Wiercenie kierunkowe: zalety i wady

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 10:38

W ostatnich latach budownictwo wychodzi z przedłużającego się kryzysu, rośnie liczba budowanych domów, kompleksów przemysłowych, dróg i innych obiektów infrastrukturalnych. W związku z tym coraz większe zapotrzebowanie na zaawansowane technologicznie techniki inżynieryjne pozwala zredukować czas i koszty pracy.

Informacje ogólne

Obejmują one wiercenie kierunkowe. Wiadomo, że studnie są zarówno pionowe (standardowe), jak i skośne. Co więcej, wymagane do tego odchylenie od pionu/poziomu jest niewielkie: tylko 2 stopnie przy standardowym wierceniu, ponad 6 stopni przy głębokim wierceniu (studnie artezyjskie, wydobycie ropy lub gazu).

To naturalne, że obecność tego odchylenia może być spowodowana nie tylko sztucznymi, ale również całkowicie naturalnymi przyczynami. Dzielą się na kilka grup (geologiczna, techniczna, technologiczna). Jeśli dokładnie znasz wszystkie te czynniki, możesz kontrolować pozycję z dużą dokładnością.studnie w przestrzeni.

W związku z tym sztuczne odchylenie jest rozumiane jako dowolna „krzywizna” kanału odwiertu, która została pierwotnie wymyślona. Ważne jest, aby zrozumieć, że wiercenie kierunkowe oznacza ścisłą kontrolę kierunku ruchu wiertła podczas pracy.

Cechy wiercenia szybów naftowych i gazowych

Szczególnie wiele trudności sprawia taka praca w aspekcie przemysłu naftowo-gazowego. Tam ukośne wiercenie należy wykonać za pomocą specjalnych profili prowadzących. Należy również pamiętać, że górny dół jest zawsze (!) ustawiony ściśle w pionie, a odchylenie zaczyna się na dolnych horyzontach, w zaplanowanym azymucie.

Szczególnie często wiercenie ukośne wykorzystuje się nie do zagospodarowania złóż, a jedynie do ich eksploracji. Znacznie taniej jest sprawdzić „znaczniki” poprzez wykonanie wystarczająco długiego, nachylonego otworu, niż od razu próbować wywiercić pionowo skałę na odpowiednią głębokość.

Jak ogólnie wykonuje się wiercenie kierunkowe? Technologia jest stosunkowo prosta: najpierw wybija się główny dół, a następnie za pomocą urządzeń do gięcia wiertło skierowane ukośnie lub poziomo jest doprowadzane we właściwe miejsce, za pomocą którego jest już wykonywany dodatkowy wał. W celu dokładnego utrzymania kierunku wyznaczonego przez projekt konieczne jest użycie „markerów”, są to również beacony. W wielu przypadkach do wizualizacji procesu wiercenia wykorzystywane są specjalne kamery.

Ważne uwagi

PotrzebaNależy zauważyć, że w niektórych przypadkach takie studnie są wymuszone cechami skał geologicznych. Tak więc czasami taniej jest wywiercić dół nad miejscem, w którym znajduje się jakiś rodzaj litej skały magmowej, niż ją przebić.

Pamiętaj również, że wiercenie kierunkowe oznacza penetrację otworów ściśle poziomych. Wszystkie odwierty uzyskane tą metodą są podzielone na odwierty jedno- i wielostronne. W tym drugim przypadku kilka warstw odchodzi od głównego pnia. Podobna metoda wiercenia w przemyśle naftowym i gazowym jest szeroko stosowana w następujących przypadkach:

• Podczas otwierania formacji zawierających olej lub gaz, które leżą pomiędzy równoległymi błędami.
• Gdyby okazało się, że rozbudowany zbiornik nagle zmienia kierunek.
• W przypadku, gdy horyzonty roponośne lub gazonośne leżą pod kopułami solnymi (ze względu na trudności z wierceniem przez te ostatnie).
• Kiedy konieczne jest ominięcie stref zawalenia w kopalniach.
• Odwierty (zwłaszcza poziome) są niezbędne, jeśli formacja produkcyjna znajduje się pod jakimś zbiornikiem lub na dnie morskim, pod obszarami mieszkalnymi lub zabudowaniami wolnostojącymi.
• Na stojakach wiertniczych i platformach położonych bezpośrednio na morzu w 90% przypadków stosowana jest ta metoda wiercenia w dole.
• Ponadto wiercenie kierunkowe jest niezbędne, jeśli konieczne jest wykonanie studni wielostronnej na terenie o bardzo nierównym terenie (wąwozy, wzgórza itp.).

Podobna metoda jest niezbędna, jeśliZ jakiegoś powodu (zawalenie się, przemieszczenie się skały tektonicznej) szyb kopalni przesunął się na bok, w związku z czym zaistniała potrzeba ominięcia problemowego obszaru. Odbywa się to również, jeśli konieczne jest pobranie próbki rdzenia z głównego otworu wiertniczego, ponieważ nie można tego zrobić w inny sposób.

Również wiercenie kierunkowe stosuje się, gdy trzeba szybko ugasić studnię, która z jakiegoś powodu zapaliła się, a także w przypadkach, gdy dolna część wykopu musi zostać poszerzona ze względów operacyjnych. W podobny sposób zwiększa się powierzchnię drenażu w starych studniach, gdy konieczne jest zwiększenie wielkości produkcji.

Jest to praktykowane, gdy początkowo wiadomo, że depozyt nie należy do kategorii bogatych, ale trzeba go szybko „doić”. Następnie stosuje się wiercenie „klastrowe”, z wielokrotnym i wielokrotnym wycofywaniem z głównego dołu lub bocznych. Jeśli w tym przypadku zastosować standardowe metody, to zwrot z pola będzie niski, a studnia szybko się wyczerpie.

Metoda wiercenia kierunkowego powoduje rozbijanie pierwotnych wyrobisk przez pasty węglowe, ponieważ w tej sytuacji należy je najpierw uwolnić od ewentualnych zagłębień gazowych. Jeśli nie zostanie to zrobione, istnieje duże prawdopodobieństwo zapłonu, a nawet wybuchu już podczas pracy odwiertu.

Silniki wgłębne (turbodrille, czasami wiertarki elektryczne, silniki śrubowe) są używane do przebijania się przez otwór. Metoda wiercenia - obrotowa.

Główne metody

Główną metodą (zarówno tutaj, jak i za granicą) jest dynamiczne wykorzystanie cech terenu. Jest to zrozumiałe, ponieważ idealnie płaskie równiny i stepy są dalekie od bycia wszędzie.

Z reguły typowe ślady (profile) są traktowane jako próbka, która jest budowana z wyprzedzeniem i wykorzystuje się do tego metody modelowania matematycznego. Należy zauważyć, że „typową” metodę można zastosować tylko (!) do już rozwiniętych dziedzin, których wszystkie cechy są od dawna znane. Osobliwością tej metody jest to, że nie starają się kontrolować krzywizny terenu, ale dostosowują się do niej. Niestety, ale jednocześnie objawia się poważna wada, wyrażająca się w zauważalnym wzroście kosztów wiercenia.

W profilu projektowym miejsca o maksymalnym stopniu krzywizny są koniecznie zaznaczone, ponieważ bez tych danych nie jest wskazane sporządzanie gotowego projektu. Za projekt w tym przypadku odpowiada przeszkolony inżynier wiercenia kierunkowego.

Zmiana układu wiertnicy w celu skorygowania wygięcia studni

Najpopularniejszy sposób kontrolowania wygięcia otworu bezpośrednio podczas jego wykrawania. Metoda jest dobra, ponieważ nie trzeba używać specjalnego sprzętu. Jego wadą jest poważne ograniczenie trybów przyspieszonego wiercenia.

Korzystanie ze sztucznych rozdzielaczy

Do tego typu prac używane są wygięte podpory, mimośrodowe nyple, kliny i inne urządzenia odchylające. Wszystkie urządzenia dobierane są indywidualnie, w zależności od konkretnej sytuacji i rodzaju terenu.

Odmiana świerka

Ważną metodą wiercenia kierunkowego jest wiercenie poduszkowe. Jednocześnie początek wszystkich wyrobisk znajduje się w jednym punkcie, a końcowe sekcje są tam, gdzie kierują się warstwy odkrytych złóż.

Ta metoda jest dobra, ponieważ pozwala znacznie zmniejszyć ilość prac instalacyjnych na budowie, znacznie zmniejszyć liczbę wymaganych linii komunikacyjnych, w tym dróg do obszarów, w których wykonywane są prace, oraz zapotrzebowanie na wodę linie zasilające i zasilające są zredukowane. Ten rodzaj wiercenia został po raz pierwszy przetestowany w ZSRR, a dokładniej w Azerbejdżanie, podczas prac instalacyjnych na Wyspie Artem.

Główne wady obejmują znaczenie zapobiegania przekraczaniu ujścia kopalni. Ponadto konieczne jest zakonserwowanie wyrobisk już pracujących do czasu wiercenia wtórnego, ponieważ wymagają tego przepisy przeciwpożarowe. Wreszcie, ogromną wadą dołów klastrowych jest złożoność ich późniejszej konserwacji i napraw, a w warunkach morskich eliminacja przełomów może być niezwykle trudna.

W jakich warunkach stosuje się wiercenie w klastrze?

Więc kiedy stosuje się kierunkowe wiercenie poziome klastra? Powody jego stosowania dzielą się na następujące grupy:

• Technogeniczne - wiercenie pod budynkami, w tym mieszkalnymi, innymi konstrukcjami technicznymi.
• Technologiczne - gdy istnieje prawdopodobieństwo, że wybudowanie standardowej studni zakłóci pracę istniejących wyrobisk. Pod tym względem metoda buszu nie jest tak "traumatyczna".
• Geologiczne –kiedy minerały leżą w nierównych warstwach, na różnych horyzontach. W takim przypadku wiertnice kierunkowe są jedyną opcją, gdy trzeba rozpocząć produkcję w jak najkrótszym czasie, nie wydając na to fenomenalnych pieniędzy.
• Orograficzna – najczęstsza grupa przyczyn, w tym konieczność otwarcia pola położonego pod powierzchnią morza, jeziora, w przypadku nierównego terenu, a także przy układaniu dołów z podstawy platform morskich, a także wiadukty.
• Klimatyczne. W ostatnich latach w wielu regionach Dalekiej Północy obserwuje się stałą tendencję do rozmrażania wiecznej zmarzliny, dlatego specjaliści zmuszeni są po prostu uciekać się do metody wierceń klastrowych. Inne metody są obarczone zapadnięciem się światła studni.

Zauważ, że maksymalny efekt działania studni klastrowych obserwuje się na terenach bagiennych, często zalewanych. Należy zauważyć, że przy wierceniu pochyłym pod powierzchnią akwenów niezwykle ważne jest posiadanie doświadczonego personelu zdolnego do prawidłowego posługiwania się sprzętem nawigacyjnym, bez którego przebicie się przez otwór w tak specyficznych warunkach staje się niemożliwe.

W związku z tym wakaty związane z wierceniem kierunkowym muszą koniecznie obejmować poszukiwanie technicznie wykształconego i wykształconego personelu.

Ważne cechy metody

Krzewy wolumetryczne wyglądają jak piramidy lub stożki, których wielkość, jak możesz zrozumieć, zależy od wielkości i„rozmycie” rozwiniętego pola. W związku z tym liczba wybitych otworów zależy od możliwości technicznych. Bardzo ważne jest, aby zrozumieć, że określenie wielkości krzewu powinno być traktowane jak najbardziej odpowiedzialnie, ponieważ obszar wyobcowanego terytorium zależy od tego wskaźnika.

Jest to szczególnie ważne przy tworzeniu dołów w granicach osady. Ważną rolę w eksploatacji gotowej studni odgrywa lokalizacja głowic. Nic dziwnego, że przewierty kierunkowe gazociągów stały się główną metodą szeroko stosowaną w praktyce w ciągu ostatnich 15-20 lat.

Pozytywne skutki wiercenia klastrów

Ogólnie rzecz biorąc, metoda ta znacznie obniża koszty organizacji wydobycia kopalin lub budowy obiektów przemysłowych, przyczynia się do automatyzacji wszystkich operacji i procesów produkcyjnych. Co ważniejsze, takie podejście przyczynia się do ochrony środowiska poprzez minimalizację wpływu na przyrodę.

Faktem jest, że podczas wykonywania wierceń klastrowych całkiem możliwe staje się całkowite zebranie odpadów wiertniczych, zapobiegając przedostawaniu się ich do wód gruntowych, a także zmniejsza prawdopodobieństwo obniżenia poziomu tych ostatnich. Jest to często widoczne w przypadku konwencjonalnego wiercenia, ponieważ niszczy warstwy wodonośne.

Jeden wkład zawiera co najmniej dwa dołki. Z reguły nafciarze w naszym kraju ćwiczą grupowanie dołów po 18-24 sztuk, ale w niektórych przypadkach ich liczba przekraczadla 30. Jest to jednak dalekie od rekordu, ponieważ w praktyce zagranicznej zdarzają się przypadki, gdy 60 „kiełków” może odejść z jednej kopalni. W szczególności słynna firma BP wierciła na małej wyspie o wymiarach 60×60 m… 68 dołów na raz. Umożliwiło to radykalne zwiększenie ilości ropy pozyskiwanej z jednego pola.

Tak więc wiercenie studni kierunkowych i poziomych we współczesnej gospodarce jest niezwykle potrzebne właśnie ze względu na oszczędność zasobów materialnych i finansowych.

Typ wiercenia wielootworowego

Obecnie, ze względu na wyczerpywanie się wielu starych złóż, jedynym niezawodnym sposobem pozyskiwania minerałów jest stosowanie zaawansowanych metod wydobywczych, w tym wierceń wielostronnych. Jednocześnie kilka nowych „kiełków” jest jednocześnie usuwanych z głównego dołu na określonej głębokości. Z tego powodu powierzchnia odwiertu w horyzoncie produkcyjnym znacznie się zwiększa, a wielkość wydobycia wzrasta. Ponadto, w tym samym czasie możliwe jest zmniejszenie objętości wiercenia w górnych, nieproduktywnych horyzontach.

Na terenie naszego kraju pierwsza tego typu studnia została wykonana w 1953 roku w Baszkirii. Ale dół, który przechodził bezpośrednio w grubość formacji, mógł powstać dopiero pod koniec lat 50-tych. Stało się to w regionie Samara. Od razu okazało się, że dzienny zwrot takich odwiertów jest o około 40% wyższy niż rdzeni wykonanych standardową metodą pionową.

Wtedy zaczęły rozwijać się w naszym kraju wiercenia kierunkowe. Szkolenie do tegospecjalność została wprowadzona we wszystkich instytutach technicznych w kraju.

W przypadku zastosowania metody wielostronnej całkowita długość otworu w zbiorniku znacznie się zwiększa, zwiększa się strefa drenażu i filtracji. Przyczynia się to nie tylko do zwiększenia zwrotu z odwiertu, ale również poprawia jakość produktu uzyskiwanego podczas jego eksploatacji. Tego rodzaju doły dzielą się na następujące odmiany:

• Pochylony, rozgałęziony.
• Rozgałęziony poziomo.
• Zagłębienia promieniowe.

W tym ostatnim przypadku wiercenie kierunkowe (horyzontalne wiercenie kierunkowe) jest stosowane w trudnym terenie i nierównomiernej koncentracji horyzontów roboczych. Ta metoda pozwala (przy minimalizacji kosztów) zmaksymalizować wolumen wydobycia.

Charakterystyka otworów wielootworowych

Jak można się domyślić, skośnie rozgałęzione doły składają się z głównego szybu kopalni i wychodzących z nich procesów potomnych, rozmieszczonych w różnych płaszczyznach. Właściwy typ skierowany poziomo jest odmianą właśnie opisanego typu. Jedyna różnica polega na tym, że „kiełki” odchodzą od głównego pnia w płaszczyźnie ściśle poziomej, pod kątem 90 stopni.

Odpowiednio dla wgłębień promieniowych wał główny również biegnie ściśle pionowo, a dodatkowe - po obwodzie, czyli w kierunku promieniowym. W ostatnich latach studnie rozgałęzione zostały uznane za bardzo obiecujący kierunek wierceń, ponieważ ich wykorzystanie na skalę przemysłową pozwala rozwiązać wiele problemów,wynikające z rozwoju zasobów podziemnych:

• Maksymalnie efektywny rozwój pól naftowych o nierównych horyzontach. W takim przypadku wiercenie pionowe nie jest ekonomicznie opłacalne, ponieważ ostateczny koszt jest zbyt wysoki.
• Wiercenie kierunkowe może znacznie zmniejszyć liczbę używanych odwiertów. Prowadzi to do obniżenia kosztów pracy, a także minimalizuje wpływ na środowisko.
• Podczas ekstrakcji bardzo lepkich gatunków oleju, które są wypompowywane na bardzo duże głębokości.
• Ta sama metoda jest stosowana, gdy konieczne jest zbudowanie stacji geotermalnej, która wykorzystuje energię ciepłej wody podziemnej.

Tak więc wiercenie studni kierunkowych jest techniką szeroko stosowaną w dzisiejszym przemyśle naftowym, gazowym i budowlanym.