, эта методика способствует снижению риска прихвата инструмента в процессе бурения. Однако применение данной технологии экономически целесообразно в случаях, когда иные способы обладают более высокой стоимостью.
Реализация метода заключается в поэтапной очистке бурового раствора с отделением все более мелких частиц на каждом последующем этапе. При этом действие систем очистки основывается на коагуляции и флокуляции дисперсных частиц и действии центробежной силы, создаваемой центрифугами для отделения полученных фрагментов. Система, обеспечивающая подобный комплекс мер воздействия на отработанный буровой раствор называется флокуляционно-сепарационной.
Для применения безамбарного бурения необходимо привлечение квалифицированного персонала, обладающего достаточными знаниями и пониманием процесса и методики, а также способного обслуживать установку и проводить необходимые ремонтные работы в случае необходимости.
Бурение скважин с продувкой воздухом в осложненных условиях
Определенные трудности (осложнения) возникают при бурении скважин с продувкой воздухом по увлажненным породам, в сухих или обводненных песках, по вязким и липким глинам, галечникам, сильно трещиноватым и многолетнемерзлым породам, а также в разрезах с водопроявлением.
Бурение по сухим пескам
Бурение по сухим пескам осуществляют при соблюдении определенных условий. Устье скважин должно быть надежно закреплено направляющей трубой, а затрубное пространство — хорошо изолировано цементным раствором на глубину не менее 0,5 м. Для бурения используют буровой снаряд (БС) с ребристой коронкой типа СМ2, колонковой трубой длиной 0,5 м и шламовой трубой длиной 3—4 м. Бурение ведут с небольшой осевой нагрузкой при пониженной частоте вращения. В очень рыхлых песках БС погружается только под собственным весом по мере выдувания шлама. Интенсивность продувки строго регламентируется в зависимости от количества образующегося шлама. Оптимальный режим продувки устанавливают по манометру. Повышенное давление свидетельствует об образовании в скважине песчаной пробки при интенсивном разрушении стенок скважины. Бурение при этом прекращают и пробку ликвидируют, о чем будет свидетельствовать нормальное давление в циркуляционной системе. Прихват снаряда ликвидируют расхаживанием при увеличенной частоте вращения. После проходки слоя песков стенки скважины закрепляют колонной обсадных труб.
При пересечении мощных пластов, сложенных сухими песками (более 20 м), бурение ведут с одновременным спуском обсадных труб с небольшим выходом бурового снаряда из-под башмака обсадных труб. Колонну наращивают короткими отрезками труб в зависимости от расстояния между устьем скважины и вращателем. При необходимости наращивания более длинными трубами посадку колонны выполняют без вращения БС, но с интенсивной продувкой и небольшими усилиями подачи колонны. При таком способе принимают специальные меры по улавливанию зашламованного воздуха.
Бурение по обводненным пескам
Бурение по вязким и липким глинам
Бурение по вязким липким глинам сопровождается осложнениями из-за образования сальников-пробок при налипании частиц глины на бурильные трубы и стенки скважины, вследствие чего перекрывается циркуляционный канал, о чем свидетельствует возрастающее давление на компрессоре. Бурение в таких условиях рекомендуется вести ребристыми коронками с получением зазора между колонковой трубой и стенками скважины не менее 20 мм на сторону и 5 мм между коронкой и керном. Буровой снаряд должен иметь колонковую трубу нормальной длины (2—3 м) и открытую шламовую трубу —стакан (с режущим торцом) длиной 1,5—2 м. Бурение ведут с повышенной частотой вращения (200 об/мин и более) и осевой нагрузкой, создаваемой весом бурового снаряда и расходом воздуха 5—7 м3/мин. Через каждые 40—60 см углубки снаряд следует расхаживать, добиваясь его свободного перемещения.
Для того, чтобы устранить или уменьшить образование сальников рекомендуется периодически подавать в скважину через нагнетательную линию соляровое масло в количестве 2—3 л на 1 м углубки с целью снижения липкости частиц шлама. При увеличении влажности глин вместо солярового масла в скважину подают воду в количестве 3—5 л на 1 м углубки. Аэрированная смесь разрушает сальники, снижая липкость частиц.
В особо сложных условиях необходимо переходить на бурение с местной циркуляцией жидкости специальными буровыми снарядами для безнасосного бурения буровыми снарядами.
Бурение при водопритоках
Бурение при наличии в скважине влаги или при водопритоках сопровождается образованием сальников на стенках скважины в интервале от 3—10 до 15—25 м от забоя и на бурильных трубах (замках), что вызывает известные осложнения. В таких условиях для устранения осложнений рекомендуется вести бурение только коронками с разрушением породы в забое кольцевой формы, при котором образуется небольшое количество шлама. При этом в компоновку снаряда включают ребристую коронку, колонковую трубу длиной 2—3 м и шламосборник, — стакан длиной 1,5 — 2 м. Бурение ведут с повышенной частотой вращения и рациональной осевой нагрузкой с расходом воздуха 5—7 м3/мин, с ограниченной углубкой за рейс (1,5 — 2 м) и периодическим расхаживанием (подъемом) БС. В случае скопления на забое крупных частиц шлама необходимо между рейсами периодически проводить чистку скважины снарядом с короткой колонковой и длинной шламовой трубами.
Бурение в условиях интенсивного водопритока в скважину осложняется еще и образованием столба жидкости, создающего существенное сопротивление движению потока воздуха.
Интенсивное налипание шлама и образование пробок происходит при незначительных водопритоках (до 0,2 л/с). При этом в призабойной части образуется шламовая масса высокой плотности вследствие чего увеличивается давление компрессора, а шлам из скважины не удаляется. Для устранения этого осложнения в поток воздуха добавляют воду с ПАВ. Образующаяся в скважине пульпа при перемешивании пены со шламом имеет существенно меньшую плотность, вследствие чего она удаляется потоком воздуха.
В качестве добавок, устраняющих налипание выбуренных частиц, рекомендуется применять неионогенные ПАВ ОП-7 и ОП-10, которые активно действуют даже в сильно минерализованных водах (с содержанием до 10% NaCl или СаС12). При отсутствии частиц пород, адсорбирующих ПАВ, концентрация последних составляет всего 0,2%. В противном случае она увеличивается.
В случае притока вод, содержащих NaCl не более 4%, рекомендуется добавлять анионактивные ПАВ типа «Прогресс» в количестве до 0,6%, при содержании в нем активного продукта около 20%.
Если образование сальников не прекращается, бурение рекомендуется вести укороченными рейсами с обязательным применением шламосборника — стакана (см. рис. 142,а). В некоторых случаях сальники и накапливающийся шлам удаляют промывкой или прибегают к комбинированному способу —чередованию бурения с продувкой и промывкой. При этом буровую установку комплектуют не только компрессором, но и насосом. Кроме того, в таких условиях успешно используют эрлифтную систему призабойной промывки скважины или промывку аэрированной жидкостью.
Наконец, в таких сложных условиях прибегают к бурению с двойной колонной бурильных труб, по зазору между которыми к забою подается сжатый воздух, а по внутренней колонне потоком воздуха удаляются продукты разрушения. В этом случае повышается скорость восходящего потока воздуха при пониженном его расходе; шлам, поднимающийся по трубам, не контактируя со стенками скважины, не загрязняется и не теряется в трещиноватых породах, за счет чего повышается достоверность геологической документации и опробования и, кроме того, устраняется целый ряд осложнений, связанных с бурением в условиях водопритока.
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Безамбарное бурение позволяет оператору соблюдать экологические требования в результате избежания сброса вредных отходов непосредственно на буровой площадке. Системы безамбарного бурения работают с утяжеленными ( неутяжеленными, на водной) нефтяной. Система удаляет от 80 до 90 % твердой фазы с минимальным размером частиц от 2 до 6 мкм. [1]
Понятие безамбарное бурение подразумевает систему с высокой степенью очистки буровых растворов, которая удовлетворяет экологическим требованиям благодаря избежанию сбросов жидких и твердых отходов в окружающую среду. Система безамбарного бурения снижает общие расходы на бурение, оказывая следующее влияние: увеличение скорости проходки; уменьшение стоимости раствора; увеличение срока службы долота; сокращение времени бурения скважины; снижение затрат на обслуживание и ремонт оборудования; повышение точности показаний контрольно-измерительной аппаратуры; снижение риска прихвата бурильного инструмента; уменьшение повреждения пластов; минимизацию проблем при цементировании; уменьшение наработки раствора и затрат на утилизацию отходов. [2]
Целью безамбарного бурения является максимальное извлечение твердой фазы при минимальных потерях жидкой фазы. Эта цель достигается путем возврата в систему максимально возможного объема жидкий фазы и сброса как можно больше сухого шлама. Этой целью руководствуются при выборе очистного оборудования. Только вибросита, центрифуги и обезвоживающая установка способны сбрасывать относительно сухой шлам. При обычной обработке неутяжеленного бурового раствора шлам с гидроциклонов сбрасывается в амбар. В случае безамбарного бурения, шлам с гидроциклонов пропускается через мелкую сетку выбросита. Сетка очистителя ( ситогидроциклона) обезвоживает шлам с гидроциклонов и сбрасывает полусухой песок и частицы размером с ил в шламовый контейнер. Прошедший через сетку очистителя раствор, содержащий коллоидные частицы, возвращается в активную систему. Высокая скорость циркуляции ограничивает минимальный размер сеток на виброситах первой ступени, и чтобы компенсировать это, раствор с песко - и ило-отделителя пропускается через мелкую сетку очистителя. [3]
Система безамбарного бурения только тогда оправдывается экономически, если альтернативные методы обработки буровых растворов значительно дороже. Залогом высокоэффективной работы системы являются правильная установка оборудования и умение персонала им оперировать. [4]
При безамбарном бурении использованный буровой раствор очищается от шлама для повторного использования. [5]
При организации безамбарного бурения необходимо провести работу среди рабочего персонала, с тем чтобы обеспечить понимание основ и процедуры реализации идеи безамбарного бурения. Также необходимо установить средства связи на всех рабочих постах. [6]
Оборудование по безамбарному бурению должно быть установлено таким образом, чтобы обеспечить максимальную степень очистки при минимальных потерях жидкой фазы. Каждая ступень очистки извлекает твердые частицы определенного размера, поэтому оборудование располагается в нужной последовательности, иначе эффективность системы падает. Вибросита первой ступени имеют в комплекте и мелкие сетки, способные пропустить весь поток с устья скважин. Гидроциклоны работают в составе очистителя бурового раствора для удержания жидкой фазы. Микроциклон диаметром 50 мм способен пропустить большой объем раствора с выделением частиц размером от 10 до 14 мкм. Раствор с выкидной линии микроциклонов соединен с центрифугой для обезвоживания. [7]
Реализация на практике безамбарного бурения не возможна без утилизации образующихся отходов непосредственно в процессе строительства скважин. При этом должна быть предусмотрена система мер, направленных на максимальную утилизацию ОБР и шлама. В этом случае, когда осуществить вывоз в полном объеме не представляется возможным, остатки ОБР и БШ должны быть обезврежены и сброшены на твердение на специальные площадки. После окончания бурения такая масса должна быть смешана с минеральным грунтом и при проведении планировочных работ горно-технической рекультавации буровой площадки равномерно рассредоточена по территории. Необходимым условием при этом является глубокая степень обезвреживания, достигаемая за счет применения отверждающих составов. [8]
Впервые основные принципы технологии безамбарного бурения были реализованы при проводке скважины Спут-ник - 2 Кубанской сверхглубокой ПО Краснодарнефтегаз с использованием стандартного бурового оборудования. Для этого была использована система организованного сбора отходов бурения ( контейнеры, емкости) и технологические схемы водоочистки, отмывки шлама до безвредного состояния регенерации утяжелителя, утилизации обезвреживания образующихся отходов. [9]
Реализация на практике принципа безамбарного бурения обеспечивается применением специальной техники для сбора отходов бурения, их очистки, утилизации и обезвреживания. [10]
Впервые основные принципы технологии безамбарного бурения были реализованы при проводке скважины Спут-ник - 2 Кубанской сверхглубокой ПО Красноддрнефтегаз с использованием стандартного бурового оборудования. Для этого была использована система организованного сбора отходов бурения ( контейнеры, емкости) и технологические схемы водоочистки, отмывки шлама до безвредного состояния регенерации утяжелителя, утилизации обезвреживания образующихся отходов. [11]
Термины замкнутая система циркуляции и система безамбарного бурения часто употребляются для описания передовых систем по очистке буровых растворов, разработанных для максимального выделения твердой фазы и минимальных потерь жидкой фазы. Система безамбарного бурения представляет собой конфигурацию оборудования по очистке бурового раствора, позволяющего минимизировать количество сбрасываемых отходов. Полусухой шлам и жидкие отходы загружаются в контейнер и вывозятся с буровой площадки на захоронение. Термин замкнутая система циркуляции подразумевает систему очистки, обеспечивающую рециркуляцию наработанного раствора, разбавителя и других образующихся при бурении жидкостей. Полусухой шлам загружается в контейнер и транспортируется на захоронение. Поскольку не вся жидкая фаза возвращается в систему, то замкнутая система циркуляции, как таковая, не существует. Поэтому чаще используется понятие безамбарное бурение для описания оборудования и техники, используемых для максимального выделения твердой фазы и минимальной потери жидкой фазы. [12]
К примеру, в замечаниях к проектам требуют безамбарное бурение скважин . Для решения этой проблемы необходима перестройка всех заводов, изготавливающих буровое оборудование. [13]
Обезвоживание является главным процессом при создании замкнутой системы циркуляции безамбарного бурения . Технологические приемы, применяемые в системе обезвоживания, были разработаны на основе технологий по утилизации промышленных и бытовых отходов. [14]
В расчетных вариантах рассматриваемые технологические решения должны быть увязаны с решением экологических проблем ( применение кустового безамбарного бурения , строительство дамб и специальных защитных сооружений, выделение участков, не устойчивых к техногенным нагрузкам, охранных зон) и принципами обустройства наземного хозяйства. [15]
Как безамбарный метод бурения решает экологические вопросы добычи газа
Нефтегазодобывающая промышленность стремительно развивается. Ранее на месторождениях использовали стандартное бурение, но в последнее время многие компании внедрили безамбарный способ в операционную деятельность.
Эта система отвечает сегодняшним экологическим требованиям, в том числе международным. В результате такого бурения в процессе удаляют от 80 до 90% твердого вещества, даже с малейшими частицами.
Безамбарное бурение - это система с высокой степенью очистки буровых растворов, при которой отходы не соприкасаются с окружающей средой. Как этого достигают? Прямо в процессе бурения извлекают твердую массу при минимальных потерях жидкости.
На практике для этого применяют специальную технику для сбора отходов бурения, их очистки, утилизации и обезвреживания. Наиболее прогрессивное направление работ - переход на экологически безопасную ресурсно и природосберегающую технологию ведения буровых работ, которая реализуется в концепции безамбарного бурения.
Система такого бурения представляет собой конфигурацию оборудования по очистке бурового раствора, позволяющего минимизировать количество сбрасываемых отходов. После добычи газа или нефти буровую установку убирают, а верхние слои земли возвращают в первоначальный вид.
Кстати, украинские компании внедрили в работу такую же систему бурения уже достаточно давно. К примеру, компания ДТЭК Нефтегаз использует безамбарный метод на всех своих скважинах. В прошлом году компания закончила бурение на Семиренковском месторождении, используя безамбарный метод, в этом году - таким же методом бурит четыре скважины в Мачухах Полтавской области. Один из недавних примеров в Харьковской области - начало бурения на Водяновском месторождении компанией Burisma, также безамбарным способом. В прошлом году таких примеров было даже больше и у других предприятий - читайте наш материал об этом по ссылке.
Применение безамбарной технологии бурения позволяет решить как экологические, так и технологические проблемы: отказаться от строительства амбаров для сбора отходов бурения, исключить сброс жидких отходов на рельеф, сократить потребление технической воды за счет оборотного водоснабжения, а за счет эффективного регулирования состава твердой массы улучшить качество буровых растворов и снизить затраты на их приготовление и обработку.
В целом добыча голубого топлива значительно улучшает социально-экономические условия жизни в городах и селах Харьковщины. Она положительно влияет на обеспечение нашей страны энергоресурсами, зачисление рентной платы за пользование недрами в местные бюджеты и создание новых рабочих мест.
Положительный опыт использования Установок термической деструкции УТД-2 для переработки буровых шламов и отходов бурения доказывает перспективность повсеместного применения на нефтегазовых месторождениях. Данное решение обеспечит переход к безамбарному бурению, тем самым избавит добывающее предприятие от необходимости обустройства и регистрации объекта размещения отходов, а также его последующей дорогостоящей эксплуатации.
Установка термической деструкции с вращающимся реактором УТД-2-1000 в Каталоге УТД
Читайте также: