Колонковое бурение скважин технология: Колонковое бурение нефтяных скважин

Колонковое бурение нефтяных скважин

Колонковое бурение скважин — это одна из технологий, которая определяет ровное вырезание скважины в породе с помощью острых резцов, установленных на специализированной трубе. Ее отличием от стандартного бурения является использование особого бура с нарезными краями, которые лишь вырезает по краям породу, сохраняя ее внутренние и внешние края цельными. Также такое колонковое бурение проходит по быстрому способу, скорость которого в разы превосходит классический метод  с разрушительным действием окружающей породы.

Образованный керн в дальнейшем изымается. Это один из эффективных способов для определения состава твердой породы на конкретном участке.

Особенности данной технологии

Бурение колонковым способом  проходит с помощью полой трубы, окончание которой имеет острые зубья. Они могут иметь алмазное покрытие для более твердых пород. Придаваемым давлением острые резцы по краям трубы врезаются в участок породы для нефтяного бурения и проводят ее разрезание, углубляясь все больше.

Внутренняя часть керна остается внутри полости, после чего изымается.

Создание нефтяных или других скважин может также проводится и другими типами коронок:

• Вольфрамитовые коронки;
• Алмазные коронки;
• Стальные коронки.

Выделяют следующие преимущества  бурения нефтяных и других скважин колонковым методом:

• В процессе создания нефтяных и других типов скважин сохраняется целостность керна и боковых зон породы. В дальнейшем ее можно извлекать для научного исследования;
• Создание нефтяных и других скважин может проводиться под различным углом, независимо от уровня твердости породы и ее физического состава. Для более плотных участков используется подмывание водой или раствором из глины;
• Технология подразумевает наличие глубоких, но небольших в диаметре скважин;
• Относительная доступность данного способа, а также легкий вес основной конструкции для создания нефтяных скважин.

Технология колонкового бурения скважин

Технология такого процесса подразумевает использования нескольких типов оборудования. Их отличие составляет в потенциальной мощности и типе передвижного кузова. Например, передвижной гусеничный транспорт с установленной системой будет иметь преимущество на участках с мягкой породой.

Важно учесть, что создание нефтяных месторождений должно проходить при высоких оборотах механизма, так как сама коронка имеет риск быстрого износа. Это эффективный способ для создания глубоких скважин.

Процесс промывки самой коронки, что предотвращает ее нагревание, обеспечивается водой или раствором из глины. Обычно, возле самой буровой установки и насоса установлен отдельный небольшой резервуар для хранения промывочной жидкости.

Такая технология в данном случае ведется при помощи колонковой трубы, коронки и буровой трубы, что проходит через весь участок породы. Сальник на поверхности приводит в действие механизм промывки системы.

Бурение колонковым способом требует наличия определенного списка оборудования:

1. Снаряды колонковые. Они существуют двух основных типов: с тонкими простенками и стандартные. Первые применяются для горизонтального бурения любых типов пород, в то время как вторые – для вертикального и незначительного уклона при горизонтальном создании скважин.
2. Колонковое бурение подразумевает наличие обсадной трубы, диаметр которой определяется габаритами самой коронки. Она эксплуатируется для сохранности боковых простенков.
3. Сальники, что используются для промывки всего механизма бурения.
4. Технология бурения твердых или рыхлых пород часто не обходится без наличия коронок с алмазными наконечниками.

Колонковое бурение скважин  начинается с этапа формирования площадки. Для этого устанавливается насосное оборудование, которое будет проводить этап создания нефтяных или других типов скважин. Рядом с наносом рациональнее сформировать соответствующую яму для закачки промывочной жидкости. Такой способ позволит не использовать дополнительно резервуар с водой или глиняным раствором.

Колонковое создание скважин  может требовать замены основной коронки прямо во время бурения. Для этого трубу вынимают и производят быстрый монтаж новой коронки. Дополнительные остановки могут потребоваться, когда керн заполнит всю буровую трубу (специальный желонок). После этого его также извлекают и по нему определяют уровень пробуренной глубины.

Колонковое создание нефтяных скважин может проводиться, как с водянистой промывкой, так и со специальным указанным выше глиняным раствором. В некоторых случаях возможно применение воздуха под высоким давлением. Однако это актуально в том случае, если сама порода на любой из глубин не содержит воды. Технология применения глиняного раствора актуальна для пород, которые имеют мягкую структуру, и существует риск их преждевременного обвала.

Также может применяться и другой способ укрепления – обсадочный трубы. Они также указывались выше. Дело в том, что существуют слишком мягкие породы и участки на больших глубинах, промытые проточным течением вод. Чтобы избежать риска их обвала, используется установка стальной трубы по контуру (или трубы из другого материала, имеющего устойчивые характеристики к механическому, химическому воздействию). Бурение нефтяных скважин подразумевает применение любой технологии, описанной выше, исходя из геологических требований.

Колонковое бурение на больших глубинах (более нескольких сотен метров) подразумевает использование трубы с автоматическим механизмом – подъемником, который производит поднятие керна на поверхность земли.

Также колонковый метод может проводиться «на сухую», без применения жидкости или глиняного раствора для промывки породы. Это исключает необходимость подключения насосной станции и применения резервуара с водой, но замедляет процесс создания нефтяных и других скважин за счет быстрого износа коронки.

Характеристики алмазного бурения

Читайте также:

« Морское глубоководное бурение нефтяных скважин

Назначение и классификация буровых долот »

Технология колонкового бурения скважин (способ)

Содержание   

1. Область применения и особенности
   1. Принцип и технология работы
   2. Оборудование для колонкового бурения
2. Какие этапы и нюансы колонкового бурения?
   1. Как применяется технология колонкового бурения скважин? (видео)

Колонковое бурение скважин представляет собой весьма популярный способ проделывания скважинных отверстий. В отличие от стандартных полнопроходных долот (чаще всего используют долот PDC), коронками пользуются более точечно. Они не разрушают породу по всему периметру, а вырезают ее с помощью давления по радиусу рабочего инструмента.

Алмазная коронка для колонкового бурения скважин больших габаритов

Такая технология дает бурильщикам много интересных преимуществ, о которых сейчас и пойдет речь в данной статье.

1 Область применения и особенности

Данный способ характеризуется тем, что грунт разрушается по кругу, очерчивая контуры диаметра будущей скважины. Когда осуществляется бурение колонками, внутренняя часть отверстия остаётся целой. Этот керн в последующем извлекается на поверхность.

Давление на грунт идет с помощью специальных коронок — пустотелых цилиндров со специальными резцами на одной из сторон. Эти резцы и выполняют основную работу по бурению. Они вгрызаются в породу, в то время как пустотелая часть попросту заполняется грунтом, что отсекается от общей матрицы.

Стоит заметить, что с помощью колонкового бурения можно разрабатывать не только горные породы, но и выполнять бурение на строительстве. Например, алмазные способы бурения коронками применяются для создания отверстий в монолитных железобетонных конструкциях. Более того, этот способ на стройке считается самым приоритетным.

Станок колонкового бурения устанавливается там, где необходимо проведение разведывательных работ. Он предназначен для получения цельных пород.

Такой способ идеален для проведения анализа структуры и свойства почвы, так как исследователям необходимо всего лишь извлечь грунтовый цилиндр из рабочей колонки.

Рассматриваемый способ обладает следующими особенностями:

к меню ↑

1.1 Принцип и технология работы

Технология колонкового бурения применяется для исследовательских работ. Для этих целей подойдёт классические автомобильные шасси на которое устанавливают бурильную установку, но на сложных рельефах могут использоваться и специальные машины. Например, устройства на гусеничном приводе или даже специальные системы, которые используют исключительно для бурения.

Станок колонкового бурения работает на высоких оборотах с момента запуска и до завершения технологического процесса. Это обусловливает тот факт, что колонки для скважины быстро изнашиваются под воздействием высоких нагрузок. Впрочем, скорость вращения можно регулировать, например, если надо пройти участок с мягкими породами, что склонны к осыпанию.

Читайте также: про бурение скважин под сваи фундамента — описание технологии.

Для продления её жизнеспособности применяются специальные устройства, которые снижают вибрационные действия. Колонковый способ предполагает обязательную процедуру промывки. Буровой станок колонкового бурения использует для этих целей воду или специальные растворы, которые способствуют защите скважины от разрушений и обвалов.

Алмазное устройство осуществляет бурение только по краю. Внутренняя порода заполняет ствол шнека и поднимается на поверхность. Колонковый способ предполагает, что все используемые в работе инструменты соответствуют соосности формируемой скважины.

Буровой станок колонкового бурения способен работать с высокопрочными породами. Более того, в таких условиях он даже производительнее стандартных матричных или шарошечных долот, так как прилагает меньше усилий для разработки аккуратных отверстий в грунте.

Установки для колонкового бурения на автомобильном шасси

Для этих целей необходим специальный твердосплавный инструмент. Алмазное породоразрушающее устройство подлежит замене или восстановлению в случае потери своих физических кондиций. Новую коронку перед использованием следует обработать бурильным долотом. В некоторых случаях достаточно просто заменить кольцо с резцами на коронке.

После того, как механизмы бурового станка колонкового бурения выполнили свою миссию, в работу включаются шнековые машины, которые завершают процесс бурения скважины.
к меню ↑

1.2 Оборудование для колонкового бурения

Как вы сами понимаете, в работе придется применять различного рода оборудование. Для данного вида работ применяют следующий инструмент:

• Колонковые снаряды, которые бывают стандартными и тонкостенными. Первые рассчитаны на вертикальные работы вниз и вверх по горизонту, а также для горизонтального бурения до 45 градусов. Вторые используются исключительно для горизонтального бурения.
• Алмазные коронки представляют собой породоразрушающий инструмент, которым оборудуется буровая установка для колонкового бурения. Эти устройства с одинаковым успехом справляются и с твердыми, и с рыхлыми породами.
• Штанги и стальные обсадные трубы, которые необходимы для формирования прочной внутренней поверхности скважины.
• Переходники применяются для стыкования резьбовых соединений, в том числе на буровых штангах, комплектующих, промывочных сальниках, вращателях.
• Промывочные сальники пробки, которые обеспечивают подъём керна из скважины.
• Колонковые долота служат для углубления скважинного отверстия.

к меню ↑

2 Какие этапы и нюансы колонкового бурения?

Теперь рассмотрим непосредственно технологию бурения, так как в ней тоже есть свои нюансы. На них стоит обратить внимание в обязательном порядке.

Применение технологии колонкового бурения

Буровая установка для колонкового бурения в ходе работы выполняет следующие этапы:

• Подготовка поверхности, где будет производиться монтаж установки.
• Формирование ям в грунте в непосредственной близости от площадки для закачки промывочного раствора. После этих работ начинается процесс бурения скважин.
• Бурение, когда буровой снаряд вращается и проникает в почву. Параллельно с этим процессом в отверстие подаётся промывочная жидкость: вода или специальный раствор.
• Наполнение трубы керном. Периодически шнек необходимо извлекать на поверхность, по керну можно без труда определить глубину сформированного отверстия.

Первые два этапа выполняются скорее рабочим персоналом. Последние же два — это уже использование непосредственно бурильной системы колонковой разработки.

При работе необходимо обращать внимание на следующие нюансы:

• Бурение скважин для воды следует производить с промывкой. Воду применяют там, где присутствует устойчивый грунт. Когда обрабатывается песчаная порода, то для промывки применяется специальный раствор, который укрепляет скважину. Для этих целей подходит жидкое стекло или глинистая масса.
• Вместо промывочного раствора может применяться воздух, который поступает в скважину по колонковой трубе.
• Когда работа ведётся на неустойчивом грунте, то применение промывочных жидкостей неэффективно. Укрепление скважин производят обсадными трубами.
• Частота вращения бурового снаряда регулируется в зависимости от прочности грунта.
• Если работы ведутся в слоях твердых пород, то установка обсадных труб производится на заключительном этапе бурения.

к меню ↑

2.1 Как применяется технология колонкового бурения скважин? (видео)

 Главная страница » Виды бурения

Знакомство с колонковым бурением

Древние египтяне, возможно, наиболее известны своими иероглифами, пирамидами и сфинксами, но их достижения не ограничиваются письменностью, строительством и искусством — они также были пионерами буровой промышленности! Древние египтяне изобрели колонковое бурение, которое восходит к 3000 г. до н.э. и используется до сих пор. В этой статье мы расскажем о двух основных типах сердцевины и о том, как они работают, а также о наиболее распространенных приложениях для каждого из них.

 

ТИПЫ КОЛОННОВОГО КАНАЛА

Существует два основных типа колонкового бурения: бурение твердым керном и бурение мягким керном. Это относится к типу литологии, для которого подходит каждый метод. Мягкий керн используется при отборе керна из рыхлого материала и может достигать глубины 500 футов (или более, но это то, что типично для проектов в области охраны окружающей среды).

Жесткий керн используется, когда недра состоят из материалов, таких же твердых или более твердых, чем песчаник. С помощью этого типа бурения можно достичь гораздо больших глубин; при телескопировании высота 5000 футов не редкость.

КАК РАБОТАЕТ КОЛОНКОВОЕ БУРЕНИЕ

Мягкое бурение  используется система перфоратора. Это предполагает использование двух бочек, одна из которых вложена в другую. Внутренний ствол выдвигается вперед, чтобы захватить образец керна, затем внешний ствол выдвигается, чтобы обеспечить обсадную трубу, чтобы отверстие не схлопывалось. Этот метод защищает целостность образца от воздуха или жидкости, используемой при перемещении внешнего цилиндра.

Жесткий керн  также использует два вложенных ствола, но внешний ствол выдвигается перед внутренним стволом. Это означает, что образец промывается буровым раствором или воздухом, но, поскольку образец керна представляет собой полноценную породу, нет опасности его нарушения или загрязнения. Твердый керн иногда называют алмазным керном, поскольку буровые долота с небольшими внедренными алмазами используются в сложных литологических условиях для прорезания горных пород.

 

ПРИМЕНЕНИЕ ДЛЯ КОЛОНКОВОГО БУРЕНИЯ

Бурение керна — твердого или мягкого — используется, когда важно увидеть и определить геологические образования.

Мягкое бурение может непрерывно проходить сквозь прослои глины и песка. В полученном образце выделяются различные формации, и консультанты могут точно определить, на какую глубину необходимо установить обсадную колонну, чтобы изолировать загрязнения и избежать возможного перекрестного загрязнения.

Жесткий керн используется в экологических проектах по очень похожей причине — для выявления трещин в геологии и определения того, где и как загрязняющие вещества могут распространяться в недрах. Однако его также можно использовать в проектах разведочной добычи, чтобы определить, насколько глубоко и в каком направлении следует бурить руду или минералы.

 

КОГДА ИСПОЛЬЗОВАТЬ КОРОНКОВОЕ БУРЕНИЕ

Бурение керна — это технология, которую следует использовать, когда ваш проект требует четкого определения геологических формаций. В то время как другие технологии бурения могут предоставлять данные о недрах, некоторые из них, такие как буровой вращатель, например, потенциально могут пропустить тонкий 3-дюймовый слой. В проектах с огромными ценниками и небольшим пространством для ошибок вы не можете позволить себе игнорировать эти данные. Несмотря на то, что бурение колонковым долотом добавляет к процессу дополнительный этап, четкое представление о пластах в конечном итоге сэкономит много времени, денег и избавит от головной боли в долгосрочной перспективе.

 

РЕСУРСЫ И МЕСТА КОЛОНКОВОГО БУРЕНИЯ

• Национальные офисы
• Почему выбирают алмазное колонковое бурение?
• Вращательное колонковое бурение

Если вы хотите узнать больше о технологиях бурения, изучения площадок или восстановления, зарегистрируйтесь в нашем списке приглашенных на вебинар. Мы предлагаем презентации для всех, от консультантов, только начинающих свою карьеру, до опытных профессионалов, интересующихся глубоким техническим содержанием.

ЗАРЕГИСТРИРОВАТЬСЯ ДЛЯ ПРИГЛАШЕНИЯ НА ВЕБИНАР >>

 

ОБ АВТОРАХ

МАЙК МОТТ​

Operations Manager
[email protected]

Mike Mottet, менеджер по охране окружающей среды. Тридцать девять лет назад он собрал чемоданы и переехал в Калифорнию со Среднего Запада. Оказавшись на западном побережье, он устроился помощником бурильщика и начал продвигаться по служебной лестнице. Сейчас он руководит работой нашего офиса в Апланде, штат Калифорния. Майк хорошо разбирается в затопленной обратной циркуляции, двухтрубной обратной циркуляции, прямом вращательном бурении бурового раствора, шнеке с полым штоком, ударном молоте, отборе керна, двухвращательных методах бурения.

 

СКОТТ ДЖОНСОН

Директор Rotary Services
[email protected]

Скотт Джонсон начал свою карьеру в бурении в качестве бурильщика в 1978 году. в качестве директора Rotary Services для Cascade. Скотт на протяжении многих лет демонстрировал, что «деньги делаются и теряются в полевых условиях», и посвятил свое время и усилия обучению других бурильщиков безопасной и эффективной работе.

Скотт начал свою деятельность в сфере бурения скважин и работал с большинством (если не со всеми) технологиями бурения. Он специализируется на методах отбора керна, доступных для экологических и геотехнических приложений. Скотт известен своей способностью сочетать методы бурения с уникальными проектными требованиями для успешного завершения работы. В свободное время Скотт любит походы и катание на UTV с друзьями, а также охоту на горных птиц со своей женой и их тремя собаками.

Что такое колонковое бурение? — Определение из Trenchlesspedia

Что означает колонковое бурение?

Колонковое бурение — это процесс бурения под поверхностью земли для получения керна грунта или образца горной породы для определения его свойств. Колонковое бурение является важной частью геотехнического исследования участка, которое проводится для планирования и строительства подземных сооружений, таких как туннели и трубопроводы.

Для этой цели используется полое цилиндрическое сверло из металла с алмазным или твердосплавным покрытием. Колонковое сверло прорезает поверхность земли, чтобы извлечь образец с необходимой глубины. Колонковое бурение извлекает образцы, пригодные для геотехнических исследований.

Колонковое бурение может быть выполнено с помощью вращательного бурения для получения образцов керна со дна скважин. Для этого используется вращающийся колонковый бур, снабженный кольцевым долотом. Колонковый ствол удерживает керн, который поднимается на поверхность и извлекается.

Другим методом является метод направленного колонкового бурения, представленный технологией Devico, который позволяет контролировать отклонение ствола скважины и точно направлять ствол скважины к цели при отборе образцов керна. Когда скважина достигает места, откуда должен быть взят образец, вместо направленного колонкового бура помещается колонковый бур с тросовым креплением, что позволяет получить полноразмерный керн.

В случае отклонения направленный колонковый бур снова вставляется, и скважина направляется в нужном направлении. Направленное колонковое бурение также может предоставить непрерывный образец керна и геологическую информацию по запланированной траектории туннеля, что невозможно при использовании других методов колонкового бурения.

Реклама

Trenchlesspedia объясняет колонковое бурение

Отбор керна в основном используется для получения нетронутых образцов породы, которые будут представлять собой материал на месте. Обычно для геотехнических исследований используются колонковые буры на кабеле. Компоненты колонкового бура включают внешний и внутренний стволы, а также долото. Долото поворачивается вместе с внешним стволом, чтобы вырезать керн, и керн проталкивается во внутренний ствол по мере бурения.

Овершот используется для извлечения внутренней бочки вместе с образцом керна. Буровое долото имеет решающее значение для успешной операции по отбору керна, а тип долота определяется типом породы, ее твердостью и целостностью. Алмазная стружка и наконечники сверл с твердосплавным покрытием являются основными типами долот, используемых для колонкового бурения.

Алмазное сверление

Роторная дрель с прикрепленным алмазным сверлом используется для операций колонкового сверления для создания отверстий точного размера. Алмаз является самым твердым из известных материалов и способен резать широкий спектр материалов. Отверстия, созданные алмазными сверлами, имеют диаметр от 8 мм до более 1500 мм и создают чистые и точные отверстия. Метод не использует перкуссию, поэтому структурная целостность материала остается неизменной.

Направленное колонковое бурение Devico

В отличие от других технологий наклонно-направленного бурения, DeviDrill от Devico может собирать непрерывные образцы керна по мере направления скважины. DeviDrill использует обычную бурильную колонну и не требует дополнительных водяных насосов, бурильных колонн или геодезических приборов. Приборы разведки являются частью инструмента и могут выполнять измерения во время бурения (MWD).

Инструмент имеет втулку, смещенную от центральной линии инструмента, через которую проходит приводной вал. При сверлении по кривой расширяющиеся подушки, приводимые в действие перепадом давления, удерживают сверло на неподвижной поверхности инструмента. Внутренний узел содержит внутреннюю трубку, которая собирает сердечник. Так как система работает на кабеле, включение и выключение буровых штанг во время направленного отбора керна не требуется.

Связанный вопрос

Когда инженеры должны учитывать поверхностное трение при написании спецификации бурового раствора для проекта ГНБ?

Реклама

Поделись этим термином

Связанные термины

• Колонковая бочка
• Образец керна
• Геотехнические изыскания

• Алмазная коронка
• Скважина
• Бурение твердых пород

Связанное Чтение

• Проведение замеров напряжения на месте: гидравлический разрыв пласта или гидроразрыв пласта.