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EINFÜHRUNG

3.Brunnen stempeln

3.2 Berechnung von Zementierungsbrunnen nach der Zwei-Plug-Methode

3.3 Liquidationsverstopfung des Brunnens

LITERATUR

gut zementierender Felsgestein

EINFÜHRUNG

Derzeit werden Brunnenbohrungen, Mehrzweckproduktion usw. durchgeführt moderne Industrie bietet eine große Auswahl technische Mittel und Technologien, die Sie verstehen müssen, um die richtige Entscheidung zu treffen. In einer Marktwirtschaft und im harten Wettbewerb zwischen Bodennutzern werden entsprechende Anforderungen an Geologen gestellt, da der Erfolg des gesamten Unternehmens von deren Qualifikationen und Kenntnissen, teilweise auch auf der Ebene der Intuition, abhängen kann.

1. ALLGEMEINE INFORMATIONEN ZUM BOHREN VON BRUNNEN

Ein Bohrloch durchdringt die Gesteinsmasse, um das gewünschte Objekt zu erreichen – eine Erzkörperlagerstätte, Öl, Gas, Grundwasserleiter usw. Ein Brunnen ist also eine künstliche Ausgrabung in einem Felsmassiv. Gleichzeitig gibt es Ausgrabungen mit ähnlichem Zweck, aber unterschiedlicher Form - Bergbauanlagen (Schächte, Stollen, Steinbrüche), von denen sich der Brunnen im kleinsten Aushubvolumen bis zur Aushubtiefe deutlich unterscheidet. In diesem Sinne ist es am wirtschaftlichsten und schnellsten, zum Obduktionsobjekt zu gelangen. Im Querschnitt hat das Bohrloch die Form eines Kreises, da das Bohren üblicherweise im Rotationsverfahren erfolgt und der Durchmesser des Kreises im Vergleich zur Länge des Bohrlochs sehr klein ist – einige Zentimeter, seltener zehn Zentimeter bei einer Bohrtiefe von Hunderten Metern und sogar mehreren Kilometern.

Bohren, insbesondere Tiefbohren, ist eine recht komplexe Produktion, die den Einsatz spezieller technischer Mittel erfordert, die zusammenfassend als Bohrgerät bezeichnet werden. Es umfasst die folgenden Hauptkomponenten: einen Bohrturm (oder Mast), eine Kraftausrüstung oder einen Kraftantrieb – einen Motor, eine Bohranlage und eine Schlammpumpe. Je nach Bohrmethode und Ausführung werden die Anlagen in Rotations-, Schlag-, Vibrations-, Turbinenanlagen usw. unterteilt. Je nach Transportart werden sie auch in stationäre, mobile, selbstfahrende und tragbare Anlagen unterteilt.

1.1 Technische Grundbegriffe, Zweckbestimmung von Brunnen

Der Durchmesser des Bohrlochs wird durch den Durchmesser des Gesteinsschneidwerkzeugs bestimmt und variiert zwischen 16 und 1500 mm.

Die Bohrlochlänge ist der Abstand vom Bohrlochkopf bis zum Bohrlochboden, gemessen entlang der Mittellinie. Die Bohrlochtiefe ist die Differenz zwischen der Bohrlochkopf- und der Bohrlochbodenmarkierung auf der Tiefenskala (z-Achse). Erreicht 12500 m.

Nun Elemente:

Bohrlochkopf- der Anfang des Brunnens, d. h. der Ort, an dem er die Erdoberfläche oder die Oberfläche eines Bergwerks kreuzt.

Bohrlochboden- Naja unten

Nun, Wände- Seitenflächen des Brunnens.

Bohrloch - Raum im Untergrund, der von einem Brunnen eingenommen wird.

Nach der Methode der Bohrlochentwicklung wird das Bohren in kernloses Bohren und Kernbohren unterteilt (Abb. 1.1.).

Beim Kernlosbohren handelt es sich um Bohrungen, bei denen das Gestein im gesamten Ortsbrustbereich zerstört wird. Beim Kernbohren handelt es sich um Bohrungen, bei denen Gestein entlang einer kreisförmigen Fläche zerstört wird, wobei der Kern erhalten bleibt. Der Kern ist eine Gesteinssäule, die durch die Zerstörung des Bodens eines Bohrlochs in Umfangsrichtung entsteht.

Die Hauptabmessungen des Brunnens sind die Durchmesser der Bohrintervalle in mm; Durchmesser der äußeren und inneren Gehäusesäulen in mm; Tiefe der Brunnenintervalle von der Mündung bis zum Boden in m; Gesamttiefe und Länge des Brunnens von der Mündung bis zum Boden in m.

Die räumliche Lage des Bohrlochs wird bestimmt durch: 1) Bohrlochkopfkoordinaten x, y, z; 2) Richtung des Brunnens; 3) Bohrlochneigungswinkel; 4) gut Azimut; 5) Tiefe (Abb. 1.2.).

Basierend auf der Bohrrichtung des Brunnens, der Form des Rumpfes und ihrer Anzahl werden Brunnen in die folgenden Gruppen eingeteilt: 1 – vertikal; 2- geneigt; 3- horizontal; 4- Rebellen; 5- gebogen; 6- mehrläufig

Eine Bohrinsel ist ein Komplex bestehend aus einem Bohrturm (oder Mast), Bohr- und Antriebsgeräten, die zum Bohren von Bohrlöchern erforderlich sind. Je nach Bohrmethode werden Bohrgeräte in Rotations-, Schlag-, Vibrationsbohrgeräte usw. unterteilt. Je nach Fahrzeug werden sie in stationäre, mobile, selbstfahrende und tragbare Bohrgeräte unterteilt:

Je nach Verwendungszweck werden Bohrlöcher in drei Hauptgruppen eingeteilt: geologische Erkundung, Produktion und technische Bohrlöcher.

1 - Geologische Erkundungsbohrungen:

· Kartierung

· Suchmaschinen

· Erkundung

· Hydrogeologisch

· Ingenieurgeologisch

Seismisch

· Strukturell

Unterstützung

· Parametrisch

2 - Produktionsbrunnen:

· Wasseraufnahme

· Öl und Gas

· Brunnen zur unterirdischen Kohlevergasung

Brunnen zur Solegewinnung

· Geotechnologische Brunnen

3 - Technische Brunnen:

· Sprenglöcher

· Schächte von Gruben und Minen

1.2 Produktionsbohrarbeiten

Bohren als Produktionsprozess besteht aus einer Reihe aufeinanderfolgender Arbeitsgänge,

1. Transport der Bohranlage zur Bohrstelle;

2. Installation der Bohranlage;

3. Das Bohren selbst (Brunnen bohren), was Folgendes umfasst:

a) sauberes Bohren, d. h. direkte Zerstörung des Gesteins mit einem Gesteinsschneidewerkzeug am Bohrlochboden;

b) Reinigen der Oberfläche von zerstörtem Gestein und dessen Transport von der Oberfläche zum Bohrlochkopf. Beim Bohren mit Spülen oder Spülen sowie beim Bohren mit Schnecken wird dieser Vorgang mit dem Hauptvorgang kombiniert – dem sauberen Bohren;

c) Senk- und Hebevorgänge werden durchgeführt, um abgenutzte Gesteinsschneidewerkzeuge auszutauschen und Kerne (Gesteinsproben) anzuheben.

4. Befestigung der Brunnenwände in instabilem, also einsturzfähigem Gestein (gebrochen, lose verbunden, locker, bröckelig und Treibsand), was auf zwei Arten erfolgen kann:

a) Sichern der Rohrverrohrungsstränge durch Absenken in das Bohrloch, was ein Stoppen des Bohrens erfordert;

b) Befestigung mit Spülflüssigkeiten, Sicherung der Brunnenwände, gleichzeitig mit dem Bohren durchgeführt

5. Prüfung und Forschung im Bohrloch (Abweichungsmessung, Protokollierung usw.)

6. Verstopfen von Brunnen zum Zweck der Isolierung und Isolierung von Grundwasserleitern mit unterschiedlichen chemische Zusammensetzung Wasser oder zum Zweck der Isolierung eines Grundwasserleiters von einer öl- und gasführenden Formation.

7. Installation eines Filters und Wasserhebers in einem hydrogeologischen Brunnen und Durchführung hydrogeologischer Untersuchungen (Messung des Wasserstands im Brunnen, Entnahme von Wasserproben, Bestimmung der Durchflussmenge des Brunnens durch Testpumpen).

8. Vorbeugung und Beseitigung von Unfällen im Brunnen.

9. Entfernen der Mantelrohre und Verlassen des Bohrlochs nach Abschluss der Arbeiten (Liquidation Plugging).

10. Demontage der Bohranlage und Umzug an eine neue Bohrstelle

Die aufgeführten Bohrvorgänge sind sequentiell, das heißt, sie können nacheinander von demselben Team durchgeführt werden.

Wenn mehrere Bohrlöcher gebohrt werden müssen und zur Beschleunigung der Erkundungsarbeiten Ersatzbohrinseln vorhanden sind, können einige Arbeitsvorgänge parallel erfolgen, also von zwei oder mehr spezialisierten Teams durchgeführt werden. Beispielsweise führt das Bohrteam das eigentliche Bohren und Verrohren des Bohrlochs durch; Installationsteams sind nur mit dem Transport, der Installation, der Demontage von Bohrinseln und der Liquidation von Bohrlöchern beschäftigt; Die Holzfällermannschaft ist nur mit Holzeinschlag usw. beschäftigt.

1.3 Grundlegende technologische Konzepte und Bohrindikatoren

Bohrindikatoren sind Parameter, die die Quantität und Qualität der Bohrergebnisse charakterisieren. Die wichtigsten davon sind: Geschwindigkeit, Kosten für 1 m Bohrloch, Prozentsatz der Kerngewinnung, Richtung des Bohrlochs usw.

Ein Bohrmodus ist eine Kombination von Parametern, die vom Bohrer geändert werden können.

Beim Drehbohren sind die Hauptparameter des Bohrmodus beispielsweise: 1) axiale Belastung des Gesteinsschneidewerkzeugs; 2) Drehzahl des Bohrers;

3) Qualität des Reinigungsmittels (Wasser, Bohrflüssigkeit oder Druckluft); 4) Volumenstrom, d. h. Volumen pro Zeiteinheit des Reinigungsmittels.

Es gibt folgende Arten von Bohrmodi: optimal und speziell.

Der optimale Bohrmodus ist die Kombination der Bohrmodusparameter, die Folgendes bieten maximale Geschwindigkeit Bohren unter bestimmten geologischen und technischen Bedingungen mit einer bestimmten Standardgröße von Gesteinsschneidewerkzeugen und unter Sicherstellung der erforderlichen Qualitätsindikatoren: richtige Richtung des Bohrlochs und hohe Kernausbeute.

Ein Sonderbohrmodus ist eine Kombination spezieller technologischer Aufgaben. Zum Beispiel das Entnehmen eines Mineralkerns mit speziellen technischen Mitteln, das Begradigen eines Bohrlochs, das künstliche Biegen eines Bohrlochs in eine bestimmte Richtung usw. In diesem Fall ist die Bohrgeschwindigkeit von untergeordneter Bedeutung.

Eine Bohrfahrt ist eine Reihe von Arbeiten, die zur Durchführung der folgenden Arbeitsvorgänge aufgewendet werden: 1) Absenken des Bohrmeißels in das Bohrloch; 2) sauberes Bohren, d. h. Vertiefung des Bohrlochs (Hauptarbeit); 3) Heben des Bohrstrangs aus dem Bohrloch.

2. PHYSIKALISCHE UND MECHANISCHE EIGENSCHAFTEN DES GESTEINS UND IHR EINFLUSS AUF DEN BOHRPROZESS

Gesteine ​​werden nach klassifiziert verschiedene Zeichen. Nach ihrer Herkunft werden sie unterteilt in: magmatisch oder magmatisch; (tief und ausgegossen); sedimentär (mechanisch oder klastisch, chemogen, organogen); metamorph, gebildet aus magmatischen und sedimentären Gesteinen in großen Tiefen unter dem Einfluss hoher Drücke und Temperaturen. Für Bohrungen sind die physikalischen und mechanischen Eigenschaften von Gesteinen wichtig, die die Widerstandsfähigkeit des Gesteins gegen Zerstörung und damit Produktivität und Kosten bestimmen. Die physikalischen Eigenschaften von Gesteinen charakterisieren ihren physikalischen Zustand. Von all der Vielfalt physikalische Eigenschaften Folgende Gesteine ​​haben direkten oder indirekten Einfluss auf den Bohrprozess: Mineralzusammensetzung, Kohäsionsgrad, Porosität, Dichte, spezifisches Gewicht, Struktur, Textur, Korngröße.

Die mechanischen Eigenschaften von Gesteinen sind eine äußere Manifestation physikalischer Eigenschaften und äußern sich in der Fähigkeit, Verformung und Zerstörung zu widerstehen. Dazu gehören: Festigkeit, Festigkeit, dynamische Festigkeit, Härte, Elastizität, Zerbrechlichkeit, Plastizität, Abrasivität usw. Im Allgemeinen sind magmatische Gesteine ​​​​am stärksten, gefolgt von metamorphen und dann sedimentären Gesteinen, obwohl es nicht ohne Ausnahmen gibt. Die Festigkeit von Gesteinen wird maßgeblich vom Grad ihrer Verwitterung beeinflusst. Es gibt Granit und es gibt verwitterten Granit, wobei die Festigkeit des zweiten viel geringer ist.

Die Untersuchung der physikalischen und mechanischen Eigenschaften von Gesteinen ist notwendig, 1) um eine Bohrmethode und die produktivsten Arten von Gesteinsschneidewerkzeugen auszuwählen; 2) eine rationelle Technologie zum Bohren und Befestigen der Brunnenwände zu entwickeln; 3) die geologischen Kenntnisse des Arbeitsbereichs zu erweitern. Besondere Aufmerksamkeit Achten Sie auf die Untersuchung der physikalischen und mechanischen Eigenschaften des Bohrkerns aus Referenzbohrungen, da die Ergebnisse dieser Studie bei der Ausarbeitung von Projekten zum Bohren neuer Bohrungen verwendet werden.

2.1 Klassifizierung von Gesteinen nach Konnektivitätsgrad

Je nach Kohäsionsgrad werden Gesteine ​​​​in vier Hauptgruppen eingeteilt: felsig, kohäsiv, locker (locker) und schwimmend. Gesteine ​​zeichnen sich durch eine unterschiedliche, meist hohe Härte aus, die auf das Vorhandensein zwischen Mineralkörnern zurückzuführen ist molekulare Kräfte Haftung, die nach der Zerstörung des Gesteins nicht wiederhergestellt wird. Aufgrund ihres Quarzgehalts werden Gesteine ​​in quarzhaltige und quarzfreie Gesteine ​​unterteilt. Erstere zeichnen sich durch größere Härte und Abrasivität aus. Bindungsgesteine ​​unterscheiden sich von Gesteinen dadurch, dass sie weniger haltbar sind. Typischerweise handelt es sich hierbei um einige Arten von Sedimentgesteinen, bei denen das klastische Material durch eine Zementmasse anderer Zusammensetzung oder Struktur gebunden ist. Hierzu zählen beispielsweise verschiedene Sandsteine. Lockergesteine ​​(lose) sind eine mechanische Mischung aus Mineralien- oder Gesteinspartikeln, die nicht miteinander verbunden sind. Schwimmende Gesteine ​​sind fließfähig; dabei handelt es sich in der Regel um durch Wasser verflüssigte Sande (Treibsand), aber auch Gesteine ​​in festem Zustand, wie z. B. Eis, sind fließfähig.

2.2 Bohrbarkeit und Klassifizierung von Gesteinen nach Bohrbarkeit

Unter Bohrbarkeit versteht man den Widerstand eines Gesteins gegen das Eindringen eines Gesteinsschneidewerkzeugs. Die Bohrbarkeit ist eine komplexe Funktion, die zum einen von den mechanischen und abrasiven Eigenschaften des Gesteins und zum anderen von der verwendeten Bohrtechnik und -technologie abhängt, nämlich: Methode, Art und Bereich der Zerstörung. Die Bohrbarkeit ist einer der Hauptfaktoren für die Arbeitsproduktivität beim Bohren von Bohrlöchern.

Beim rotierenden Kernbohren werden alle Gesteine ​​in zwölf Kategorien mit zunehmender Bohrschwierigkeit eingeteilt. Das Kriterium für die Einstufung in die eine oder andere Kategorie ist die mechanische Bohrgeschwindigkeit unter Standardbedingungen. Es ist nicht immer möglich, die Gesteinskategorie anhand der mechanischen Bohrgeschwindigkeit unter Produktionsbedingungen nur visuell genau zu bestimmen. Dies wird jedoch üblicherweise in der Kerndokumentation praktiziert. Bei dieser visuellen und subjektiven Methode sind Ungenauigkeiten bei der Zuordnung von Gesteinen zu der einen oder anderen Kategorie nicht ausgeschlossen, und hier ist die Erfahrung eines Geologen wichtig. Die Bohrbarkeit hängt von der Bohrmethode ab. Deshalb für verschiedene Wege Drilling hat eigene Klassifizierungen von Gesteinen basierend auf der Bohrbarkeit entwickelt, bei denen Gesteine ​​je nach Bohrbarkeitsindex in Kategorien eingeteilt werden. Nachfolgend finden Sie eine Klassifizierung der Gesteine ​​nach ihrer Bohrbarkeit mit der Kernmethode. Das Kriterium für die Zuordnung eines Gesteins in die entsprechende Kategorie ist die Vertiefung der Bohrung in 1 Stunde Nettobohrzeit. Die Durchdringungsgeschwindigkeit von Gesteinen der Kategorie I beträgt 20–30 m/Stunde; Kategorie XII – 5–10 cm/Stunde.

Tabelle 2.1

Klassifizierung von Gesteinen nach Bohrbarkeit für rotierendes mechanisches Bohren von Bohrlöchern

Kategorie	Für jede Kategorie typische Felsen
	Torf- und Pflanzenschicht ohne Wurzeln; lose: Löss, Sand (kein Treibsand), sandiger Lehm ohne Kieselsteine ​​und Schotter; nasser Schlick und schlammige Böden; lössartige Lehme; Tripol: schwache Kreide
	Torf- und Pflanzenschicht mit Wurzeln oder mit einer kleinen Beimischung von kleinen (bis zu 3 cm) Kieselsteinen und Schotter; sandiger Lehm und Lehm mit einer Beimischung von bis zu 20 % kleinen (bis zu 3 cm) Kieselsteinen oder Schotter; dichter Sand; dichter Lehm; Löss; lockerer Mergel; Treibsand ohne Druck; Eis; Tone mittlerer Dichte (bandig bis plastisch); Kreide; Kieselgur; Ruß; Steinsalz (Halit); vollständig kaolinisierte Verwitterungsprodukte magmatischer und metamorphisierter Gesteine; Eisenerz Ocker
	Lehme und sandige Lehme mit einer Beimischung von über 20 % kleinen (bis 3 cm) Kieselsteinen oder Schotter; dichter Löss; Streugut; Drucktreibsand; Tone mit häufigen Zwischenschichten (bis zu 5 cm) aus schwach zementierten Sandsteinen und Mergeln, dicht, mergelig, gipsig, sandig; schwach zementierte tonige Schluffsteine; Sandsteine, schwach zementiert durch tonigen und kalkhaltigen Zement; Mergel; Kalkstein-Muschelgestein; die Kreide ist dicht; Magnesit; feinkristalliner Gips, verwittert; schwache Kohle; Braunkohle; Talkschiefer aller Art, zerstört; Manganerz; Eisenerz, oxidiert, bröckelig; toniger Bauxit
	Kieselstein, bestehend aus kleinen Kieselsteinen aus Sedimentgestein; gefrorener Grundwassersand, Schluff, Torf; dichte tonige Schluffsteine; tonige Sandsteine; Mergel ist dicht; Nicht-1gtot1"ych-Kalksteine ​​und Dolomite; dichter Magnesit; poröse Kalksteine, Tuffe; Ton-Opoka; kristalliner Gips; Anhydrit; Kaliumsalze; Kohle; starke Braunkohle; Kaolin (primär); tonige, sandig-tonige, brennbare, kohlenstoffhaltige Schiefer, Schluffstein; stark verwitterte und talkhaltige Serpentinite (Serpentine); lockere Skarne mit Chlorit- und Amphibole-Glimmer-Zusammensetzung; kristalliner Apatit; stark verwitterte Dunite, Peridotite; von der Verwitterung betroffene Kimberlite; Martit und ähnliche Erze, stark verwittert; weiches, viskoses Eisenerz; Bauxit
	Kies-Schotter-Böden; gefrorene Kieselsteine, gebunden durch Ton oder sandig-toniges Material mit Eisschichten; gefroren; grobkörniger Sand und Geröll, dichter Schluff, sandiger Ton, Sandsteine ​​auf kalkhaltigem und eisenhaltigem Zement; Schluffsteine; Argillit; Tone sind argillitartig, sehr dicht, dicht und sehr sandig; Konglomerat aus Sedimentgesteinen auf sandig-tonigem oder anderem porösem Zement; Kalksteine; Marmor; Mergel-Dolomit; der Anhydrit ist sehr dicht; verwitterte poröse Flaschen; harte Kohle; Anthrazit, knötchenförmige Phosphorite; Schiefer-Glimmer, Glimmer, Talk-Chlorit, Chlorit, Chlorit-Ton, Serizit; Serpentinite (Spulen); verwitterte Albitophyren, Keratophyren; serpentinisierte Vulkangesteine; verwitterte Duniten; brekziöse Kimberlite; Martit und weihnachtsähnliche Erze, lose
	Anhydrite sind dicht und mit tuffhaltigem Material verunreinigt. dichte gefrorene Tone: dichte Tone mit Zwischenschichten aus Dolomit und Sideriten; Konglomerat aus Sedimentgesteinen auf kalkhaltigem Zement; feldspathaltige, quarz-kalkhaltige Sandsteine; Schluffsteine ​​mit Quarzeinschlüssen; dichte dolomitisierte, vernarbte Kalksteine; dichte Dolomiten; Flaschen; Tonschiefer, Quarz-Serizit, Quarz-Glimmer, Quarz-Chlorit, Quarz-Chlorit-Serizit, Dacheindeckung; chlorierte und gescherte Albitophyre, Keratophyre, Porphyrite; Gabbro; Tonsteine ​​sind schwach verkieselt; Dunite, die nicht der Witterung ausgesetzt sind; verwitterte Peridotite; Amphiboliten; grobkristalline Pyrozänite; Talk-Karbonat-Gestein; Apatite, Epidot-Calcit-Skarne; Massenpyrit; schwammige braune Eisensteine; Hämatit-Martit-Erze; Sideriten
	Verkieselte Tonsteine; Kieselstein aus magmatischem und metamorphem Gestein (Fluss); feiner Schotter ohne Felsbrocken; Konglomerate aus Kieselsteinen (bis zu 50 %) magmatischer Gesteine ​​auf sandigem Tonzement; Konglomerate aus Sedimentgesteinen auf kieselsäurehaltigem Zement; Quarzsandsteine; Dolomite sind sehr dicht; verkieselte Feldspatsandsteine, Kalksteine; die Flaschen sind stark und dicht; Phosphoritplatte; leicht verkieselter Schiefer; Amphibole-Magnetit, Cummingtonit, Hornblende, Chlorit-Hornblende; schwach gescherte Albitophyre, Keratophyre, Diabas-Tuffe; durch Witterungseinflüsse beeinflusst: Porphyr, Porphyrit; grob- und mittelkörnige verwitterte Granite, Syenite, Diorite, Gabbros und andere magmatische Gesteine; Pyroxenite, Erzpyroxenite; basaltartige Kimberlite; kalzithaltige Augit-Granat-Skarne; poröser Quarz (zerklüftet, schwammig, ockerfarben); braune poröse Eisensteine; Chromite; Sulfiderze; Martit-Siderit- und Hämatit-Erze; Amphibole-Magnetiterz
	Silikathaltige Tonsteine; Konglomerate aus magmatischem Gestein auf kalkhaltigem Zement; verkieselte Dolomite; verkieselte Kalksteine ​​und Dolomite; dicht geschichtete Phosphorite; verkieselte Schiefer: Quarz-Chlorit, Quarz-Oericit, Quarz-Chlorit-Epidot, Glimmer; Gneise; mittelkörnige Albitophyren und Keratophyren; verwitterte Basalte; Diabas; Andesite) Diorite, die nicht von der Verwitterung betroffen sind; Labradorite; Peridotite; feinkörnige, verwitterte Granite, Syenite, Gabbros; verwitterte Granit-Gney-Gesteine, Pegmatite, Quarz-Turmalin-Gesteine; Skarne sind grob- und mittelkörniger kristalliner Augit-Granat, Augit-Epidot; Epidositen; Quarz-Karbonat- und Quarz-Baryt-Gesteine; braune Eisensteine ​​sind porös; Hydrohämatit-Erze sind dicht; Hämatit- und Magnetitquarzite; Pyrit ist dicht; Diaspor-Bauxit
	Basalte, die nicht der Witterung ausgesetzt sind; Konglomerate aus magmatischem Gestein auf kieselsäurehaltigem Zement; Karstkalksteine; Kieselsandsteine, Kalksteine; kieselsäurehaltige Dolomite; geschichtete verkieselte Phosphorite; Kieselschiefer; Magnetit- und Hämatitquarzite, dünnbänderiger, dichter Martit-Magnetit; Amphibole-Magnetit und serizitisierte Hornfels; Albitophyre und Keratophyre; Trachyten; verkieselte Porphyre; feinkristalline Diabas; verkieselte Tuffsteine; verhornt; verwitterte Liparite, Mikrogranite; grob- und mittelkörnige Granite, Granit-Gneise, Granodiorite; Syenite; Gabbro-Noriten; Pegmatite; Beresite; feinkristalline Augit-Epidot-Granat-Skarne; datolithischer Granat-Hedenbergit; grobkörnige Granatskarne; verkieselter Amphibolit, Pyrit; Quarz-Turmalin-Gesteine, die nicht von der Verwitterung betroffen sind; Braune Eisenerze sind dicht; Quarz mit einem erheblichen Anteil an Pyrit; dichter Baryt
	Geröll-Kiesel-Ablagerungen magmatischer und metamorphisierter Gesteine; Quarzsandsteine; Jaspilites; verwittertes, phosphat-kieselsäurehaltiges Gestein; Quarzite sind ungleichmäßig körnig; Hornfels mit Einschlüssen von Sulfiden; Quarz-Albitophyre und Keratophyre; Lipariten; feinkörnige Granite, Granit-Gneios und Granodiorite; Mikrogranite; Pegmatite sind dicht und sehr quarzreich; feinkörniger Granat, Datolith-Granat-Skarne; Magnetit- und Martit-Erze, dicht, mit Hornfelsschichten; braune Eisensteine ​​verkieselt; Aderquarz; Porphyrite sind stark verkieselt und hornfelsig
	Albitophyren feinkörnig, hornig; Jaspilite, die nicht von der Witterung betroffen sind; jaspisförmige Hornsteine; Quarzite; die Hornhäute sind drüsenförmig und sehr hart; Quarz ist dicht; Korundsteine; Hämatit-Martit und Hämatit-Magnetit-Jaspilite
	Monolithische Jaspilite, Feuerstein, Jaspis, Hornfels, Quarzite, Ägirin und Korundgesteine, die von der Verwitterung völlig unberührt bleiben

Wie aus der Tabelle hervorgeht, werden für die Zuordnung eines Gesteins zu einer bestimmten Kategorie aufgrund der Bohrbarkeit zusätzlich mehrere Definitionen zu seinem Namen gegeben, die die Eigenschaften und den Zustand des Gesteins verdeutlichen.

3. Brunnen verstopfen

Beim Brunnenstopfen handelt es sich um eine Reihe von Arbeiten zur Isolierung der einzelnen Abschnitte. Das Verstopfen wird durchgeführt, um den Einsturz von Bohrlöchern und die Erosion von Gesteinen im Raum hinter den Mantelrohren zu verhindern, um Grundwasserleiter oder andere Horizonte für deren Untersuchung abzutrennen, um Risse, Hohlräume und Kavernen abzudecken, das Eindringen von Wasser zu verhindern und um Spülflüssigkeit während des Bohrens zu absorbieren .

Reis. 3.1 Allgemeines Steckschema:

1 - Gehäuseschnur; 2 - Zementmaterial; 3, 4, 5 – isolierte, wasserdichte bzw. Grundwasserleiterschichten.

Beim Bohren nach flüssigen und gasförmigen Mineralien sowie nach Mineralsalzen ist es notwendig, die Mineralschicht von den darüber liegenden Schichten zu isolieren. Die Isolierung einzelner Horizonte in einem Brunnen ist notwendig, um das Eindringen von Grundwasser und Formationswasser in die Mineralschicht zu verhindern. Bei Annäherung an die produktive Formation stoppt das Bohren des Bohrlochs in der wasserdichten darüber liegenden Formation. Dann wird ein Strang aus Mantelrohren in den Brunnen abgesenkt und der ringförmige Raum zwischen dem Boden des Strangs und den Wänden des Brunnens mit wasserdichtem Material gefüllt. Durch das Verstopfen des Ringraums wird das Gehäuse vor Druckkompression und den korrosiven Auswirkungen der Mineralisierung geschützt Grundwasser.

Dabei kommen dauerhafte und temporäre Tamponierungen zum Einsatz. Es erfolgt eine permanente Verpackung lange Zeit. Durch ständiges Verstopfen wird der bohrlochnahe Raum vom Bohrloch isoliert. Temporäre Verstopfungen dienen der Isolierung einzelner Horizonte und werden für die Dauer des Bohrlochtests durchgeführt.

Durch Tamponieren werden Grundwasserleiter mit unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung getrennt und isoliert. Zum Beispiel zur Isolierung von bitter-salzigem Wasser aus Trinkwasser, zur Isolierung von Grundwasserleitern aus öl- und gasführenden Formationen, zur Durchführung experimenteller Wasserinjektionen in eine poröse Formation, zum Schutz von Mantelrohren vor Korrosion durch Mineralwässer, zur Verhinderung der Grundwasserzirkulation entlang der Formation Bohrloch beim Entfernen von Mantelrohren und beim Verlassen des Bohrlochs. .

Als Zementfüllstoffe werden Ton, Zement, Ton-Zement-Mischungen mit Füllstoffen, Schnellmischungen (FSS), Bitumen und Harze verwendet.

Tonstopfen wird beim Bohren flacher Erkundungs- oder hydrogeologischer Bohrlöcher verwendet. Befindet sich an der Stelle der geplanten Verstopfung eine Tonschicht mit einer Dicke von 2–3 m, erfolgt die Verstopfung durch Eindrücken des Futterrohrschuhs in den Ton, nachdem dieser zuvor auf 0,5–0,6 m gebohrt wurde.

Wenn am Boden kein Ton vorhanden ist oder die Dicke seiner Bildung nicht ausreicht, wird der untere Teil des Brunnens mit zähem Ton gefüllt und ein konischer Stopfen in den Gehäuseschuh eingesetzt, der den Ton in den Ringraum drückt. Nach Abschluss des Stopfens werden die Dübel ausgebohrt.

Das Tamponieren mit Zement wird als Brunnenzementierung bezeichnet. Zementierung wird beim Bohren von Brunnen für Wasser, Öl, Gas und in Fällen verwendet, in denen es erforderlich ist, über einen sehr langen Zeitraum einen starken und dichten Stopfen zu erhalten.

Zur Zementierung von Brunnen wird Brunnenzement auf Basis von Portlandzement verwendet.

Nach dem Mischen mit Wasser soll Zementzement eine mobile Lösung ergeben, die durch Pumpen umgepumpt wird, die mit der Zeit eindickt und sich dann in einen wasserfesten Zementstein verwandelt. Der Zementmörtel muss schnellstmöglich vorbereitet werden, damit er beim Einpressen in das Bohrloch nicht aushärtet. Zementmörtel wird in Betonmischern oder in speziellen, auf einem Fahrzeug montierten Zementiergeräten hergestellt.

Die am weitesten verbreitete Zementierungsmethode bei Erkundungsbohrungen besteht darin, den Futterrohrschuh in eine Zementaufschlämmung einzutauchen, die auf den Boden des Bohrlochs gegossen wird. Die Bohrlochzementierung wird durchgeführt, um den unteren Teil des Bohrlochstrangs zu isolieren. Durch Füllrohre wird Zementmörtel bis zu einer Höhe von 2-3 m in den Brunnen gegossen.

Nach dem Entfernen der Füllrohre aus dem Brunnen wird ein Strang aus Mantelrohren auf den Boden abgesenkt. Nachdem die Zementaufschlämmung ausgehärtet ist, wird ein Stopfen in die Mantelrohre gebohrt und das Bohren des Bohrlochs fortgesetzt.

Das vorübergehende Verstopfen von Bohrlöchern erfolgt für einen kurzen Zeitraum der getrennten Erforschung von Grundwasserleiterhorizonten (öl- und gasführend).

Um einzelne zu untersuchende Abschnitte des Bohrlochs (Pumpen, Injektion) zu isolieren, werden spezielle Tampons, sogenannte Packer, verwendet. Aufgrund des Funktionsprinzips werden Packer zwischen einfach und doppelt wirkenden Packern unterschieden. Single-Action-Packer unterteilen das Bohrloch in zwei voneinander isolierte Abschnitte, Double-Action-Packer in drei.

Das Funktionsprinzip des Packers beruht darauf, dass bei der Ausdehnung der Gummimanschette bzw. des Gummikissens der Spalt zwischen den Bohrlochwänden und dem Rohrstrang, auf den der Tampon abgesenkt wird, zuverlässig abgedichtet wird. Die Gummimanschette (Kissen) im Schacht kann mechanisch mit Wasser oder Druckluft abgedichtet werden.

Ein hydraulischer Packer (Abb. 8.2.) mit zwei Gummikammern 3 (doppeltwirkend) wird an einem Rohrstrang 1 in den Brunnen abgesenkt. Unter Druck zugeführtes Wasser durch Rohre 2 in die Kammern 3 drückt diese gegen die Wände des Brunnens. Somit ist der Brunnen in drei Abschnitte unterteilt. Nach dem Einbau des Packers erfolgt ein Versuchspumpen bzw. Befüllen durch das Filterrohr 4.

Tamponieren ohne Hülle. Um dem Verlust an Spülflüssigkeit entgegenzuwirken, ohne den Durchmesser des Bohrlochs zu verringern, werden BSS unterschiedlicher Zusammensetzung verwendet. Die Dosierung einer Mischung aus Portlandzement, Lehmmörtel, Flüssigglas, Natronlauge und Wasser richtet sich nach der Qualität des Zements und Tons. Durch Veränderung der Menge an flüssigem Glas und Natronlauge werden die Eigenschaften der Mischung und ihre Abbindezeit gesteuert. 20–35 Minuten nach der Zubereitung verliert das BSS seine Beweglichkeit und nach 1–1,5 Stunden endet seine Aushärtung. Es werden auch Fugenmörtel auf Basis von Kunstharzen verwendet, indem diese mit Spachtelmasse vermischt und der Mischung anschließend ein Härter zugesetzt wird.

Zementmischungen müssen an den Ort geliefert werden, an dem die Waschflüssigkeit absorbiert wird, bis ihre Beweglichkeit verloren geht. Die Mischung wird auf eine der folgenden Arten abgegeben: 1) durch Ausgießen durch die Öffnung eines flachen Brunnens; 2) Pumpen durch das Bohrgestänge, 3) in einen Kernsatz, am Boden mit einem Tonstopfen verschlossen, gefolgt von Auspressen mit Spülflüssigkeit; 4) Verwendung spezieller Zementiergeräte.

Die der Absorptionszone zugeführte Zementmischung wird nach dem Halten für die für ihre Aushärtung erforderliche Zeit ausgebohrt.

3.1 Zementieren eines Bohrlochs mit zwei Stopfen

Wenn eine große Hubhöhe des Zements im Ringraum erforderlich ist (in beliebiger Entfernung vom Boden bis zum Bohrlochkopf), wird Druckzementierung mit Trennstopfen verwendet. Dabei kommen zwei Trennstopfen und ein Zementierkopf zum Einsatz. Die Trennstopfen sind mit dichtenden Gummimanschetten ausgestattet. Der obere Stopfen ist massiv und der untere verfügt über einen axialen Kanal, der mit einer Glasscheibe oder einer Gummimembran abgedeckt ist.

Spülen des Ringraums. Durch den Auslass 1 (Abb. 8.1, a) des Zementierkopfes wird Spülflüssigkeit gepumpt, um das Bohrloch zu spülen. In diesem Fall wird der Futterrohrstrang mit einer Monitorklemme am Bohrlochkopf aufgehängt und berührt den Boden nicht.

Einsetzen des unteren Stopfens in die Mantelrohre. Dazu wird der Zementierkopf von der Säule abgeschraubt und der untere Stopfen in die Mündung des Gehäuses eingeführt. Anschließend den Zementierkopf mit darin fixiertem Oberstopfen aufschrauben.

Einspritzen von Zementschlamm in einen Futterrohrstrang. Lösen Sie den oberen Stopfen und schieben Sie ihn entlang der Säule. Die versenkbaren Stopfen 6 des Zementierkopfes werden abgeschraubt, wodurch der obere Stopfen freigegeben wird und eine Spülflüssigkeit (Tonlösung oder Wasser) durch den Auslass gepumpt wird, um durch die Stopfen zu drücken. Dann bewegt sich das System, bestehend aus zwei Stopfen und dazwischenliegendem Zementmörtel, nach unten.

Zementmörtel in den Ringraum schieben. Wenn der untere Stopfen am Druckring (Haltering) anliegt, der zwischen den Rohren und dem Schuh befestigt ist, zerdrückt der erhöhte Druck der Pumpe die Glasplatte, die das Loch im unteren Stopfen bedeckt, und der Zementmörtel wird durch dieses Loch in das Loch gedrückt ringförmiger Ring (Abb. 8.1, c). Das Ende der Injektion des Zementmörtels in den Ringraum entspricht dem Moment der Konvergenz der Stopfen (Abb. 8.1, d), bestimmt durch einen starken Druckanstieg am Manometer.

Entfernen des Gehäusestrangs von der Monitorklemme und Absenken des Strangs nach unten.

Dazu wird die Säule mithilfe eines Aufzugs, eines Hakens, eines Fahrsystems und einer Bohrturmwinde angehoben, vom Löschmonitorgehäuse entfernt und auf den Boden abgesenkt.

Halten Sie den Futterrohrstrang 12 bis 24 Stunden lang unter Druck (mit geschlossenen Bögen 1 und 2), bis der Zement aushärtet und aushärtet.

Entfernen des Zementierkopfes, Ausbohren der Stopfen und des Druckrings sowie Reinigen des Bodens.

Überprüfung des Tamponierungsergebnisses. Dazu pumpen Sie den Flüssigkeitsspiegel im Brunnen unter (mindestens 10 m) unter das statische Niveau des verstopften Grundwasserleiters. Wenn der Wasserspiegel im Brunnen innerhalb von 24 Stunden nicht angestiegen ist (ohne Berücksichtigung des Pegelanstiegs auf 1 m aufgrund des Murmelns von Tropfen entlang der Rohrwände), wird davon ausgegangen, dass der Grundwasserleiter verstopft ist und hierüber wird ein Bericht erstellt.

Reis. 3.3 Schema zum Verstopfen eines Brunnens mit Zement nach der „Zwei-Pfropfen“-Methode:

a - Beginn des Zementpumpens; b – Ende der Zementinjektion; c – der Beginn des Zementaufstiegs in den Ringraum; d – Ende der Zementierung

1 - Absperrventil; 2 - Manometer; 3 - Kopf zur Zementierung; 4 - oberer Teil des Steckers; 5 - Gummimanschetten; 6 - unterer Teil des Steckers; 7 - Mantelrohr; 8 - oberer Stecker; 9 - unterer Stopfen

3.2 Liquidationsverstopfung des Brunnens

Nach dem Bohren eines Brunnens wird eine Kontrollmessung seiner Tiefe durchgeführt, es werden Messungen von Zenitwinkeln und Azimuten in festgelegten Abständen (normalerweise 20 m) sowie geophysikalische Untersuchungen (Protokollierung) durchgeführt. Dann beginnen sie, das Gehäuse zu entfernen und den Brunnen zu verschließen.

Der Zweck des Liquidationsstopfens besteht darin, alle zu erschließenden Grundwasserleiter und Mineralschichten vor dem Eindringen von Wasser durch das Bohrloch und durch Brüche aus dem isolierten Grundwasserleiter zu isolieren und die Möglichkeit einer Grundwasserzirkulation durch das Bohrloch auszuschließen, wenn die Verrohrung entfernt und aufgegeben wird.

Zum Liquidieren eines Brunnens, der in felsigen und halbfelsigen Gesteinen gebohrt wurde, wird Zement verwendet, in tonigen Gesteinen wird plastischer Fettton verwendet. Ein mit einer Tonlösung gebohrter und mit Zement verschlossener Brunnen wird vor dem Verschließen mit Wasser gewaschen, um ihn zu entleeren. Die Zementaufschlämmung wird durch auf den Boden abgesenkte Bohrrohre gepumpt. Während das Bohrloch mit Zementschlamm gefüllt wird, werden die Bohrrohre angehoben. Nach dem Anheben sollten die Pumpe und die Bohrrohre mit Wasser gespült werden, um verbleibende Zementschlämme zu entfernen.

Beim Tamponieren mit Ton wird dieser eingeweicht, ein dicker Tonteig hergestellt und anschließend mit einer Tonpresse oder von Hand Tonzylinder hergestellt. Tonzylinder werden in einem langen Kernrohr auf den Boden des Brunnens abgesenkt und, nachdem das Kernrohr 1,0–1,5 m über den Boden angehoben wurde, mit einer Pumpe mit Wasserdruck, normalerweise bei 1,0–1,5 MPa, herausgedrückt. Aus Gründen der Zuverlässigkeit wird jede Portion Zementton mit einem Metallstampfer verdichtet.

Zum Liquidationsstopfen tiefe Brunnen haben sich bestens bewährt:

1. Ton-Zement-Mörtel, hergestellt auf der Basis von hochviskosem Tonmörtel (T = 50-80 s und = 500-1500 N/cm2).

Für 1 m3 Tonlösung 120-130 kg Brunnenzement und 12 kg Flüssigglas hinzufügen.

2. Zum Verschließen fertiggestellter Brunnen wird eine gehärtete Tonlösung (CMS) mit der folgenden Zusammensetzung verwendet: normale Tonlösung – 64 %; Formalin – 11 %; TS-10 -25 %. TS-10 ist eine dunkelbraune Flüssigkeit, die aus einer Mischung (in geeigneten Anteilen) von Schieferphenolen, Ethylenglykol und Natriumhydroxidlösung hergestellt wird.

In einer Reihe von Explorationsgebieten wird den Vergusslösungen Sand zugesetzt.

Bei vollständiger Absorption der Spülflüssigkeit werden im Brunnenzwischenraum oberhalb der Absorptionszone Holzstopfen eingebaut. An der Mündung des verlassenen Brunnens verbleibt ein Mantelrohr mit einem Zementstopfen. Auf dem Rohr sind Nummer und Tiefe des Brunnens angegeben.

Bei der Durchführung von Liquidationsstopfarbeiten sollten Sie sich an den genehmigten Anweisungen oder Regeln für die Durchführung dieser Art von Arbeiten orientieren, die in der jeweiligen Region gelten. Ein Bericht über die Durchführung des Liquidationssteckens wird in der durch die Anweisungen oder Regeln vorgeschriebenen Form erstellt.

LITERATUR

1. Vozdvizhensky B.I. Explorationsbohrungen / B.I. Vozdvizhensky, O.N. Golubintsev, A.A. Nowoshilow. - M.: Nedra, 1979. - 510 S.

2. Sovetov G.A. Grundlagen des Bohrens und Bergbaus / G.A. Sovetov, N.I. Schabin. - M.: Nedra, 1991. - 368 S.

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Wenn eine geologische Untersuchung des Bohrkleins die Aussichten für eine industrielle Entwicklung aufzeigt, beginnt der Bau einer Bohrstelle. Die zuvor geräumte Fläche wird betoniert und eingezäunt sowie eine Planierstraße (eine Straße ohne feste Oberfläche) angelegt. Auf dem erstellten Turm bauen sie einen Turm, installieren eine Winde, Schlammpumpen, installieren einen Generator und alles Notwendige. Die montierten Geräte werden getestet, schrittweise auf die geplante Kapazität gebracht und in Betrieb genommen.

Die am häufigsten verwendete Technologie mechanisches Brunnenbohren, die rotierend, stoßend oder kombiniert ausgeführt wird. Der Bohrer wird an einem quadratischen Bohrgestänge befestigt und mithilfe eines Fahrsystems in das Bohrloch abgesenkt. Ein Rotor über dem Bohrlochkopf überträgt die Drehbewegung auf den Bohrer.

Während das Bohrloch gebohrt wird, wird der Bohrstrang erweitert. Gleichzeitig mit dem Bohren eines Produktionsbrunnens werden Arbeiten zum Spülen des Brunnens mit speziellen Pumpen durchgeführt. Um den Brunnen von zerstörten Gesteinspartikeln zu spülen, wird eine Spülflüssigkeit verwendet, bei der es sich um Prozesswasser, eine wässrige Suspension, Tonlösungen oder Lösungen auf Kohlenwasserstoffbasis handeln kann. Nach dem Umpumpen der Bohrflüssigkeit in spezielle Behälter wird diese gereinigt und wieder verwendet. Spülflüssigkeiten reinigen nicht nur den Boden des Bohrkleins, sondern sorgen auch für Kühlung des Bohrers, verringern die Reibung des Bohrstrangs an den Bohrlochwänden und verhindern ein Einsturz.

In der letzten Bohrphase wird die Produktionsbohrung zementiert.

Es gibt zwei Zementierungsmethoden:

• Direkte Methode– Die Lösung wird in den Bohrstrang gepumpt und in den Ringraum gedrückt.
• Umgekehrte Methode– Die Lösung wird von der Oberfläche in den Ringraum gepumpt.

Zum Bohren von Brunnen werden eine Reihe spezieller Maschinen und Mechanismen verwendet. Auf dem Weg zur Bemessungstiefe gibt es häufig Gesteinsabschnitte mit erhöhter Härte. Um sie zu bestehen, muss der Bohrstrang zusätzlich belastet werden, sodass hohe Anforderungen an die Produktionsausrüstung gestellt werden.

Bohrausrüstung ist nicht billig und für den Langzeiteinsatz konzipiert. Wenn die Produktion aufgrund eines Ausfalls eines Mechanismus stoppt, müssen Sie auf einen Ersatz warten, was die Rentabilität des Unternehmens erheblich beeinträchtigt. Geräte und Mechanismen zur Kohlenwasserstoffproduktion müssen aus hochwertigen und verschleißfesten Materialien bestehen.

Die Bohrplattformausrüstung kann in drei Teile unterteilt werden:

• Bohrteil– Bohrer und Bohrstrang.
• Leistungsteil– Rotor- und Fahrsystem, das die Drehung des Bohrstrangs und Auslösemanipulationen ermöglicht.
• Hilfsteil– Generatoren, Pumpen, Tanks.

Der reibungslose Betrieb einer Bohranlage hängt von der ordnungsgemäßen Bedienung der Ausrüstung ab Wartung Mechanismen innerhalb der vom Hersteller vorgeschriebenen Fristen. Ebenso wichtig ist es, Verschleißteile rechtzeitig auszutauschen, auch wenn Aussehen Bei ihnen ist alles in Ordnung. Ohne Einhaltung der Betriebsvorschriften ist es nicht möglich, die Sicherheit des Bohrplattformpersonals und die Vermeidung von Kontaminationen zu gewährleisten Umfeld und ununterbrochene Öl- oder Gasförderung.

Methoden zum Bohren von Produktionsbrunnen

Die Methoden zum Bohren von Brunnen werden je nach Art der Beeinflussung des Gesteins unterteilt.

Mechanisch:

• Schock.
• Rotation.
• Kombiniert.

Nicht mechanisch:

• Hydraulisches Brechen.
• Hohe Temperaturbelastung.
• Detonation.

Es ist erwähnenswert, dass die Hauptbohrmethode Rotation und Rotationsschlag ist; andere Methoden werden in der Praxis selten verwendet.

Zavgorodniy Ivan Alexandrovich

Student im 2. Studienjahr, Maschinenbauabteilung, Fachrichtung „Bohren von Öl- und Gasquellen“, Astrachan State Polytechnic College, Astrachan

Email:

Kuznetsova Marina Iwanowna

Lehrer für Spezialdisziplinen, Astrachan State Polytechnic College, Astrachan

Email:

Einführung. Seit der Antike fördert die Menschheit Öl; zunächst wurden primitive Methoden angewendet: die Nutzung von Brunnen, das Sammeln von Öl von der Oberfläche von Stauseen, die Verarbeitung von in Öl getränktem Kalkstein oder Sandstein. Im Jahr 1859 begann im US-Bundesstaat Pennsylvania das maschinelle Bohren von Ölquellen, und etwa zur gleichen Zeit begann das Bohren von Bohrlöchern in Russland. In den Jahren 1864 und 1866 wurden im Kuban die ersten Brunnen mit einer Förderleistung von 190 Tonnen/Tag gebohrt.

Zunächst wurden Ölquellen im manuellen Stab-Rotations-Verfahren gebohrt, doch schon bald wurde auf das Bohren im manuellen Stab-Schlag-Verfahren umgestellt. Die Shock-Rod-Methode hat sich in den Ölfeldern Aserbaidschans weit verbreitet. Der Übergang von der manuellen Methode zum mechanischen Bohren von Brunnen führte zu der Notwendigkeit, Bohrvorgänge zu mechanisieren, zu deren Entwicklung die russischen Bergbauingenieure G.D. einen wesentlichen Beitrag leisteten. Romanovsky und S.G. Wojslaw. Im Jahr 1901 wurde zum ersten Mal in den Vereinigten Staaten das Drehbohren eingesetzt, bei dem der Boden mit einem zirkulierenden Flüssigkeitsstrom (unter Verwendung von Bohrflüssigkeit) gespült wurde, und der französische Ingenieur erfand das Anheben von gebohrtem Gestein mit einem zirkulierenden Wasserstrom Fauvelle im Jahr 1848. Von diesem Moment an begann die Zeit der Entwicklung und Verbesserung des Drehbohrverfahrens. Im Jahr 1902 wurde in Russland in der Region Grosny der erste Brunnen mit einer Tiefe von 345 m im Rotationsverfahren gebohrt.

Heute nehmen die USA eine führende Position in der Ölindustrie ein, jährlich werden 2 Millionen Bohrlöcher gebohrt, ein Viertel davon erweist sich als produktiv, Russland belegt bisher nur den zweiten Platz. In Russland und im Ausland werden verwendet: manuelles Bohren (Wassergewinnung); mechanisch; kontrolliertes Spindelbohren (in England entwickeltes sicheres Bohrsystem); Sprengbohrtechnologien; Thermal; physikalisch-chemische, elektrische Funken und andere Methoden. Darüber hinaus werden viele neue Technologien zum Bohren von Bohrlöchern entwickelt; in den USA hat beispielsweise das Colorado Mining Institute eine Laserbohrtechnologie entwickelt, die auf dem Verbrennen von Gestein basiert.

Bohrtechnik. Am gebräuchlichsten ist das mechanische Bohrverfahren, das im Schlag-, Rotations- und Schlag-Rotationsbohrverfahren durchgeführt wird. Beim Schlagbohrverfahren kommt es zu einer Gesteinszerstörung durch Stöße des Gesteinsschneidwerkzeugs auf den Bohrlochboden. Die Zerstörung von Gesteinen durch die Rotation eines auf den Boden gedrückten Gesteinsschneidwerkzeugs (Meißel, Krone) wird als Rotationsbohrverfahren bezeichnet.

Beim Bohren von Öl- und Gasquellen in Russland kommt ausschließlich das Rotationsbohrverfahren zum Einsatz. Bei der Rotationsbohrmethode wird ein Bohrloch mit einem rotierenden Bohrmeißel gebohrt, während die gebohrten Gesteinspartikel während des Bohrvorgangs durch einen kontinuierlich zirkulierenden Strom aus Bohrflüssigkeit oder Luft oder Gas, die in das Bohrloch injiziert werden, an die Oberfläche befördert werden. Abhängig vom Standort des Motors wird das Drehbohren in Drehbohren und Turbobohren unterteilt. Beim Rotationsbohren befindet sich der Rotator an der Oberfläche und bewirkt, dass sich der Bohrer am Boden mithilfe eines Bohrrohrstrangs dreht. Die Rotationsgeschwindigkeit beträgt 20–200 U/min. Beim Bohren mit einem Bohrlochmotor (Turbobohrer, Bohrschrauber oder Elektrobohrer) wird das Drehmoment von einem Bohrlochmotor übertragen, der über dem Bohrmeißel installiert ist.

Der Bohrvorgang besteht aus folgenden Hauptvorgängen: Bohrgestänge mit verbrauchter Bohrkrone in das Bohrloch bis zum Boden absenken und Bohrgestänge mit verbrauchter Bohrkrone aus dem Bohrloch heben und Bohrkrone am Boden betätigen, d. h. Zerstörung des Bohrgesteins. Diese Vorgänge werden regelmäßig unterbrochen, um Mantelrohre in das Bohrloch abzusenken, um die Wände vor Einsturz zu schützen und Öl- (Gas-) und Wasserhorizonte zu trennen. Gleichzeitig werden beim Bohren von Bohrlöchern eine Reihe von Hilfsarbeiten durchgeführt: Kernprobenentnahme, Vorbereitung der Bohrspülung (Bohrspülung), Protokollierung, Messung der Krümmung, Bohrlochentwicklung, um einen Zufluss von Öl (Gas) zu bewirken ) in den Brunnen usw.

Abbildung 1 zeigt Technologiesystem Bohrinsel.

Abbildung 1. Schema einer Bohranlage zum Drehbohren: 1 - Laufseil; 2 - Fahrblock; 3 - Turm; 4 - Haken; 5 - Bohrschlauch; 6 - führendes Rohr; 7 - Dachrinnen; 8 - Schlammpumpe; 9 - Pumpenmotor; 10 - Pumpenleitungen; 11 - Aufnahmetank (Kapazität); 12 - Bohrverbindung; 13 - Bohrgestänge; 14 - hydraulischer Bohrlochmotor; 15 - Meißel; 16 - Rotor; 17 - Winde; 18 - Winde und Rotormotor; 19 - schwenkbar

Eine Bohranlage ist eine Reihe von Maschinen und Mechanismen, die zum Bohren und Sichern von Bohrlöchern bestimmt sind. Der Bohrvorgang wird durch das Absenken und Anheben des Bohrgestänges sowie dessen Gewichtserhaltung begleitet. Um die Belastung des Seils zu verringern und die Motorleistung zu reduzieren, werden Hebezeuge eingesetzt, die aus einem Turm, einem Bohrwerk und einem Fahrwerk bestehen. Das Laufsystem besteht aus einem festen Teil des Kronenblocks, der oben auf dem Turmdach installiert ist, und einem beweglichen Teil des Laufblocks, Laufseil, Haken und Schlingen. Das Fahrsystem dient dazu, die Drehbewegung der Windentrommel in die Translationsbewegung des Hakens umzuwandeln. Der Bohrturm dient zum Anheben und Absenken des Bohrgestänges und der Verrohrung in das Bohrloch sowie zum Halten des Bohrgestänges während des Bohrens und seiner gleichmäßigen Zuführung sowie zum Platzieren des Fahrsystems, der Bohrgestänge und eines Teils der Ausrüstung darin. Der Hebevorgang erfolgt mit einer Bohrwinde. Das Hebewerk besteht aus einer Basis, auf der die Windenwellen befestigt und durch Zahnräder miteinander verbunden sind. Alle Wellen sind mit dem Getriebe verbunden, und das Getriebe wiederum ist mit dem Motor verbunden.

Zur Landbohrausrüstung gehört eine Aufnahmebrücke, die zum Verlegen von Bohrgestängen und zum Transport von Ausrüstung, Werkzeugen, Materialien und Ersatzteilen darauf dient. Ein System von Geräten zum Reinigen der Spüllösung aus Bohrgestein. Und eine Reihe von Hilfsstrukturen.

Der Bohrstrang verbindet den Bohrmeißel (Gesteinsschneidewerkzeug) mit der Oberflächenausrüstung, d. h. dem Bohrgerät. Das obere Rohr eines Bohrstrangs ist quadratisch und kann sechseckig oder gerillt sein. Das Antriebsrohr verläuft durch das Loch im Rotortisch. Der Rotor ist in der Mitte des Bohrturms platziert. Das Führungsrohr ist an seinem oberen Ende mit einem Drehgelenk verbunden, das die Drehung des an einem Haken hängenden Bohrgestänges gewährleisten und die Spülflüssigkeit durch dieses zuführen soll. Der untere Teil des Wirbels ist mit dem Kelly verbunden und kann sich mit dem Bohrstrang drehen. Die Oberseite des Wirbels ist immer stationär.

Betrachten wir die Technologie des Bohrprozesses (Abbildung 1). An das Loch des stationären Teils des Drehgelenks 19 ist ein flexibler Schlauch 5 angeschlossen, durch den die Waschflüssigkeit mit Bohrpumpen 8 in das Bohrloch gepumpt wird. Die Waschflüssigkeit strömt über die gesamte Länge des Bohrgestänges 13 und gelangt in die Hydraulik Untertagemotor 14, der die Motorwelle in Rotation versetzt, und dann dringt die Flüssigkeit in den Bohrer 15 ein. Aus den Löchern des Bohrers austretend, wäscht die Flüssigkeit den Boden, nimmt Partikel des gebohrten Gesteins auf und steigt zusammen mit ihnen auf durch den ringförmigen Raum zwischen den Wänden des Bohrlochs und den Bohrrohren nach oben und wird zum Pumpeneinlass geleitet. An der Oberfläche wird die Bohrflüssigkeit mit speziellen Geräten vom Bohrgestein gereinigt und anschließend wieder in das Bohrloch eingespeist.

Technologischer Prozess Das Bohren hängt weitgehend von der Bohrspülung ab, die je nach den geologischen Gegebenheiten des Feldes auf Wasserbasis, auf Ölbasis, mit einem gasförmigen Mittel oder mit Luft hergestellt wird.

Abschluss. Aus dem oben Gesagten wird deutlich, dass die Technologien für das Verhalten von Bohrprozessen unterschiedlich sind, aber die für die gegebenen Bedingungen (Tiefe des Bohrlochs, das Gestein, aus dem es besteht, Druck usw.) geeignete Technologie muss auf der Grundlage geologischer und geologischer Faktoren ausgewählt werden Klimabedingungen. Denn die weiteren Betriebseigenschaften des Bohrlochs, nämlich seine Durchflussrate und Produktivität, hängen von der qualitativ hochwertigen Öffnung des Produktionshorizonts im Feld ab.

Referenzliste:

1. Vadetsky Yu.V. Bohren von Öl- und Gasquellen: ein Lehrbuch für Anfänger. Prof. Ausbildung. M.: Verlagszentrum "Academy", 2003. - 352 S. ISB-Nr. 5-7695-1119-2.

2. Vadetsky Yu.V. Driller's Handbook: Lehrbuch. Leitfaden für Anfänger Prof. Ausbildung. M.: Verlagszentrum „Akademie“, 2008. – 416 S. ISB-Nr. 978-5-7695-2836-1.

Basierend auf der Art der Einwirkung auf das Gestein wird zwischen mechanischem und nichtmechanischem Bohren unterschieden. Beim mechanischen Bohren wirkt das Bohrwerkzeug direkt auf das Gestein ein und zerstört es. Beim nichtmechanischen Bohren erfolgt die Zerstörung ohne direkten Kontakt mit dem Gestein durch die Aufprallquelle. Nichtmechanische Methoden (hydraulisch, thermisch, elektrophysikalisch) befinden sich in der Entwicklung und werden derzeit nicht zum Bohren von Öl- und Gasquellen verwendet.

Mechanische Bohrverfahren werden in Schlag- und Rotationsbohrverfahren unterteilt.

Beim Schlagbohren werden Gesteine ​​durch einen an einem Seil aufgehängten Bohrmeißel zertrümmert. Zum Bohrwerkzeug gehören außerdem eine Hammerstange und ein Seilschloss. Es hängt an einem Seil, das über einen an einem Mast montierten Block geworfen wird (nicht abgebildet).

Derzeit wird in unserem Land beim Bohren von Öl- und Gasquellen kein Schockbohren eingesetzt.

Öl- und Gasbohrungen werden im Rotationsbohrverfahren errichtet. Bei dieser Methode werden Gesteine ​​nicht durch Stöße zerkleinert, sondern durch einen rotierenden Meißel, der einer axialen Belastung ausgesetzt ist, zerstört. Das Drehmoment wird vom Rotator (Rotor) durch das Bohrgestänge (Rotationsbohren) oder von einem direkt über dem Bohrer installierten Bohrlochmotor (Turbobohrer, Elektrobohrer, Schraubenmotor) auf den Bohrer oder von der Oberfläche übertragen.

Ein Turbobohrer ist eine hydraulische Turbine, die durch in das Bohrloch eingespritzte Spülflüssigkeit in Rotation versetzt wird. Eine elektrische Bohrmaschine ist ein vor dem Eindringen von Flüssigkeiten geschützter Elektromotor, der über ein Kabel von der Oberfläche mit Strom versorgt wird. Ein Schraubenmotor ist eine Art hydraulische Bohrlochmaschine, bei der ein Schraubenmechanismus verwendet wird, um die Energie des Spülflüssigkeitsflusses in mechanische Energie der Rotationsbewegung umzuwandeln.

Aufgrund der Art der Gesteinszerstörung am Boden wird zwischen kontinuierlicher Bohrung und Kernbohrung unterschieden. Beim Dauerbohren kommt es im gesamten Ortsbrustbereich zu Gesteinszerstörungen. Beim Kernbohren werden Gesteine ​​nur entlang des Rings zerstört, um einen Kern zu gewinnen – eine zylindrische Gesteinsprobe entlang der gesamten Länge des Bohrlochs oder eines Teils davon. Mithilfe der Kernauswahl werden die Eigenschaften, Zusammensetzung und Struktur von Gesteinen sowie die Zusammensetzung und Eigenschaften der das Gestein sättigenden Flüssigkeit untersucht.

Ein Brunnen ist ein Schacht mit kreisförmigem Querschnitt, der von der Erdoberfläche oder aus einem Untergrund gebohrt wird, der ohne menschlichen Zugang zur Ortsbrust in einem beliebigen Winkel zum Horizont arbeitet und dessen Durchmesser viel geringer ist als seine Tiefe. Brunnen werden mit speziellen Bohrgeräten gebohrt

Es gibt vertikale, horizontale und geneigte Brunnen. Der Anfang des Brunnens wird als Mündung bezeichnet, der Boden als Boden und die innere Seitenfläche als Wände. Die Bohrlochdurchmesser reichen von 25 mm bis 3 m. Bohrlöcher können Nebenleitungen (SB) haben, darunter auch horizontale (BGS).

Bohrbrunnen werden nach Zweck unterschieden: Kartierung, Referenz, Struktur, Prospektion, Exploration, Produktion, Geotechnologie und Ingenieurwesen (Bergbau, Belüftung, Entwässerung, Sperrung, Sprengung usw.).

Eine Gasbohrung ist eine Bohrung, die in einen gasführenden Horizont gebohrt wird und der Förderung von Gas und Gaskondensat dient.

Eine Ölquelle ist eine Bohrung, die in einen ölführenden Horizont, meist in einen Öl- und Gashorizont, gebohrt wird und ausschließlich der Ölförderung dient. Das Bohrloch kann nicht zur Gasförderung genutzt werden – dies liegt an der Konstruktion des Bohrlochs selbst und vor allem an den Besonderheiten der Ölvorbereitung für den Transport; Gas wird vor dem Transport gemäß SNiP, TU und anderen behördlichen Dokumenten gereinigt und getrocknet.

Ein Bohrloch ist eine zylindrische Minenöffnung, die ohne menschlichen Zugang hergestellt wird und deren Durchmesser um ein Vielfaches kleiner als die Länge ist (Abb. 2.1).

Abb.2.1

Der Anfang des Bohrlochs wird als Mündung 1 bezeichnet, die seitliche zylindrische Oberfläche wird als Wand 2 oder Rumpf bezeichnet, der Boden wird als Bohrlochsohle 4 bezeichnet. Der Abstand von der Mündung zum Boden entlang der Achse des Fasses bestimmt die Länge des Bohrlochs der Brunnen (Abb. 1c) und entlang der Projektion der Achse 4 auf die Vertikale - seine Tiefe (Abb. 1 a, c).

Anhand der räumlichen Lage des Rumpfes werden vertikale (Abb. 1 a, b) und geneigte (Abb. 1 c) Brunnen unterschieden.

Die Vertiefung von Bohrlöchern erfolgt durch die Zerstörung von Gestein über die gesamte Fläche der Fläche (feste Fläche) oder entlang des Randteils (kreisförmige Fläche). Im letzteren Fall verbleibt eine Gesteinssäule – Kern 5 – in der Mitte des Bohrlochs, die regelmäßig zur direkten Untersuchung an die Oberfläche gehoben wird. Der Durchmesser des Brunnens nimmt in der Regel in bestimmten Abständen von der Mündung zum Boden hin stufenweise ab. Der Anfangsdurchmesser von Öl- und Gasquellen beträgt in der Regel nicht mehr als 900 mm und der Enddurchmesser liegt selten unter 165 mm. Die Tiefen von Öl- und Gasquellen variieren innerhalb von mehreren tausend Metern.

Öl- und Gasquellen werden an Land und vor der Küste mit Bohrinseln gebohrt. Im letzteren Fall werden Bohrinseln auf Gestellen, schwimmenden Bohrplattformen oder Schiffen montiert.

In der Öl- und Gasindustrie werden Bohrlöcher zu folgenden Zwecken gebohrt:

Betrieblich – zur Produktion von Öl, Gas und Gaskondensat.

Injektion – zum Pumpen von Wasser (seltener Luft, Gas) in produktive Horizonte, um den Lagerstättendruck aufrechtzuerhalten und die Fließperiode der Feldentwicklung zu verlängern, wodurch die Fließgeschwindigkeit von Produktionsbrunnen erhöht wird, die mit Pumpen und Lufthebern ausgestattet sind.

Exploration – um produktive Horizonte zu identifizieren, ihre industrielle Bedeutung abzugrenzen, zu testen und zu bewerten.

Spezial - Referenz, Parametrierung, Auswertung, Kontrolle zur Untersuchung der geologischen Struktur eines wenig bekannten Gebiets, Bestimmung von Änderungen der Lagerstätteneigenschaften produktiver Formationen, Überwachung des Lagerstättendrucks und der Bewegungsfront des Öl-Wasser-Kontakts, des Produktionsgrades von einzelne Abschnitte der Formation, thermische Auswirkungen auf die Formation, Gewährleistung der In-situ-Verbrennung, Vergasung von Ölen, Zurücksetzen Abwasser in tiefliegende Absorptionsschichten etc.

Strukturelle Prospektion – um die Position vielversprechender Öl- und Gasförderstrukturen anhand der oberen Markierung (definierender) Horizonte zu klären, die ihre Umrisse wiederholen, basierend auf Daten aus der Bohrung kleiner, kostengünstigerer Bohrlöcher mit kleinem Durchmesser.

Öl- und Gasquellen sind kapitalintensive und teure Bauwerke, die viele Jahrzehnte überdauern. Dies wird erreicht, indem die produktive Formation über einen versiegelten, starken und dauerhaften Kanal mit der Oberfläche verbunden wird. Das gebohrte Bohrloch stellt jedoch aufgrund der Instabilität des Gesteins und des Vorhandenseins von Schichten, die mit verschiedenen Flüssigkeiten (Wasser, Öl, Gas und deren Mischungen) gesättigt sind und unter unterschiedlichem Druck stehen, noch keinen solchen Kanal dar. Daher ist es beim Bau eines Brunnens notwendig, seinen Rumpf zu sichern und die Schichten, die verschiedene Flüssigkeiten enthalten, zu isolieren (zu isolieren).

Das Bohrloch wird gesichert, indem spezielle Rohre, sogenannte Casings, hineingelassen werden. Eine Reihe von in Reihe miteinander verbundenen Futterrohren stellt einen Futterrohrstrang dar. Futterrohre aus Stahl werden zur Sicherung von Bohrlöchern verwendet.

Die mit verschiedenen Flüssigkeiten gesättigten Schichten werden durch undurchdringliche Felsen – „Reifen“ – getrennt. Beim Bohren eines Bohrlochs werden diese undurchlässigen Isolationsdichtungen gebrochen und es besteht die Möglichkeit von Zwischenschichtströmungen, spontanem Austritt von Formationsflüssigkeiten an die Oberfläche, Bewässerung produktiver Formationen, Verschmutzung von Wasserversorgungsquellen und der Atmosphäre sowie Korrosion von in das Bohrloch abgesenkten Futterrohrsträngen geschaffen.

Beim Bohren eines Brunnens in instabilem Gestein sind intensive Kavernenbildung, Geröll, Erdrutsche usw. möglich. In einigen Fällen ist eine weitere Vertiefung des Bohrlochs ohne vorherige Sicherung seiner Wände unmöglich.

Um solche Phänomene zu beseitigen, wird der Ringkanal (Ringraum) zwischen der Bohrlochwand und dem darin abgesenkten Futterrohrstrang mit verstopfendem (isolierendem) Material gefüllt. Hierbei handelt es sich um Zusammensetzungen, die ein Bindemittel, inerte und aktive Füllstoffe sowie chemische Reagenzien enthalten. Sie werden in Form von Lösungen (meist wässrig) hergestellt und mit Pumpen in den Brunnen gepumpt. Unter den Bindemitteln werden am häufigsten Portlandzementzemente verwendet. Daher wird der Vorgang der Schichtentrennung als Zementierung bezeichnet.

So entsteht durch das Bohren eines Schachtes, dessen anschließende Befestigung und Isolierung der Schichten ein stabiles unterirdisches Bauwerk einer bestimmten Bauart.