Строительство скважин малого диаметра
Обновлено: 19.05.2024
Технологии и оборудование для обустройства скважин с боковыми стволами и обсадными колоннами малого диаметра
Для повышения эффективности эксплуатации скважин с БС и ОК малого диаметра завод «Элкам-Нефтемаш» предлагает использовать компоновку для одновременнораздельной разработки нескольких эксплуатационных объектов, специальные компоновки на основе СШН и роторнопластинчатого насоса, а также полые насосные штанги.
Семенов Владимир Николаевич Директор департамента развития ООО «ТД «ЭЛКАМ-Нефтемаш»Рис. 1. Схема расположения оборудования для ОРРНЭО в скв. №122 ЦДНГ-3 ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ» Рис. 2. Динамограмма скважины №122 ЦДНГ-3 «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ» после внедрения технологии обустройства скважин с БС
СХЕМА ОРРНЭО ДЛЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ СКВАЖИН С БС
Для эксплуатации скважин с боковыми стволами (БС) мы предлагаем схему одновременно-раздельной разработки нескольких эксплуатационных объектов (ОРРНЭО). Данная технология была опробована на одной из проблемных скважин — №122 ЦДНГ-3 ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ» (рис. 1), в которой были дополнительно пробурены два БС на один пласт1. Внедрение схемы ОРРНЭО, по сути, позволило сделать из одной неработающей скважины две нефтедобывающие и выйти на проектную производительность 30 м 3 /сут — около 14–15 м 3 /сут из каждого БС.
Таблица 1. Верхние дифференциальные и нижние штанговые насосы производства «Элкам-Нефтемаш»
В составе схемы ОРРНЭО используются два насоса: верхний дифференциальный 2СП44 и нижний штанговый ННБ32 (рис. 2). Насосы этих и других типов завод «Элкам-Нефтемаш» серийно выпускает уже несколько лет (табл. 1). ННБ32 и 2СП44 приводятся в движение колонной полых штанг посредством одного станка-качалки.
НОМЕНКЛАТУРА И
ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ НАСОСОВ ОРРНЭО
Нижний насос ННБ32 (рис. 3; табл. 2) предназначен для подъема пластовой жидкости с повышенным Гф. Он снабжен устройством для принудительного открывания нагнетательного клапана, срабатывающего при ходе плунжера вниз, что способствует стравливанию газа и препятствует его скоплению на приеме насоса.
Таблица 2ю Технические характеристики насоса ННБ для подъема пластовой жидкости с повышенным Гф Параметр Значение
Ранее насос ННБ уже был опробован в нескольких скважинах «ЛУКОЙЛ-ПЕРМИ» и «ЛУКОЙЛ-Волгограднефтегаза» с высоким Гф. Надо отметить, что в скв. №122 внедрялся насос 2СП44/Б33 специальной модификации с полым штоком внутри и специальными уплотнениями конструкции Б.С. Захарова (см. Б.С. Захаров «Опыт и перспективы использования СШН с механическим уплотнением», с. 58–62). Поскольку скважина была осложнена АСПО, по проекту ООО «ПЕРМНИПИНЕФТЬ» дополнительно оснастили компоновку тепловым кабелем.
При использовании компоновки ОРРНЭО в скв. №122 оптимальное число двойных ходов составляет 4–7 в минуту. Штанги с центраторами устанавливаются на расстоянии 300–500 м от перегиба. Расстояние между насосами до 120 метров, что обеспечивается контрольной сборкой на заводе-изготовителе.
ЭКСПЛУАТАЦИЯ СКВАЖИН С ОК МАЛОГО ДИАМЕТРА
Для эксплуатации скважин с ОК малого диаметра мы предлагаем специальные компоновки на основе СШН и роторно-пластинчатого насоса (РПН).
Рис. 4. Комплекс оборудования для эксплуатации скважин с ОК малого диаметра на основе СШН
Разработку компоновки для скважин с ОК малого диаметра (114 мм) на основе СШН без применения НКТ мы начали в 2010 году. При ее установке в скважину сначала спускаются газопесочный якорь и механический якорь-трубодержатель двухстороннего действия, затем в кожух устанавливается СШН, далее прикрепляется колонна насосных полых штанг с устьевым полым штоком, рукавами высокого давления и трубопроводной арматурой (рис. 4).
Конструкция предусматривает подъем жидкости по колонне полых штанг, что помогает сократить затраты на бурение и оптимизировать расходы на обустройство скважины. В настоящее время оборудование находится в процессе изготовления, одновременно мы изучаем потребности рынка в таких компоновках.
Рис. 5. Комплекс оборудования для эксплуатации скважин с ОК малого диаметра на основе РПН
Вторая компоновка для скважин с ОК малого диаметра в целом схожа с первой, но вместо СШН в ней используется РПН (рис. 5). Насос данного типа позволяет поднимать нефть и нефтесодержащие жидкости обводненностью до 100%, а также мультифазные смеси с содержанием свободного газа до 70% и механическими включениями размером не более 1 мм концентрацией до 3000 мг/л. РПН может применяться в составе погружных или горизонтальных наземных насосных установок. Конструктивно РПН выполнен аналогично погружным центробежным насосам и представляет собой трубный корпус с расположенными внутри него ступенями (рис. 6). Регулирование подачи осуществляется за счет изменения скорости вращения вала электродвигателя в диапазоне от 600 до 3000 об/мин. Технологии эксплуатации данного насоса (СПО, устьевое оборудование и арматура) аналогичны таковым ЭЦН.
Хоть РПН обычно рассматривается как альтернатива ЭЦН, он обладает перед ним рядом преимуществ. Так, напор на одну ступень РПН составляет 2 МПа, что в 20 раз выше, чем в ЭЦН. Это позволяет снизить общую длину насоса и уменьшить его габариты: например, длина РПН для подъема жидкости с глубины 1200 м составляет всего 1 м. Кроме того, у РПН есть возможность частотного регулирования производительности в широком диапазоне без существенных потерь КПД и напора за счет применения частотно-регулируемого привода, что повышает его энергоэффективность. Для РПН характерен значительно более высокий КПД по сравнению с ЭЦН, особенно в области малых подач. Данный насос можно непрерывно эксплуатировать в малодебитных скважинах за счет стабильных расходных характеристик в диапазоне подач от 3 до 40 м 3 /сут. Наконец, РПН обладает повышенной износостойкостью за счет применения в конструкции твердых сплавов.
В настоящее время РПН проходит ОПИ, и мы надеемся, что в следующем году сможем начать его серийное производство и промышленное внедрение.
ШТАНГИ НАСОСНЫЕ ПОЛЫЕ
Штанги насосные полые предназначены для передачи энергии движения от наземного привода к плунжеру погружного скважинного насоса или к ротору винтового погружного скважинного насоса, а также в технологиях промывки и прогрева скважин для промывки колонны НКТ и ОРРНЭО для подъема пластовой жидкости.
Таблица 3. Технические характеристики полых штанг
В настоящее время наше предприятие выпускает полые штанги длиной 8 м из цельнотянутой трубы с высадкой головки штанги, аналогичные цельным Ш19, Ш22 и Ш25 (табл. 3, 4). Заготовка для штанг представляет собой холоднотянутую трубу с термообработкой, материал заготовки — сталь 45. Накатка резьбы на все типы штанг наносится методом холодной деформации. Заготовка проходит полный контроль качества на заводе-изготовителе с определением механических свойств. В дальнейшем мы планируем начать серийное производство полых штанг длиной 8 м, соответствующих Ш16 и предназначенных для применения в наиболее глубоких скважинах. К настоящему времени полые штанги в составе компоновок ГНО внедрены в скважинах «ЛУКОЙЛПЕРМИ», «ЛУКОЙЛ-Коми», «ЛУКОЙЛ-Волгограднефтегаза», а также в «Башнефти» и «Татнефти».
Таблица 4. Технологические особенности отдельных видов полых штанг
Повышение эффективности эксплуатации нефтяных скважин с боковыми стволами малого диаметра
Рисунок 1. Оборудование для эксплуатации скважин с боковыми стволами малого диаметра.
а) УЭЦН 2А габарита; б) скважинная насосная установка с канатной
штангой - СНУ с КШ; в) струйная насосная установка – СНУ.
Эксплуатация скважин с боковыми стволами осложняется малыми внутренними диаметрами эксплуатационных колонн (89 мм и 102 мм), высокими темпами набора кривизны, доходящими до 14 – 19° на 10 м, большими отклонениями от вертикали (55 – 70°). Все это не позволяет
использовать стандартное насосное оборудование [2].
Сегодня существует несколько видов специального насосного оборудования, созданного для эффективной эксплуатации скважин с боковыми стволами малого диаметра (БСМД), которое уже прошло опытно-промысловые испытания (ОПИ) и переведено в промышленную эксплуатацию или находится на завершающей стадии ОПИ.
К такому оборудованию можно отнести (рисунок 1):
• Малогабаритные установки электроприводных центробежных насосов (УЭЦН 2А и 3-го габарита);
• Скважинные насосные установки с канатной штангой (СНУ с КШ);
• Струйные насосные установки (СНУ).
БЮ УЭЦН 2А и 3-го габарита в настоящее время выпускаются ООО «Новомет», ООО «Алмаз», ООО «Алнас».
Ступени для малогабаритных ЭЦН создавались с учетом большого опыта работы ЭЦН других габаритов, за счет чего ступени габаритов 3 и 2А
получились довольно удачными по энергоэффективности – их КПД достигает 60% ( у фирмы «Новомет»).
Напоры ступеней невелики – 2,5 – 2,7 м при стандартной частоте вращения (2910 об/мин), поэтому для повышения напора используются высокоскоростные вентильные ПЭД (ВПЭД): частоты вращения вала от 4500 до 6000 об/мин.
Несмотря на использование высокой частоты вращения длина насосной установки, особенно при использовании ГС, может достигать 7,3 – 22,2 м (длина ВПЭД – от 2,5 до 7 м + длина насоса от 4 до 14 м + длина ГС – 0,8 – 1,2 м), что создает очень большие проблемы по работе таких установок в БСМД, имеющими большие темпы набора кривизны (малые радиусы искривления).
Главными недостатками малогабаритных ступеней являются гидравлические каналы малого проходного сечения в рабочих колесах и направляющих аппаратах, что может приводить к засорению их солями и механическими примесями, а также требует применение газосепараторов (ГС) при наличии свободного газа [3].
В условиях ООО «ЛУКОЙЛ- ПЕРМЬ» использование малогабаритных УЭЦН не получило широкого применения из-за высокой стоимости оборудования и недостаточно высоких дебитов скважин с боковыми стволами малого диаметра.
Оборудованием, которое активно используется в последние годы для эксплуатации скважин с боковыми стволами малого диаметра в Пермском крае, являются скважинные насосные установки с канатной штангой (СНУ с КШ).
Скважинная насосная установка с канатной штангой разработана в РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина на кафедре машин и оборудования нефтяной и газовой промышленности совместно с ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ». Установка (см. рисунок 1 б) включает в себя: привод в виде станка качалки (в качестве привода могут использоваться гидравлические, цепные и другие типы приводов), штангового насоса специальной конструкции колонны канатных штанг, которая устанавливается в месте интенсивного набора кривизны [4, 5].
Создание нового вида оборудования и технологии его применения – непростая задача.
Работы по созданию СНУ с КШ начались в 2011 году, за это время были разработаны:
• Технические условия на канаты закрытой конструкции для производства канатной штанги;
• Комплекс оборудования для соединения канатных штанг с плунжером насоса и колонной штанг;
• Специальные насосы, обеспечивающие растяжение канатных штанг при ходе плунжера вниз;
• Программный блок для подбора СНУ с КШ к параметрам скважины, входящий программный комплекс «Автотехнолог»;
• Руководящий документ, включающий требования, инструкции и рекомендация по работе с канатной штангой.
Канатная штанга является наиболее важным элементом всей установки. Канаты при их использовании в качестве колонны штанг должны обладать достаточной прочностью и модулем упругости, такими свойствами обладают канаты закрытой конструкции. Многочисленные лабораторные и опытно-промысловые испытания канатов различной конструкции позволили разработать технические условия на канаты закрытой конструкции для производства канатной штанги [6]. Параметры канатов закрытой конструкции для производства канатной штанги
представлены в таблице 1.
Техническими условиями предусмотрен выпуск канатных штанг трех исполнений (рисунок 2, 3): стандартное (группа К1); коррозионностойкое (группа К2), с оцинкованным покрытием всех проволок; коррозионностойкое (группа К3), с оцинкованным покрытием всех проволок и наружным полимерным покрытием Poketon M630F.
Рисунок 2. Канатная штанга.
Стендовые лабораторные испытания образцов канатной штанги с полимерным покрытием показали, что полимерное покрытие служит не только защитой от коррозионного воздействия пластовой продукции, но и защищает канат от распушения в результате действия сжимающих нагрузок. При монтаже плунжера насоса или в процессе эксплуатации (из-за большой кривизны, отложения АСПО, подклинивания плунжера насоса и т.д.) на канатные штанги могут действовать сжимающие нагрузки, приводящие к потере устойчивости каната и его распушению.
При дальнейшей работе установки из-за переменного изгиба в месте распушения происходят разрушения проволок канатной штанги и ее обрыв. На рисунке 3 показаны результаты испытания образцов канатных штанг с полимерным покрытием и без него. Канатная штанга с полимерным покрытием проходит ОПИ на месторождениях ООО «ЛУКОЙЛ-Пермь».
Рисунок 3. Испытание образцов канатных штанг на сжатие.
а) с полимерным покрытием (распушения нет); б) распушение канатной штанги без покрытия
Канатная штанга с полимерным покрытием проходит ОПИ на месторождениях ООО «ЛУКОЙЛ-Пермь». На рисунке 4 показан монтаж канатной штанги с полимерным покрытием на скважине, для спуска канатной штанги используется геофизическая лебедка и система роликов.
Рисунок 4. Монтаж канатной штанги с полимерным покрытием на скважине.
Важным элементом канатной штанги являются заделки, которые служат для соединения каната колонной обычных штанг и должны обеспечивать равномерное нагружение всех проволок каната. Заделка состоит из корпуса, внутри которого расположены две конические втулки, в одной втулке канат распушается с помощью клиньев, а во второй установлены клиновые вкладыши, обжимающие канат по наружной поверхности [7, 8].
Первые опытно промысловые испытания показали, что в ряде случаев происходит разрушение как самого каната в заделке, так и отдельных элементов заделки (рисунок 5).
Рисунок 5. Разрушение канатных штанг в заделке и корпуса заделки.
Для оптимизации конструкции в программном комплексе SolidWorks были проведены прочностные расчеты всех элементов заделки, и подобраны их оптимальные геометрические параметры, обеспечивающие минимальные контактные напряжения в канатных штангах. На рисунке 6 показана 3D модель заделки канатной штанги для проведения прочностных расчетов.
Рисунок 6. 3D модель заделки канатной штанги для проведения прочностных расчетов в программном комплексе Solid Works.
Для нормальной работы канатной штанги используются насосы специальной конструкции, которые обеспечивают растягивающую нагрузку на канатные штанги при ходе плунжера насоса вниз. В настоящее время в СНУ с КШ используется специальный насос СПР, производства
«Элкам-Нефтемаш» (рисунок 7а). Недостатком данного насоса является зависимость растягивающей нагрузки от динамического уровня жидкости в скважине. В РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина на кафедре машин и оборудования нефтяной и газовой промышленности разработан насос с разрядной камерой ННРК, который обеспечивает увеличение нагрузки на нижнюю часть колонны штанг и не допускает «сжатия» канатной штанги (рисунок 7б) [9].
Рисунок 7. Специальные насосы, применяемые в СНУ с КШ.
Три опытных образца насосов с разрядной камерой ННРК 44/27 были изготовлены в ООО «НКНМ» и в настоящее время в соответствии с утвержденной методикой проходят ОПИ на скважинных в ООО «ЛУКОЙЛ-Пермь». На рисунке 8 показан процесс монтажа насоса с разрядной камерой ННРК 44/27 и динамограмма работы насоса.
Рисунок 8. Монтаж насоса с разрядной камерой ННРК 44/27 и динамограмма его работы.
Канатная штанга, обладая высокой прочностью, имеет условный модуль упругости ниже модуля упругости стандартной штанги, что увеличивает её удлинение и снижает подачу насоса, кроме того, для работы в боковом стволе необходима установка канатной штанги в месте наиболее интенсивного набора кривизны. Все это потребовало создания методики подбора СНУ с КШ к условиям скважины, которая была реализована в программном блоке в ПК «Автотехнолог» [10]. Программа позволяет строить профиль скважины, и дает рекомендации по месту установки канатной штанги, при этом выводится информация о контактных нагрузках и деформациях (износе) колонны НКТ от трения канатной штанги, рассчитывается оптимальная конструкция штанговой колонны и параметры работы установки, обеспечивающие необходимый дебит скважины (рисунок 9).
Расчеты, которые подтверждаются практикой применения СНУ с КШ, показывают, что применение канатной штанги снижает в 50-100 раз интенсивность износа НКТ в скважинах со сложной инклинометрией.
Рисунок 9. Подбор СНУ с КШ по параметрам скважины в ПК «Автотехнолог».
В настоящее время СНУ с КШ используются для промышленной эксплуатации более 85 скважин с боковыми стволами в компаниях: ПАО НК «ЛУКОЙЛ» (ООО «ЛУКОЙЛ-ПЕРМЬ», ООО ЛУКОЙЛ-Западная Сибирь»); ПАО НК «РОСНЕФТЬ (Саматлорнефтегаз, Самаранефтегаз, Оренбургнефть, Удмуртнефть); ООО «УК «Шешмаойл»»; «ЗАРУБЕЖНЕФТЬ»; ООО «УралОйл», кроме этого идут опытно-промышленные испытания в других нефтедобывающих компаниях России и зарубежья. На наработку канатной штанги влияют различные факторы, такие как кривизна скважины, отклонение скважины от вертикали, длина канатной штанги, наличие АСПО и др. [11], в таблице 2 представлены данные по наработке канатной штанги. Невысокие значения наработки в ряде добывающих обществ связаны с тем, что СНУ с КШ монтировались в 2017 и 2018 годах.
Необходимо отметить, что применение насосных установок с канатными штангами позволило увеличить добычу нефти из скважин с боковыми стволами малого диаметра в среднем на 2,0 – 3,5 т/сутки и увеличить среднюю наработку до отказа штанговых колонн и колонн НКТ со 180 до 500 суток.
Еще одна технология для добычи нефти из скважин с боковыми стволами малого диаметра, разработанная РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина совместно с ООО «ЛУКОЙЛ-Пермь» - это струйные насосные установки.
К преимуществам применения струйных насосов относятся:
малые габариты (длина насоса не превышает 1м при диаметре 48 мм), что позволяет использовать такое оборудование даже в очень сложных по инклинометрии боковых стволах малого диаметра;
широкий диапазон по дебиту и возможность стабильно отбирать пластовую жидкость с высоким содержанием свободного газа, плавно регулировать и поддерживать на заданном уровне забойное давление и дебит за счет регулирования давления и объема закачиваемого рабочего агента;
простота конструкции, отсутствие движущихся деталей обеспечивает высокий межремонтный период, изнашиваемая часть насоса – сопло – может быть изготовлено из износостойких материалов;
возможность исполнения насоса в виде свободно сбрасываемого агрегата, т.е. смена сопел может производиться без подъема колонны НКТ;
подача насосной установки мало зависит от вязкости (до 500 сП).
Малые диаметральные габариты позволяют использовать струйные насосы в скважинах с боковыми стволами с эксплуатационной колонной диаметром 102 мм (внутренний диаметр 89мм), с темпами набора кривизны более 20 0 на 10м.
На рисунке 10 приведена общая схема установки струйного насоса. В качестве силовой жидкости используется вода из системы ППД. Силовая жидкость подается на струйный насос по колонне НКТ, пластовая продукция поступает на устье скважины по затрубному пространству, для разобщения затрубного пространства используется пакер [12,13].
Рисунок 10. Общая схема струйной насосной установки для добычи нефти из скважин с боковыми стволами малого диаметра.
На рисунке 11 показан струйный насос, его монтаж на устье скважины и обустройство устья добывающей скважины, оборудованной установкой струйного насоса и нагнетательной скважин, вода из которой используется в качестве силовой жидкости.
в)
Рисунок 11. Оборудование для работы со струйными насосными установками:
а - устьевое оборудование со сменными штуцерами добывающей скважины; б - расходомер силовой жидкости (нагнетательная скважина); в - струйный насос перед спуском и на устье скважины.
Контроль за рабой установки струйного насоса осуществляется с помощью глубинного манометра, установленного в подпакерной зоне (на рисунке 12 показаны показания глубинного манометра во время работы установки струйного насоса), устьевых манометров и расходомера, измеряющего расход силовой жидкости. Регулирование работы установки осуществляется сменным штуцером, регулирующим расход рабочей жидкости. Сменные штуцеры размещаются в диске задвижки типа ЗД, установленной в устьевом оборудовании скважины, на которой внедряется струйная насосная установка.
Рисунок 12. Показания глубинного манометра во время работы установки струйного насоса: Т1 - время освоения скважины после ПРС; Т2 - время выхода скважины на режим Q1; Т3 - время стабильной работы в режиме Q1; Т4 - время перевода скважины на режим с подачей Q2.
Основным элементом струйного насоса является сопло и камера смешения, при этом сопло в процессе работы подвергается значительным нагрузкам (скорость истечения жидкости из сопла может превышать скорость звука), которые могут приводить к разрушению проточной части сопла. Проведенные численные исследования в среде Flow Simulation программного комплекса Solid Works позволил оптимизировать конструкцию сопла и камеры смешения. В качестве материала предложено использовать твердый стлав ВК-6. На рисунке 13 показан процесс численного моделирования напряженного состояния сопла и элементы струйного аппарата (сопло и камера смешения, выполненные из твердого сплава ВК-6).
Рисунок 13. Напряженное состояние сопла и элементы струйного аппарата, выполненные из твердого сплава ВК-6.
Для подбора установки струйного насоса так де был разработан расчетный блок «Струйный насос» в ПК «Автотехнолог», позволяющий подбирать установку по параметрам скважины.
При подборе установки струйного насоса в ПК «Автотехнолог» по данным скважины определяется (рисунок 14) [14]:
подача рабочей (эжектирующей) жидкости,
расход перекачиваемой (эжектируемой) среды,
напор струйного насоса,
мощность силового насоса,
давление силового насоса,
КПД струйного насоса,
Применение струйных установок позволило увеличить дебит (но нефти) скважин с боковыми стволами малого диаметра на 3,0 – 5,2 т/сутки, при этом стоимость оборудования таких скважин примерно в 3-4 раза ниже, чем при использовании малогабаритных установок электроприводных центробежных насосов.
Таким образом, в настоящее время в Российской Федерации разработаны уникальные новые технологии и комплексы оборудования, позволяющие эффективно эксплуатировать мало- и средне дебитные скважины с боковыми стволами малого диаметра, что в свою очередь позволяет получить дополнительную добычу нефти на месторождениях, находящихся на завершающей стадии эксплуатации и увеличить коэффициент извлечения нефти на данных месторождениях.
1. Ивановский В.Н., Деговцов А.В., Сабиров А.А., Поносов Е.А., Красноборов Д.Н. «Анализ влияния темпа набора кривизны на габаритные размеры скважинного оборудования для эксплуатации скважин с боковыми стволами» «Территория НЕФТЕГАЗ» М., «Камелот-Паблишинг». 2012 г. № 4. С. 72-74.
2. Ивановский В.Н., Деговцов А.В., Сабиров А.А., Поносов Е.А., Красноборов Д.Н. «К вопросу о создании оборудования для эксплуатации скважин с боковыми стволами». «Территория НЕФТЕГАЗ» М., «Камелот-Паблишинг». 2011 г. № 3. С. 80-82.
6. Стандарт организации «Канаты закрытой конструкции для производства канатной штанги. Технические условия», СТО-34269720-ТУ 012-2018, Волгоград.
10. Свидетельство на Программу для ЭВМ "Автотехнолог + Соль" № 2011613348.
11. Ивановский В.Н., Деговцов А.В., Сабиров А.А., Алиев Ш.А., Третьяков О.В., Мазеин И.Н. и др. «Анализ вероятности безотказной работы скважинных насосных установок с канатной штангой на месторождениях ООО «ЛУКОЙЛ - ПЕРМЬ». «Территория НЕФТЕГАЗ» М., «Камелот-Паблишинг». 2017 г. № 7-8. С. 74-80.
13. Третьяков О.В., Мазеин И.И., Усенков А.В., Меркушев С.В., Качин Е.В., Ивановский В.Н., Сабиров А.А., Деговцов, А.В., и др. «Опыт эксплуатации скважин с боковыми стволами малого диаметра с помощью струйного насоса». «Территория НЕФТЕГАЗ» М., «Камелот-Паблишинг». 2017 г. № 7-8. С. 74-80.
14. Ивановский В.Н., Сабиров А.А., Деговцов А.В., Сазонов Ю.А., Пекин С.С., Клименко К.И., Кузьмин А.В. «Подбор струйного насоса по параметрам скважины в программном комплексе «Автотехнолог». «Территория НЕФТЕГАЗ» М., «Камелот-Паблишинг». 2015 г.
№ 4. С. 26-30.
Технология бурения скважин малого диаметра с горизонтальным стволом освоена в Татнефти
Татнефть успешно внедряет технологии бурения скважин малого диаметра с горизонтальным открытым стволом. Завершается бурение 4-й скважины, которая находится в НГДУ Джалильнефть.
Татнефть успешно внедряет технологии бурения скважин малого диаметра с горизонтальным открытым стволом.
Завершается бурение 4-й скважины, которая находится в НГДУ Джалильнефть.
Другие 3 скважины малого диаметра с горизонтальным стволом пробурены:
3) и ещё одна в НГДУ Джалильнефть.
Бурение горизонтальных скважин является перспективным направлением, так как позволяет увеличить уровень добычи, коэффициент извлечения углеводородов и сократить операционные и капитальные затраты за счет уменьшения сетки бурения, а также избежать преждевременного прорыва пластовых вод.
Отличием бурения горизонтальных скважин малого диаметра от традиционных горизонтальных скважин является то, что из-под кондуктора и до проектного забоя ствол скважины бурится одним диаметром долота – 155,6 мм.
Выше продуктивного пласта крепится обсадной трубой диаметром 114 мм.
Основные риски и осложнения связаны с отложениями верхних горизонтов, характеризующихся неустойчивыми горными породами.
Для их минимизации специалистами Татнефти использованы такие современные технологии, как:
1) 1) буровой раствор с укрепляющими свойствами.
2) 2) Бурение одной компоновкой секции набора кривизны и секции стабилизации ствола скважины с контролем по телеметрии.
3) 3) Также в компоновку низа бурильной колонны в комплекс системы телеметрии включен наддолотный модуль гамма-каротажа, позволяющий определить границы залегания верейских и башкирских отложений без остановки бурения для привязочного каротажа.
Информация геонавигации во время бурения в режиме реального времени поступает по каналам сотовой связи на рабочие компьютеры специалистов геологических и технологических служб сразу 3-х центров:
3) 3) сервисное предприятие ООО «Татнефть-ЛениногорскРемСервис»
Это позволяет оперативно управлять траекторией ствола скважины и расположить горизонтальный участок в нефтенасыщенной части башкирского яруса, что подтверждается анализом выбуренного шлама на содержание углеводородов.
После достижения проектного забоя для сохранения коллекторских свойств открытого горизонтального участка ствола скважины проводится обсаживание верейских отложений эксплуатационной колонной диаметром 114 мм, оснащенной заколонным пакером.
Цементирование эксплуатационной колонны выполняется с подъемом цементного раствора до устья.
Скважины малого диаметра строятся установками меньшей мощности, менее металлоёмкой конструкции.
Вследствие этого, для установки требуются меньше глинистого раствора , других технологических жидкостей и химреагентов.
Существенно уменьшаются и энергозатраты.
В конечном итоге экономия на строительстве подобных скважин составляет 30-35 %.
Бурение скважин малого диаметра
Разбуривание скважин с небольшим диаметром по сей день пользуется спросом в различных областях.
Обычно водяные скважины типа «абиссинский колодец», отличающиеся в первую очередь своей маленькой глубиной, пробуриваются вручную, или же забиваются инструментом ударного бурения. Разработку горных выработок осуществляют с помощью портативного забивного оборудования или винтового бура. Эти приборы не занимают много места и их легко перевозить на грузовом автомобиле. Бурение - более оптимальный метод, чем забивание, поскольку при вбивании на трубу оказываются большие нагрузки, которые могут привести к её повреждению: нарушению герметичности резьбовых соединений, порче фильтра. Пробуравливание скважины под трубу небольшого диаметра даёт возможность обсыпать пустые промежутки по её краям мелким гравием, который послужит ещё одним фильтром.
Хозяину пригородного участка отлично подойдёт «абиссинский колодец», способный обеспечить его водой для основных повседневных нужд. Диаметр труб этой скважины составляет от 1/4 до 2 дюймов. Эти трубы являются и эксплуатационными, и осадными одновременно. Они могут быть изготовлены из стали или пластмассы – в зависимости от метода проходки.
Подобный источник воды, чаще всего, является временным – на время постройки дома и подготовки основной скважины. Кроме небольшого объёма скважины – «иглы» есть дополнительный существенный минус – большая степень засорённости воды. К пользователю со стоком воды попадают различные загрязнения: как химические, так и бактериологические.
Маленькие скважины предрасположены к быстрому появлению ила, также сезонному промерзанию и пересыханию. Для поднятия воды возможно только использование поверхностного насоса, уличной колонки (ручной помпы), либо насосной станции, ввиду маленького размера скважин – «игл». При выборе данной скважины необходимо знать, что её предел забора воды всего лишь 8 метров, а работа с насосом проходит весьма шумно.
Несмотря на перечисленные недочёты, бурение скважин типа «игла» обходится недорого и является неплохим временным решением для свободного доступа к воде.
Бурение маленьких скважин широко используется в гидрогеологической и инженерной разведках. Причина довольно проста – для получения информации из толщи земли не нужен большой размер проходки, ведь для анализа хватит и небольшого количества породы. Разведочные скважины создаются с большой скоростью, что позволяет не затягивать строительство и повышать производительность поиска полезных ископаемых. Благодаря скважинам небольшого диаметра структура природной среды практически не нарушается, а производственные затраты сравнительно малы.
Из всего перечисленного вытекает, что маленькие скважины не могут обеспечить постоянное снабжение водой загородного участка, и они не созданы для индивидуального комфортного проживания.
Для исправного водоснабжения пригородного дома оптимальны скважины на песок и известняк. Они намного глубже и больше по сравнению с «абиссинским колодцем». При пробуравливании песчаной или артезианской скважин большим спросом пользуется обсадная труба диаметром 13,3 см. Она имеет подходящий размер, который позволяет осуществлять необходимую подачу воды. Использование меньшего диаметра повлияет не только на уменьшение производительности скважины, но и потребует установки компактного, более дорогого насоса.
Скважина на песок имеет больший объём и требует больших затрат, чем скважина – «игла» , но вполне может обеспечить водой дачный участок с небольшой семьёй. С другой стороны, скважина на песок совсем не защищена от поверхностного загрязнения. Её фильтр-сетка очень склонен к загрязнению илом, а средний срок службы скважины составляет всего около 7-10 лет – в зависимости от частоты пользования.
Скважина на известняк способна поднимать воду с большей глубины. Массивный слой юрской глины позволяет отделить водоносный артезианский горизонт от поверхности, а также грязных грунтовых вод. Поэтому в артезианскую воду не попадают шлаки, которые обычно присутствуют в «верховодках» и нередко попадают в водоносные пески. Вода, попадающая в артезианский водоносный горизонт, на своём пути фильтруется в геологических слоях различной проницаемости, очищаясь от поверхностных загрязнений, а также опасных для человека бактерий.
Скважина на воду, какую выбрать?
Действительность такова, что далеко не все счастливые владельцы собственных земельных участков, будь то небольшая дача или крупное загородное владение, могут похвастаться центральным водоснабжением. Можно, конечно, привыкнуть и к таким условиям. Однако большинство выбирает обустройство автономного водопровода. Для этого потребуется пробурить на участке скважину. В данной статье мы расскажем вам о видах скважин на воду и какой лучше насос для скважины покупать.
Прежде чем приступить к бурению, необходимо выяснить, какие виды скважин бывают, и какой их них Вам подойдет. Каждый вид скважины имеет свои преимущества и особенности. При выборе скважины необходимо учитывать множество условий, в числе которых: требования к качеству воды, условия размещения, глубина пролегания источника, и другие. Все скважины делятся на три типа: фильтровая, артезианская и абиссинская.
Как выбрать тип скважины?
Выбор того или иного типа скважины зависит от потребностей конкретного заказчика. Так, для водоснабжения большого коттеджа потребуется несколько иная скважина, нежели для обеспечения комфортного проживания в небольшом дачном домике. Средний объем водопотребления и рассчитанный на его удовлетворение бюджет – вот основные факторы, влияющие на выбор вида и способа организации скважины на воду.
Первый тип это фильтровая скважина
Фильтровая скважина Фильтровая скважинаФильтровая скважина или скважина на песок это один из самых распространенных видов скважин на сегодня. Данная скважина представляет собой пластиковую или стальную трубу диаметром около 120 миллиметров, которая опущена до водоупорного слоя на 10, 30 или 40 метров. При этом фильтр на данной трубе находиться в слое (водоносном) из песка. А на верхний уровень фильтра, находящийся в скважине, опускается специальный погружной насос, предназначенный для забора воды. Главное достоинство скважины на песок - это приемлемое соотношение производительности (один кубический метр в час) и стоимости скважины. Однако, несмотря на это есть все же один недостаток – это качество воды, которое не всегда оставляет желать лучшего, если скважина находиться на сравнительно небольшой высоте, а стоимость данной скважины при этом пропорционально возрастает, относительно глубине бурения.
Для данной скважины идеально подходят скважинные насосы IBO, Джемикс, MAXPUMP, Водолей
Фильтрованная скважина подойдет не только в тех случаях, когда в более глубоких источниках воды нет необходимости, но и когда они полностью отсутствуют. Поэтому для поставки воды наиболее эффективными будут насосы поверхностного типа. Если глубина скважины отличается большими параметрами, то вместо поверхностных насосов необходимо использовать насосы погружного типа. Подобные устройства более требовательны к внешним условиям. Во-первых, они всегда должны находиться под водой. В противном случае их ждет скорая поломка. Во-вторых, механизм должен иметь автоматическую защиту, которая обеспечит его отключение, если он окажется вне воды. Заниматься обустройством фильтровой скважины можно только в том случае, если Вы сможете обеспечить все необходимые условия.
ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ ФИЛЬТРОВОЙ СКВАЖИНЫ
Прежде чем осуществлять бурение фильтровой скважины, необходимо учесть ее преимущества и недостатки.
Преимущества:
- Первым и одним из важнейших преимуществ фильтровой скважины является скорость бурения и обустройства. Весь процесс реально осуществить за несколько часов.
- Стоимость обустройства скважины данного типа невысока, за счет чего ею может обзавестись любой желающий. Доступная цена обусловлена невысоким уровнем ее глубины.
- Используемая для бурения и обустройства техника не занимает много места, поэтому фильтровую скважину без труда можно пробурить на территории жилого дома, а не рядом с ним.
Недостатки:
- Срок годности фильтровой скважины гораздо ниже, чем у скважин другого типа.
- Скважина обеспечивает меньшим объемом воды, чем другие скважины.
- Чистота и долговечность скважины напрямую зависит от частоты ее использования. Чем чаще она используется, тем дольше она прослужит.
- Грунтовые условия влияют на качество скважины. Лучше всего, если в воде будет присутствовать гравий в крупных фракциях - он обеспечит меньшую скорость загрязнения фильтров.
Большинство минусов можно решить при соблюдении необходимых правил. Поэтому фильтровая скважина является отличным решением для людей, которым подойдет вода любого качества.
Второй тип это артезианская скважина на воду
артезианская скважина артезианская скважинаАртезианская скважина - это скважина, которая подает артезианскую воду. Артезианские воды (от назв. Франц. Провинции Артуа, где эти воды издавна использовались) - подземные воды, заключенные между водоупорными слоями в водоносных пластах горных пород и находящиеся под гидравлическим давлением. Залегают главным образом в доантропогенных отложениях, в пределах крупных геологических структур, образуя артезианские бассейны. Если пробурить скважину, которая достигнет водоносного пласта, вода самотеком поднимется на поверхность и даже может начать выливаться фонтаном. Лишь относительно малая доля такой воды выходит на поверхность в виде тихих ключей, горных ручейков или бурных пароводяных фонтанов - гейзеров. Основные же массы ее тысячелетиями накапливаются в невидимых кладовых, стиснутые между водоупорными слоями, пока не откроется где-нибудь свободный выход или не выпустит их на простор дерзкое вмешательство человека. Верхний предел подземных вод проходит на различных глубинах - от нескольких метров до нескольких десятков и сотен метров. Как правило, в подземных водах очень слабо представлены микроорганизмы, а содержание болезнетворных бактерий практически исключено. Подземные воды используются в первую очередь для питьевых целей, потому что, как правило, они не требуют специальной очистки, а в ряде случаев и обеззараживания. Кроме того, артезианская вода свободна от радионуклидов, нитратов и нитритов, других вредных соединений, что делает ее особенно ценной для человека.
Артезианская скважина считается наиболее надежным источником добычи высококачественной воды. Он предполагает использование вод, расположенных на глубине от 40 до 200 метров. За счет своей глубины, в воду не попадают вредные элементы, поэтому она является полностью экологически чистой.
Для данной скважины идеально подходят скважинные насосы IBO, Джемикс, MAXPUMP, Водолей.
ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ АРТЕЗИАНСКОЙ СКВАЖИНЫ
Несмотря на огромное количество затраченных сил и ресурсов, популярность артезианских скважин постоянно растет. Тем не менее, прежде чем приступать к ее обустройству, или же сразу отказывать, следует рассмотреть все преимущества и недостатки такой скважины.
Преимущества:
- Пожалуй, одним из основных преимуществ глубокой скважины является ее долговечность. Артезианскую скважину можно использовать не менее 50 лет без возникновения каких-либо поломок.
- Вода будет поставляться постоянно в необходимом объеме.
- Высокое качество добываемой воды, за счет которого ее можно использовать в абсолютно любых целях, включая оздоровительные.
- Отсутствие необходимости в обустройстве дополнительными очистительными фильтрами.
- Уверенность в отсутствии химически вредных веществ.
Недостатки:
- Высокая стоимость обустройства в сравнении с другими источниками водоснабжения.
- В состав воды из скважин могут входить соли и минералы, предназначенные для лечения. Употреблять такую воду регулярно не рекомендуется, иначе организм может перестать воспринимать ее лечебные свойства.
- Необходимость большого количество документов, без которых бурение и использование скважины невозможно.
При желании и наличии средств все имеющиеся недостатки можно легко решить. Кроме того, преимущества водозаборных скважины более существенны, чем недостатки.
Читайте также: