Свердловина

Свердлови́на (рос. скважина; англ. well, drilling hole, borehole; нім. Bohrloch) — гірнича виробка циліндричної форми великої довжини і малого (порівняно з довжиною) діаметра, яку споруджують за допомогою спеціальних інструментів і механізмів без доступу в неї людини. Свердловини бурять з поверхні суходолу або з моря, з підземних гірничих виробок. Початок свердловини на поверхні називають устям, а дно — вибоєм. Гірнича виробка утворює отвір або стовбур свердловини, бічна поверхня якого називається стінкою свердловини.

Класифікація

Умовні позначення для зображень свердловин на картах і планах

Бурові свердловини поділяють за:
глибиною

• мілкі — глибиною до 2000 м (з них переважна більшість — до декількох сотень м),
• середні — до 4500 м,
• глибокі — до 6000 м,
• надглибокі — понад 6000 м. Довжина (глибина) найбільших бурових свердловин понад 12 км (Кольська надглибока).

положенням осі стовбура і конфігурацією

• вертикальні, горизонтальні, похилі;
• нерозгалужені, розгалужені, поодинокі та кущові.

призначенням

• дослідні — для дослідження земної кори,
  • картувальні — для вирішення задач геологічного картування
  • структурно-пошукові
  • опорно-геологічні
  • опорно-технологічні
  • інженерно-геологічні
  • параметричні
  • пошукові — для пошуків покладів користних копалин
  • розвідувальні — для розвідки глибинної геологічної будови регіону
• експлуатаційні (видобувні, розробні) — для розробки родовищ корисних копалин

за розроблюваним покладом: нафтового покладу газового покладу конденсатного покладу водяного покладу

за принципом дії на пласт видобувні нагнітальні

за категорією: оцінювальні п'єзометричні спостережні

за станом: діючі в ремонті недіючі законсервовані ліквідовані

• будівельні — для будівництва різних споруд (мостів, причалів, фундаментів, паль і основ, підземних сховищ для рідин і газів, водоводів, продуктопроводів тощо),
• гірничотехнічні — для будівництва й експлуатації гірничих споруд
  • вибухові (на них припадають найбільші обсяги буріння)
  • заморожувальні
  • тампонажні
  • вентиляційні
  • водовідливні

Категорії свердловин

КАТЕГОРІЇ СВЕРДЛОВИН, (від грец. χατηγορία — ознака) (рос. категории скважин; англ. well categories; нім. Sondenkategorien f pl) — виділені при обліку і плануванні видобутку нафти (газу) дві категорії свердловин, що складають експлуатаційний фонд і розрізняються за часом введення в експлуатацію незалежно від їх стану в розглядуваному періоді — категорії старих і нових свердловин.

Конструкція і елементи свердловин

Бурова установка свердловини.jpg

Конструкція пошукової свердловини на газ

У бурових свердловин виділяють гирло (устя), стовбур і дно (вибій).

Залежно від глибини і призначення, умов буріння стінки свердловин закріплюють або залишають незакріпленими. Кріплення стовбура не проводять для гірничотехнічних (напр., вибухових) й інших свердловин невеликої глибини (до 50 м), пробурених у стійких скельних масивах.

Свердловини, призначені для експлуатації і досліджень, в процесі спорудження кріплять.
Вони мають найскладнішу конструкцію, яка визначається

• розмірами частин стовбура, обсадних колон і цементного кільця в просторі за обсадними колонами;
• видом і кількістю обсадних колон;
• обладнанням обсадних колон, гирла і вибою свердловини.

Обсадні колони призначені для кріплення стінки частин стовбура свердловини й ізоляції зон різних ускладнень, а також продуктивної товщі від решти частини геологічного розрізу. Як правило, вони зґвинчуються (зварюються) із сталевих труб, у мілких свердловинах застосовують обсадні труби з пластмаси і азбоцементу. Див. Експлуатаційна колона.

Види обсадних колон:

• напрямна — перша обсадна колона (довжиною до 30 м і діаметром 1000–578 мм), яку опускають у верхню (напрямну) частину стовбура, щоб ізолювати верхній наносний шар ґрунту і відвести висхідний потік бурового агента із стовбура свердловини в очисну систему, цементується по всій довжині.,
• кондукторна — друга обсадна колона, (діаметром 426 мм) яка опускається у стовбур свердловини, призначена для перекриття верхніх нестійких відкладів, водоносних і поглинальних пластів, зон вічномерзлих порід тощо. На неї встановлюють противикидне обладнання, кільцевий простір за колоною звичайно цементують по всій довжині,
• проміжна (технічна) — (діаметром 299 або 219 мм) опускають у разі необхідності після кондукторної для кріплення нестійких порід, роз'єднання зон ускладнень і водоносних горизонтів. Глибину опускання проміжних і кондукторних колон розраховують із врахуванням попередження гідророзриву пластів, стійкості стінки стовбура свердловини, розділення зон застосування різних бурових агентів. Кількість проміжних колон залежить від глибини свердловини і складності геологічного розрізу.
• експлуатаційна — (діаметром 140–168 мм) призначена для експлуатації й ізолює продуктивні пласти. Для вилучення флюїдів з продуктивних пластів у експлуатаційну колону опускають насосно-компресорні труби (НКТ) в різних комбінаціях залежно від кількості розроблюваних пластів і застосовуваного способу видобування.

У проміжну й експлуатаційну частини стовбура свердловини замість обсадної колони повної довжини можуть бути опущені на бурильних трубах обсадні колони-хвостовики, верх яких кріпиться з допомогою спеціальних підвісок. Колону-хвостовик після закінчення будівництва свердловини часом нарощують до гирла свердловини колоною-надставкою.

Для полегшення опускання, цементування обсадних колон і підвищення якості цих робіт обсадні колони обладнуються напрямними башмаками, різними клапанами, з'єднувальними і роз'єднувальними пристроями, турбулізаторами цементного розчину, пакерами, центраторами і скребками. При багатоступінчастому цементуванні до складу обсадної колони вводять цементувальні муфти.

За кількістю обсадних колон, які опускають у стовбур свердловини після кондукторної, розрізняють одно-, дво-, три- і багатоколонні конструкції свердловин; за видом обладнання привибійної зони — свердловини з обсадженою і необсадженою привибійною зоною. Конструкція свердловини з обсадженою привибійною зоною може бути отримана або в разі опускання в неї суцільної експлуатаційної колони з наступним її цементуванням і перфоруванням колони, цементного каменю і продуктивного пласта, або опусканням у неї експлуатаційної колони з хвостовою секцією, яка має круглі або щілиноподібні отвори, розміщені напроти продуктивного пласта.

Конструкція газових свердловин відрізняється більшою герметичністю обсадних колон, яка досягається застосуванням обсадних труб із спеціальними з'єднинами і мастилами для них, підніманням цементного розчину за всіма колонами до гирла свердловини і т. д. Гирло видобувних нафтових і газових свердловин обладнують спеціальною арматурою. Конструкція свердловини, призначеної для пошуку і розвідки родовищ твердих корисних копалин значно простіша. Напрямна частина таких свердловин має довжину декілька метрів і закріплюється напрямною трубою, кондукторна частина має довжину 30-150 м. Далі стовбур бурять з повним відбиранням керна, а закріплення нестійких порід здійснюють сумішами, які швидко тверднуть.

Опорна плита — плита, яка встановлюється на попередньо вирівняному дні моря і служить опорою для свердловинного обладнання. Плиту кріплять до дна моря палями, які забивають у дно. У плиті завчасно роблять отвори, які при бурінні використовують для встановлення напрямку для кожної свердловини куща, а відтак — для встановлення колонної головки.

Окремі різновиди свердловин

• гідрогеологічна свердловина
• випереджуючі видобувні свердловини
• дуттьова свердловина

Технологічні операції в свердловинах

Обстеження стовбура свердловини

Див. Обстеження стовбура свердловини

Обстеження стовбура свердловини — процес з'ясовування прохідності печатки вздовж стовбура свердловини з метою перевірки стану експлуатаційної колони і стовбура свердловини, встановлення наявності в ньому дефектів (зім'ять, тріщин), підземного й аварійного (обірваних труб тощо) обладнання, зайвих предметів, визначення глибини вибою і рівня рідини.

Промивка свердловин

Див. Промивка свердловин

Промивка свердловин (промивання свердловин) — циркуляція (безперервна або періодична) промивального агента (газу, піни, води, бурового розчину) при бурінні з метою очистки вибою від вибуреної породи (шламу) і транспортування її на поверхню або до шламозбірника, передачі енергії вибійним двигунам, охолоджування і змазки породоруйнуючого інструменту.
При роторному бурінні в м'яких і середніх породах за рахунок дії промивального агента (при швидкості рідини 200–250 м/с) досягається також гідромоніторне руйнування порід на вибої. Розрізняють загальну пряму, загальну зворотну, привибійну (місцеву) і комбіновану схеми циркуляції.

Продувка свердловин

Див. Продувка свердловин

Продувка свердловин (рос. продувка скважин; англ. air flushing, blowing-out, нім. Freifördern n eines Bohrlochs, Sauberfördern n einer Sonde) — різновид промивки (промивання) свердловин при бурінні та розкритті продуктивних пластів, коли як циркулююче середовище використовують дисперсні системи з густиною до 1000 кг/м³, які складаються із газоподібного та рідкого компонентів.

Піскування свердловин

Див. Піскування свердловин

Піскування свердловин — винесення піску із продуктивного пласта у свердловину або суфозія. П.с. зумовлюється дією фільтраційного потоку на продуктивний пласт, внаслідок якої окремі частинки (піщинки) видаляються із привибійної зони i змінюється структура гірської породи.

Ремонт свердловин

Див. Ремонт свердловин

Ремонт свердловин — комплекс технічних заходів, направлених на відновлення робочого стану свердловин.

Ізоляція у свердловині селективна

Метод ізоляції у свердловині обводнених інтервалів експлуатаційного об'єкта шляхом нагнітання в останній спеціальних тампонажних розчинів, смол або інших речовин, які вибірково закупорюють обводнені пласти.

Розташування свердловин

Раціональне розміщення свердловин — розміщення свердловин, при якому мінімальною їх кількістю забезпечується вирішення поставлених задач з ефективної розробки експлуатаційного об'єкта (родовища).

Характеристики свердловини

ПРОФІЛЬ ПРИЙМАЛЬНОСТІ ДИФЕРЕНЦІАЛЬНИЙ — діаграма, яка показує величини витрати запомпо-вуваного у свердловину робочого агента на кожну одиницю товщини пласта (експлуатаційного об'єкта).

Профіль припливу диференціальний — діаграма, яка показує величини припливу рідини у свердловину на кожну одиницю товщини пласта (експлуатаційного об'єкта).

Профіль свердловини — вертикальна проекція стовбура похило-спрямованої свердловини на площину, паралельну площині проектного азимутального викривлення її стовбура.

Приймальність свердловини — характеристика нагнітальної свердловини, яка показує можливість закачування робочого агента (води, газу, пари тощо) в пласт і визначається об'ємом суміші, який закачується в пласт за одиницю часу. В технологічних розрахунках використовується також коефіцієнт П.с., що дорівнює відношенню кількості робочого агента, який закачується в пласт за одиницю часу, до репресії тиску, що створюється на вибої свердловини під час закачування. Дані про П.с. використовуються при проектуванні і регулюванні розробки родовищ, в пласти яких закачуються робочі агенти (з метою витіснення нафти водою, гарячою парою, газом тощо); при ініціюванні і підтримуванні внутрішньо-пластового горіння; при створенні підземних газосховищ тощо.

Герметичність пробуреної свердловини — стан обсадної колони труб після її цементування i розбурювання цементного стакану в колоні, коли при опресуванні тиск за 0,5 год знизиться не більше ніж на 0,5 МПа i після зниження рівня рідини до розрахункової величини через 8 год він підніметься менш ніж на 1 м.

Недосконалість свердловин — гідро(газо)динамічна характеристика свердловин, яка зумовлюється конструкцією вибою свердловин, коли свердловина або розкриває нафтогазопродуктивний пласт не на всю його товщину (недосконалість за ступенем розкриття пласта), або пласт розкритий на всю товщину і перекритий зацементованою колоною обсадних труб з наступною їх перфорацією (зроблено отвори в трубах і цементному кільці) (недосконалість за характером розкриття пласта), або свердловина розкриває пласт не на всю його товщину, обсаджена колоною труб і перфорована (недосконалість за ступенем і характером розкриття пласта). Проявляється в порушенні плоскорадіальності потоку в привибійній зоні пласта і описується коефіцієнтом досконалості свердловини.

Регулювання роботи свердловин

• Регулювальні криві — графічні залежності технологічних параметрів роботи фонтанної свердловини (дебіту, вибійного і гирлового тисків, газового фактора, обводненості продукції тощо) від діаметра штуцера.

• Різницева крива — крива, яка описує процес відновлення тиску в координатах час (вісь абсцис) — логарифм депресії тиску на вибої свердловини (вісь ординат) і за характером якої встановлюється співвідношення видів пустот у колекторі змішаного типу.

• Регулювання профілю приймальності — виконання операцій, направлених на вирівнювання швидкостей фільтрації рідини по товщині анізотропного пласта або багатопластового об'єкта шляхом загущення нагнітальної води, збільшення проникності прошарків, які не приймають воду, зменшення проникності прошарків з надмірно високою приймальністю, застосування методу одночасно-роздільного нагнітання води при диференційованому тиску нагнітання і ін.

• РЕГУЛЮВАННЯ розробки пінами — нагнітання в пласт пін, що дає змогу значно знизити фазову проникність для води у високообводнених зонах і таким чином регулювати процес заводнення, збільшуючи охоплення пласта витісненням і підвищуючи ефективність використання нагнітальної води.

• Коефіцієнт використання фонду свердловин — показник, що характеризує рівень виробничого використання всього експлуатаційного фонду свердловин:

К_в.ф.=tp / t_k.e

де t_р — кількість годин роботи (експлуатація та накопичення рідини) свердловин у процесі експлуатації; t_к.е — календарний час всього експлуатаційного фонду свердловин.

• Коефіцієнт приймальності свердловини — відношення добового нагнітання води в нагнітальну свердловину до перепаду між вибійним і пластовим тисками, при якому забезпечується даний об'єм нагнітання, — величина, яка звичайно чисельно відрізняється від коефіцієнта продуктивності тієї ж свердловини і зростає зі збільшенням вибійного тиску.

• Коефіцієнт продуктивності свердловини
• Коефіцієнт взаємодії свердловин

Див. також

• Паспорт свердловини
• План свердловини
• Буровий розчин
• Промивна рідина
• Продуктивність свердловини
• Розміщення свердловин
• Режим роботи свердловини
• Календарний час діючого фонду свердловин
• Кондукторна колона

Література

• Мала гірнича енциклопедія. В 3-х т. / За ред. В. С. Білецького. — Донецьк: Донбас, 2004. — ISBN 966-7804-14-3.