Буріння похило-спрямоване: переваги і недоліки

В останні роки будівництво виходить із затяжної кризи, кількість споруджуваних будинків, виробничих комплексів, доріг, інших споруд інфраструктури збільшується. Відповідно, стають все більш затребуваними високотехнологічні інженерні методики, що дозволяють знизити витрати часу і праці.

Загальні відомості

До таких належить буріння похило-спрямоване. Відомо, що свердловини бувають як вертикальні (стандартні), так і похилі. Причому необхідну для цього відхилення від вертикалі / горизонталі невелика: всього 2 градуси при стандартному бурінні, більше 6 градусів при глибокому бурінні (артезіанські свердловини, видобуток нафти або газу).

Природно, що наявність даного відхилення може бути обумовлено не тільки штучними, а й цілком природними причинами. Вони діляться на кілька груп (геологічних, технічних, технологічних). Якщо знати про всі ці фактори досконально, можна з високою точністю управляти положенням свердловини в просторі.

Відповідно, під штучним відхиленням розуміється будь-яке «викривлення» каналу свердловини, яке було задумано спочатку. Важливо розуміти, що буріння похило направлене на увазі строгий контроль напрямку руху бура на всьому протязі виконання роботи.

Особливості буріння нафтогазових свердловин

Особливо багато складнощів доставляє подібна робота в аспекті нафтогазової промисловості. Там похиле буріння доводиться здійснювати, користуючись спеціальними напрямними профілями. Важливо також пам`ятати, що верхній шурф завжди (!) Робиться строго вертикальним, а відхилення починається на нижніх горизонтах, в запланованому азимут.

Особливо часто похиле буріння використовується не при розробці родовищ, а тільки при їх розвідці. Значно дешевше перевірити наявність «маркерів», зробивши досить тривалий похилий шурф, ніж відразу намагатися пробурити породу на достатню глибину вертикально.

Як взагалі здійснюється похило-направлене буріння? Технологія порівняно проста: спершу пробивається основний шурф, потім, за допомогою викривляється пристроїв, до потрібного місця підводять похило або горизонтально спрямований бур, яким вже і проробляють додаткову шахту. Щоб точно витримувати заданий проектом напрямок, необхідно використовувати «маркери», вони ж маяки. У багатьох випадках застосовують спеціальні камери, які дозволяють візуалізувати процес буріння.

важливі примітки

Потрібно відзначити, що в деяких випадках робити подібні свердловини змушують особливості геологічних порід. Так, іноді буває дешевше провести шурф над місцем залягання якоїсь твердої магматичної породи, ніж пробивати її.

Також відзначимо, що буріння похило-спрямоване на увазі собою і пробиття строго горизонтальних шурфів. Всі свердловини, одержувані цим методом, діляться на одно- і багатозабійного. В останньому випадку від основного стовбура відходять кілька відводків. Подібний метод буріння в нафтогазовій промисловості широко використовується в наступних випадках:

• При розтині нафто- або газоносних пластів, які залягають між паралельними скидами.
• Якщо виявилося, що розробляється пласт різко змінює свій напрямок.
• У разі коли нафтоносні або газоносні горизонти лежать під соляними куполами (через складнощі буріння через останні).
• Коли необхідно обійти зони обвалів в шахтах.
• Похиле (горизонтальне, особливо) буріння незамінне, якщо продуктивний пласт залягає під якимось водоймою або на морському дні, під житловими кварталами або окремо розташованими будівлями.
• На бурових естакадах і платформах, розташованих безпосередньо в море, в 90% випадків використовується саме цей метод проводки шурфів.
• Крім того, похило-направлене буріння незамінне, якщо потрібно провести багатозабійного свердловину в місцевості з сильно пересіченим рельєфом (яри, пагорби і т. Д.).

Аналогічний спосіб незамінний, якщо з якихось причин (обвал, зсув тектонічної породи) ствол шахти змістився в бік, а тому виникла потреба обійти проблемне місце. Також це робиться, якщо необхідно взяти кернових пробу з основного стовбура, так як іншими способами зробити це неможливо.

Також похило направлене буріння застосовується, коли потрібно швидко загасити загорівся з якихось причин свердловину, а також в тих випадках, коли нижню частину шурфу потрібно розширити за експлуатаційними міркувань. Аналогічним способом збільшують дренажну поверхню в старих свердловинах, коли потрібно підняти обсяги видобутку.

Таке практикується, коли заздалегідь відомо, що родовище не відноситься до категорії багатих, але потрібно швидко його «видоїти». Тоді застосовується «кущова» буріння, з багаторазовим і множинним відведенням від основного шурфу побічних. Якщо в цьому випадку скористатися стандартними методами, то віддача від родовища буде невисокою, і свердловина швидко вичерпається.

Методом похило-спрямованого буріння пробиваються первинні шурфи через вугільні пасти, так як в цій ситуації їх попередньо потрібно звільняти від можливих газових кишень. Якщо цього не зробити, висока ймовірність займання і навіть вибуху вже під час експлуатації свердловини.

Відео: Метод Горизонтально-направленого буріння. ЕвроТелеком

Для пробиття шурфу у всіх випадках використовуються забійні двигуни (турбобури, зрідка - електробури, гвинтові двигуни). Метод буріння - роторний.

Основні методи

Основним методом (як у нас, так і за кордоном) є динамічне використання особливостей рельєфу місцевості. І це зрозуміло, тому що ідеально рівні рівнини і степи бувають далеко не скрізь.

Як правило, за зразок беруться типові траси (профілі), які будуються заздалегідь, причому для цього використовуються методи математичного моделювання. Важливо зауважити, що «типовий» метод можна застосовувати тільки (!) На вже родовищах, всі особливості яких вже давно відомі. Особливість цього способу - кривизною місцевості не намагаються керувати, а підлаштовуються під неї. На жаль, але при цьому проявляється суттєвий недолік, що виражається в помітному подорожчанні буріння.

У проектному профілі в обов`язковому порядку зазначаються місця з максимальним ступенем викривлення, так як без цих даних складати готовий проект недоцільно. За проектування в цьому випадку відповідає підготовлений інженер по похило-направленого буріння.

Як змінити вигляд бурильної установки для коригування вигину свердловини

Найбільш поширений спосіб, коли мова заходить про управління вигином шурфу безпосередньо під час його пробиття. Метод гарний тим, що не доводиться використовувати спеціальне обладнання. Його недолік полягає в сильному обмеження режимів прискореного буріння.

Використання штучних отклонітелей

Для робіт такого типу використовуються викривлені перевідники, ніпелі ексцентричного типу, клини, інші відхиляють пристрою. Всі пристосування підбираються індивідуально, залежно від конкретної ситуації і типу рельєфу місцевості.

кущова різновид

Важливим методом похило-спрямованого буріння є кущова пробиття шурфів. При цьому початок всіх шурфів знаходиться в одній точці, а кінцеві ділянки - там, куди йдуть пласти виявлених родовищ.

Спосіб хороший тим, що дозволяє помітно знизити обсяг монтажних робіт на ділянці, значно скоротити кількість необхідних ліній комунікацій, в тому числі доріг до ділянок, де виконуються роботи, зменшується потреба в лініях водопроводу і електропостачання. Такий тип буріння вперше був випробуваний в СРСР, точніше, в Азербайджані, при проведенні монтажних робіт на острові Артем.

До основних недоліків відноситься важливість недопущення перетину усть шахт. Крім того, доводиться вимушено консервувати вже працюють на часі вторинного буріння шурфи, так як цього вимагають правила протипожежної безпеки. Нарешті, величезним недоліком кущових шурфів є складність їх подальшого обслуговування та ремонту, а в морських умовах буває вкрай непросто усунути прориви.

Відео: ПодземБурСтрой Метод кривих

В яких умовах використовується кущова буріння?

Так в яких випадках використовується кущова похило направлене горизонтальне буріння? Причини його застосування підрозділяються на наступні групи:

• Техногенні - буріння під будівлями, в тому числі житловими, іншими технічними спорудами.
• Технологічні - коли є ймовірність, що при розробці стандартної свердловини буде порушена експлуатація вже наявних шурфів. Кущовий метод в цьому плані не такий «травмує».
• Геологічні - коли корисні копалини залягають нерівномірними пластами, на різних горизонтах. В цьому випадку установки похило спрямованого буріння є єдиним варіантом, коли потрібно в найкоротші терміни налагодити видобуток, не витрачаючи на це феноменальні обсяги коштів.
• Орографічні - найбільш часта група причин, що включають необхідність розтину родовища, що знаходиться під поверхнею моря, озера, в разі сильно пересіченій місцевості, а також при прокладанні шурфів від заснування морських платформ, а також естакад.
• Кліматичні. В останні роки в багатьох районах Крайньої Півночі спостерігається стійка тенденція до танення багаторічної мерзлоти, через що фахівці просто змушені вдаватися саме до кущових способу буріння. Інші методи чреваті обваленням просвіту свердловини.

Зауважимо, що максимальний ефект від експлуатації кущових свердловин спостерігається в умовах болотистих, часто затоплюваних місцевостей. Важливо відзначити, що в разі похилого бурінні під поверхнею водойм вкрай важлива наявність досвідченого персоналу, здатного належним чином користуватися навігаційним обладнанням, без якого пробиття шурфу в настільки специфічних умовах стає неможливим.

Таким чином, роботу по похило-направленого буріння обов`язково повинні передбачати пошук технічно підкованих, освічених кадрів.

Важливі особливості методу

Об`ємно кущі схожі на піраміди або конуси, величина яких, як можна зрозуміти, залежить від розмірів і «розмитості» розроблюваних родовищ. Відповідно, кількість пробиваються шурфів визначається технічними можливостями. Дуже важливо розуміти, що до визначення розмірів куща слід ставитися максимально відповідально, так як від цього показника залежить площа відчужуваної території.

Особливо велике значення це має при розробці шурфів в межах населеного пункту. Велику роль в експлуатації готової свердловини грає розташування гирл свердловин. Тож не дивно, що саме похило направлене буріння газопроводів в останні 15-20 років стало основним методом, широко використовуваним на практиці.

Позитивні ефекти кущового буріння

У загальному і цілому даний метод значно скорочує витрати на організацію видобутку корисних копалин або спорудження промислових споруд, сприяє обсягом автоматизації всіх виробничих операцій і процесів. Що ще важливіше, такий підхід сприятиме збереженню навколишнього середовища, зводячи до мінімуму вплив на природу.

Справа в тому, що при здійсненні кущового буріння стає цілком реально повністю збирати відходи буріння, не допускаючи їх потрапляння в грунтові води, а також зменшує ймовірність зниження рівня останніх. Це часто спостерігається при стандартному бурінні, так як при цьому спостерігається руйнування водоносних горизонтів.

Один кущ містить мінімум дві свердловини. Як правило, нафтовики в нашій країні практикують групування шурфів по 18-24 штуки, але в деяких випадках їх кількість перевалює за 30. Втім, це далеко не рекорд, тому що в зарубіжній практиці бувають випадки, коли від однієї шахти могло відходити по 60 « відростків ». Зокрема, сумнозвісна компанія ВР пробурила на маленькому насипному острові 60 60 м… відразу 68 шурфів. Це дозволило різко збільшити обсяг нафти, що отримується з одного родовища.

Так що буріння похило спрямованих та горизонтальних свердловин в умовах сучасної економіки надзвичайно затребуваним саме через збереження матеріальних і грошових ресурсів.

Багатозабійного тип буріння

В даний час, у зв`язку з виснаженням багатьох старих родовищ, єдиним надійним способом отримання корисних копалин є використання прогресивних методів видобутку, до числа яких належить багатозабійного буріння. При цьому з основного шурфу на певній глибині виводять відразу кілька нових «відростків». Через це значно зростає площа свердловини в продуктивному горизонті, збільшуються обсяги видобутку корисних копалин. Крім того, одночасно можна скоротити обсяги буріння в верхніх, непродуктивних горизонтах.

На території нашої країни перша свердловина такого типу була пробурена в 1953 році, в Башкирії. Але шурф, що проходив безпосередньо в товщі пласта, змогли зробити тільки в кінці 50-х років. Сталося це в Самарській області. Відразу ж було виявлено, що добова віддача таких свердловин приблизно на 40% вище, ніж у кернів, зроблених стандартним, вертикальним методом.

Саме тоді в нашій країні почало розвиватися похило-направлене буріння. Навчання за цією спеціальністю впроваджувалося у всіх технічних інститутах країни.

Якщо використаний багатозабійного метод, загальна протяжність шурфу в пласті значно збільшується, зростає зона дренування і фільтрації. Це сприяє не тільки збільшенню віддачі від свердловини, а й підвищує якість одержуваного в ході її експлуатації продукту. Такого роду шурфи поділяються на такі різновиди:

• Похилі, розгалуженого типу.
• Горизонтально розгалужені.
• Шурфи радіально спрямовані.

В останньому випадку похило-направлене буріння (горизонтально направлене буріння) застосовують при складному рельєфі місцевості і нерівномірної концентрації горизонтів вироблення. Цей метод дозволяє (при мінімізації витрат) максимально збільшити обсяги видобутку корисних копалин.

Характеристики багатозабійного шурфів

Як неважко здогадатися, похило-розгалужені шурфи складаються з основного стовбура шахти і відходять від них дочірніх відростків, розташованих в різних площинах. Власне горизонтально-спрямований тип є різновидом тільки що описаного виду. Єдина відмінність - від основного стовбура «відростки» відходять в строго горизонтальній площині, під кутом в 90 градусів.

Відповідно, у радіальних шурфів основний стовбур також йде строго вертикально, а додаткові - по колу, тобто в радіальному напрямку. В останні роки розгалужені свердловини вважаються дуже перспективним напрямком буріння, так як їх використання в промислових масштабах дозволяє вирішувати багато питань, що виникають в аспекті освоєння підземних надр:

• Максимально ефективна вироблення нафтових родовищ з нерівномірним розташуванням горизонтів. В цьому випадку вертикально спрямоване буріння економічно недоцільно, так як кінцевий обсяг витрат виходить занадто великою.
• Буріння похило направлене дозволяє значно скоротити кількість використовуваних свердловин. Це зумовлює зменшення витрат на проведення робіт, а також дозволяє мінімізувати вплив на навколишнє середовище.
• При видобутку дуже вузьких сортів нафти, які відкачують на гранично великих глибинах.
• Цей же спосіб застосовується, коли необхідно побудувати геотермальну станцію, що використовує енергію підземних гарячих вод.

Таким чином, буріння похило-спрямованих свердловин ­-- методика, широко поширена в сучасній нафтогазової промисловості і будівельної галузі.