Бурение скважин

Бурение скважин — это процесс бурения скважины в земле для добычи природного ресурса, такого как грунтовые воды , рассол , природный газ или нефть , для закачки жидкости с поверхности в подземный резервуар или для оценки подземных пластов или мониторинг. Бурение с целью изучения природы подземного материала (например, в поисках металлической руды ) лучше всего описывается как бурение скважин .

Самые ранние колодцы представляли собой колодцы с водой, неглубокие ямы, вырытые вручную в регионах, где уровень грунтовых вод приближался к поверхности, обычно с каменными или деревянными стенами, облицовывающими внутреннюю часть, чтобы предотвратить обрушение. В современных методах бурения используются длинные буровые шахты, в результате чего ямы становятся намного уже и глубже, чем можно было бы получить при копании.

Бурение скважин может производиться вручную или механически, а характер необходимого оборудования варьируется от чрезвычайно простого и дешевого до очень сложного.

Бурение с управляемым давлением (MPD) определяется Международной ассоциацией буровых подрядчиков (IADC) как «адаптивный процесс бурения , используемый для более точного контроля профиля кольцевого давления по всему стволу скважины». пределы и соответствующим образом управлять профилем гидравлического давления в затрубном пространстве».

История

Самая ранняя запись

Самые ранние записи о бурении скважин датируются 347 годом нашей эры в Китае. ^[1] Нефть использовалась в древнем Китае для «освещения, как смазка для осей телег и подшипников гидромолотов, как источник углерода для чернильных палочек и как медицинское средство от язв у людей и чесотки у животных». ^[2] В древнем Китае машины для глубокого бурения были в авангарде добычи соляных скважин к I веку до нашей эры. Древние китайцы разработали усовершенствованные проходческие колодцы и были первой цивилизацией, которая использовала машины для бурения колодцев и бамбуковые обсадные трубы для колодцев, чтобы держать отверстия открытыми. ^[3]^[4]

Современная эпоха

В современную эпоху первый патент на шарошечное долото был выдан американскому бизнесмену и изобретателю Говарду Хьюзу старшему в 1909 году. Он состоял из двух переплетенных конусов. Американский бизнесмен Уолтер Бенона Шарп очень тесно сотрудничал с Хьюзом в разработке долота. Успех этого сверла привел к основанию компании Sharp-Hughes Tool . В 1933 году два инженера компании Hughes, одним из которых был Ральф Нойхаус, изобрели трехшарошечное долото с тремя конусами. Патент Хьюза на трехшарошечное долото действовал до 1951 года, после чего аналогичные долота начали производить другие компании. Тем не менее, в 2000 году Hughes по-прежнему занимала 40% мирового рынка буровых долот. Превосходные характеристики износа компактных долот с поликристаллическим алмазом (PDC) постепенно ослабили доминирование шарошечных долот, и в начале этого столетия доходы от буровых долот PDC обогнали доходы от шарошечных долот. биты. Технология обоих типов долот значительно усовершенствовалась и обеспечивает повышенную долговечность и скорость проникновения в породу. Это было обусловлено экономикой отрасли и переходом от эмпирического подхода Хьюза в 1930-х годах к современным кодам конечных элементов как для гидравлического программного обеспечения, так и для программного обеспечения для размещения фрез.

Сверла при механическом бурении

Факторы, влияющие на выбор бурового долота, включают тип геологии и возможности буровой установки. Из-за большого количества пробуренных скважин для правильного выбора чаще всего используется информация из соседней скважины. Существует два различных типа сверл: с фиксированной фрезой и шарошкой . Неподвижное фрезерное долото — это долото, в котором нет движущихся частей, а бурение происходит за счет сдвига, соскабливания или истирания породы. Фиксированные резцы могут представлять собой либо компактные поликристаллические алмазы (PDC), либо вставки горячего прессования с зернистостью (GHI), либо натуральный алмаз. Шарошечные долота могут иметь либо твердосплавные вставки (TCI) для более твердых пород, либо фрезерованные зубья (MT) для более мягких пород. Производственный процесс и композиты, используемые в каждом типе сверл, делают их идеальными для конкретных условий бурения. Дополнительные усовершенствования могут быть внесены в любое долото для повышения эффективности практически в любой ситуации бурения.

Основным фактором при выборе бурового долота является тип породы, которую предстоит бурить. Эффективность бурового долота зависит от типа пласта. Различают три типа образований: мягкие, средние и твердые. Мягкая формация включает рыхлые пески , глины , мягкие известняки , красные пласты и сланцы . Средние формации включают доломиты , известняки и твердые сланцы. Твердые образования включают твердые сланцы, кальциты, аргиллиты, кремнистые известняки, а также твердые и абразивные образования.

До 2006 года доля рынка была разделена в основном между Hughes Christensen , Security-DBS ( Halliburton Drill Bits and Services), Smith Bits (дочерняя компания Schlumberger ) и ReedHycalog (приобретена National Oilwell Varco в 2008 году).

К 2014 году Ulterra (тогда дочерняя компания ESCO Corp. ) и Varel International (дочерняя компания шведской инжиниринговой группы Sandvik ) вместе завоевали почти 30% рынка долот в США и подорвали историческое доминирование компаний Smith, Halliburton и Baker Hughes. . К 2018 году Schlumberger, купившая Smith в 2010 году, ^[5] стала доминировать на международных рынках благодаря упаковке буровых долот вместе с другими инструментами и услугами, в то время как Ulterra (принадлежащая частным инвестиционным компаниям Blackstone Energy Partners и American Securities ) продолжила тенденцию роста Stark, став лидером рынка буровых долот в США по данным в исследование Спирс ^[6] и исследования кимберлита. ^[7]

Трехшарошечное долото для бурения скважин (средний износ)
PDC-долото для бурения скважин
Несколько трехшарошечных бит
Трехшарошечная бита
Сверло
Поврежденное сверло, на левом конусе отсутствуют детали.
Каротаж бурового раствора - распространенный способ изучения литологии при бурении нефтяных скважин.

Оценка затупившегося долота осуществляется с помощью единой системы, продвигаемой Международной ассоциацией буровых подрядчиков (IADC). См. документы Общества инженеров-нефтяников/IADC SPE 23938 и 23940. См. также долота PDC.

См. также

Ручные способы бурения скважин

Ссылки

^ Кристина А. Фогт (25 июня 2012 г.). Устойчивое развитие без упаковки: продовольствие, энергия и вода для устойчивости окружающей среды и общества . Рутледж. п. 47. ИСБН 978-1-136-53060-9 . Первая запись о бурении нефти произошла в Китае в 347 году нашей эры.
^ Питер Дж. Голас (25 февраля 1999 г.). Наука и цивилизация в Китае: Том 5, Химия и химическая технология, Часть 13, Горное дело . Издательство Кембриджского университета. п. 202. ИСБН 978-0-521-58000-7 .
^ Мэннинг, Джон К. (1996). Прикладные принципы гидрологии (3-е изд.). Прентис Холл (опубликовано 24 июня 1996 г.). п. 154. ИСБН 978-0135655320 .
^ Гринбергер, Роберт (2005). Технология Древнего Китая . Издательская группа Розен. стр. 27 . ISBN 978-1404205581 .
^ «СтекПуть» .
^ «Отчеты» .
^ «ОТЧЕТЫ О ДОЛЕ РЫНКА│КИБЕРЛИТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ» . кимберлитературные исследования . Проверено 23 января 2023 г.

Библиография

Австралийский комитет по обучению буровой промышленности Ltd (1996 г.). Бурение: Руководство по методам, применению и управлению (4-е изд.). ISBN 978-1-56670-242-3 .

Внешние ссылки

Буровое оборудование
Бурение скважины на автомобиле , Ежемесячник Popular Science , февраль 1919 г., страницы 115–116, отсканировано Google Books: https://books.google.com/books?id=7igDAAAAMBAJ&pg=PT33
Глоссарий нефтяных месторождений Schlumberger
Бурение нефтяных и газовых скважин, Министерство труда США [1]
Бурение водяных скважин Ирландия [2]
«Механические кроты бурят кривые колодцы». Popular Science , июнь 1942 г., стр. 94–95.
Разработка нового подхода к долотам с фиксированной головкой

[Vogt-1] Кристина А. Фогт (25 июня 2012 г.). Устойчивое развитие без упаковки: продовольствие, энергия и вода для устойчивости окружающей среды и общества . Рутледж. п. 47. ИСБН 978-1-136-53060-9 . Первая запись о бурении нефти произошла в Китае в 347 году нашей эры.

[Golas-2] Питер Дж. Голас (25 февраля 1999 г.). Наука и цивилизация в Китае: Том 5, Химия и химическая технология, Часть 13, Горное дело . Издательство Кембриджского университета. п. 202. ИСБН 978-0-521-58000-7 .

[3] Мэннинг, Джон К. (1996). Прикладные принципы гидрологии (3-е изд.). Прентис Холл (опубликовано 24 июня 1996 г.). п. 154. ИСБН 978-0135655320 .

[4] Гринбергер, Роберт (2005). Технология Древнего Китая . Издательская группа Розен. стр. 27 . ISBN 978-1404205581 .

[5] «СтекПуть» .

[6] «Отчеты» .

[7] «ОТЧЕТЫ О ДОЛЕ РЫНКА│КИБЕРЛИТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ» . кимберлитературные исследования . Проверено 23 января 2023 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]