Лекция. Введение в инж. деятельность. БС. Епихин АВ

Введение в инженерную
деятельность
«БУРЕНИЕ СКВАЖИН»
Лекция
Автор: Епихин А.В.
Ст.преп. каф. бурения скважин
Томск-2014 г.
Лектор
Епихин Антон Владимирович
Старший преподаватель каф. бурения скважин
Руководитель Молодежного объединения
ТПУ «Синергия»: http://vk.com/pubsynergy
тел.: 8-913-877-05-37
E-mail: epikhinav@mail.ru
Вконтакте: http://vk.com/epikhinav
http://vk.com/pubepikhinav
2
Тема №1
Вводная. Основные понятия и термины.
Этапы сооружения скважины.
3
ТЕМА 1.1.
Основные понятия и термины.
4
Что такое бурение и зачем оно нужно?
5
Что такое бурение и зачем оно нужно?
Бурение — процесс разрушения горных пород с помощью
специальной техники - бурового оборудования – с целью
сооружения скважины.
6
Что такое скважина?
7
Что такое скважина?
Скважина — это направленная цилиндрическая горная выработка в земле,
диаметр «D» которой мал по сравнению с её длиной по стволу «H»,
сооруженная без доступа человека на забой.
8
Классификация скважин
По назначению:
•
структурно-поисковые
•
разведочные,
•
добывающие (эксплуатационные), предназначенные для добычи нефти и газа из земных недр. К этой
— установление (уточнение тектоники, стратиграфии, литологии, оценка
продуктивности горизонтов) без дополнительного строительства скважин;
служащие для выявления продуктивных объектов, а также для оконтуривания уже
разрабатываемых нефтяных и газоносных пластов;
категории относят также нагнетательные, оценочные, наблюдательные и параметрические скважины;
•
нагнетательные, предназначенные для закачки в пласты воды, газа или пара с целью поддержания
пластового давления или обработки чфч призабойной зоны. Эти меры направлены на удлинение периода
фонтанного способа добычи нефти или повышение эффективности добычи;
•
опережающие добывающие, служащие для добычи нефти и газа с одновременным уточнением
строения продуктивного пласта;
•
оценочные,
•
контрольные
•
опорные
назначение которых — определение начальной нефтеводонасыщенности и остаточной
нефтенасыщенности пласта (и проведение иных исследований);
и наблюдательные, предназначенные для наблюдения за объектом разработки
исследования характера продвижения пластовых флюидов и изменения газонефтенасыщенности пласта;
скважины бурят для изучения геологического строения крупных регионов, чтобы установить
общие закономерности залегания горных пород и выявить возможности образования в этих породах
месторождений нефти и газа.
9
Классификация скважин
По типу профиля:
•
•
•
•
•
вертикальные
наклонно-направленные
горизонтальные
горизонтально-направленные
восстающие
10
Классификация скважин
По глубине:
• мелкие (до 500 м)
• средние (500 – 1500 м)
• глубокие (1500 – 5000 м)
• сверхглубокие (более 5000 м)
По дебиту:
• низкодебитные (до 20 м3/сут)
• малодебитные (до 20-100 м3/сут)
• среднедебитные (100 - 500 м3/сут)
• высокодебитные (свыше 500 м3/сут)
11
Основные элементы скважины
•Устье
•Ствол
•Забой
•Зона пефрорации
•Продуктивный пласт
•Цементный камень
•Обсадная колонна
•Направление
•Кондуктор
•Техническая колонна
•Эксплуатационная колонна
12
ТЕМА 1.2.
Буровое оборудование.
13
Буровое оборудование. Наземное
оборудование скважины
14
Буровая установка и ее элементы
15
Буровая установка и ее элементы.
Буровая вышка.
16
Буровая установка и ее элементы.
Роторный стол.
17
Буровая установка и ее элементы.
Силовой блок.
18
Буровая установка и ее элементы.
Циркуляционная система и насосный блок.
19
Буровая установка и ее элементы.
Талевая система.
20
Буровая установка и ее элементы.
Прочие элементы.
21
Кустовое основание
22
Подземное оборудование
•Долото
•Калибратор
•Забойный двигатель
•Ясс
•Обратный клапан
•Переливной клапан
•Телесистема
•Переводники
•УБТ
•ТБД16Т
•СБТ
•«Квадрат»
23
ТЕМА 1.3.
Этапы сооружения скважины.
24
Проектирование скважины.
25
Подготовка площадки.
26
Монтаж буровой установки.
27
Технологические операции.
Бурение и промывка.
28
Технологические операции.
Крепление.
29
Технологические операции.
Заканчивание. Вызов притока.
30
Технологические операции.
ПРС/КРС.
31
ТЕМА 1.4.
Интересные факты.
32
ФАКТЫ о бурении
Глубина скважин колеблется от десятков
метров до 12 262
сверхглубокая СГ-3)
м
(Кольская
33
ФАКТЫ о бурении
На
контакте
долота
и
горной
породы
температуры достигают до 1000 - 2000
градусов
Цельсия,
что
сравнимо
с
температурой плавления стали
34
ФАКТЫ о бурении
Давления на забое скважины могут
достигать до 50-60 МПа, это равносильно
500
килограммам давления на каждый
квадратный сантиметр забоя
35
ФАКТЫ о бурении
Нагрузки действующие на вышку буровой
установки могут достигать до
500 тонн
36
ФАКТЫ о бурении
Стоимость
нефтяной
колебаться
долларов
от
1
до
скважины
30
может
миллионов
37
ФАКТЫ о бурении
Чистый убыток компании BP по итогам
2010 года (авария в Мексиканском заливе)
составил около 4 миллиардов долларов
38
ФАКТЫ о бурении
Буровики
работают
в
климатических
условиях от -60 до +50 градусов по
Цельсию вахтами от 7 дней до полугода
39
ФАКТЫ о бурении
Бурение по сложности технологий сравнимо
с
эндоскопической
операцией,
только
масштаб другой.
40
Тема №2
Кафедра бурения скважин. История. Учеба.
Наука. Молодежное объединение «Синергия»
41
ТЕМА 2.1.
Кафедра бурения скважин.
42
Хронология
1949 г. – начало подготовки инженеров по специальности 130230
«Технология и техника разведки месторождений полезных
ископаемых» на каф. «Разведочное дело» (проф. А.А. Белицкий).
1 сентября 1954 года – открытие кафедры готовящей кадры по
специальности «Технология и техника разведки МПИ» (создатель:
проф. С.С. Сулакшин).
1982 г. – начало подготовки буровиков по специальности 130504
«Бурение нефтяных и газовых скважин».
1 сентября 1984 года – открытие кафедры «Бурение нефтяных и
газовых скважин» (создатель: доц. Ю.Л. Боярко).
2003 год – открытие кафедры бурения скважин, объединившей
кафедры БНГС И ТРМПИ (проф. В.Д. Евсеев).
43
Итоги деятельности
Кафедрой БС подготовлено более 2130 инженеров по специальности
130203 и более
850
инженеров, бакалавров и магистров по
специальности 130504.
На кафедре БС подготовлено более
50 кандидатов технических наук,
доктора технических наук:
• Сулакшин С.С.
• Кривошеев В.В.
• Евсеев В.Д.
• Чубик П.С.
• Рябчиков С.Я.
• Квеско Н.Г.
• Борисов К.И.
44
Производственная кооперация
Основными работодателями для выпускников кафедры являются:
ОАО «РН-бурение»
ОАО «ТомскНИПИнефть»
ЗАО «Сибирская сервисная компания»
ООО «ЗапСибБурНефть»
ООО «Томскбурнефтегаз»
ОАО «Сургутнефтегаз»
ОАО «Славнефть-Мегионнефтегаз»
ОАО «Когалымнефтегаз»
ФГУГП «Запсибгеолсъемка»
ОАО «Шалымская ГРЭ»
Новосибирская ГПЭ
ССП «Берёзовгеология»
ФГУП «Горно-Алтайская поисково-съёмочная экспедиция»
Sclumberger
Backer Hughes
Exxon Mobile
Halliburton и др.
В эти буровые предприятия в последние годы распределяются на работу не менее
половины выпускников кафедры. Производственную и преддипломную практики
студенты проходят на этих же предприятиях.
45
Кафедра сегодня
Место: 6 учебный корпус, ул. Усова, 9.
И.о. зав.кафедрой БС
Минаев Константин Мадестович
кандидат химических наук
39
сотрудников, представляющих научно-педагогический и
учебно-вспомогательный
персонал
подразделения,
из
которых 5 докторов наук и 6 кандидатов наук.
46
Кафедра сегодня
Кафедра осуществляет подготовку:
• Бакалавров техники и технологии по направлению: 131000 «Нефтегазовое дело»
• Магистров техники и технологии по магистерской программе:
«Технология и техника бурения разведочных скважин на твердые полезные ископаемые»
«Технология вскрытия нефтегазовых пластов»
• Аспирантов по научным специальностям:
– 25.00.14 «Технология и техника геологоразведочных работ»
– 25.00.15 «Технология бурения и освоения скважин»
• Профессиональная переподготовка по программе: «Бурение нефтяных и газовых скважин»
• Подготовка по рабочим специальностям:
- Машинист буровой установки
- Помощник бурильщика эксплуатационного и разведочного бурения пятого разряда
- Допуск к работам при ликвидации газонефтеводопроявлений
Сотрудниками кафедры обеспечивается более
10
специальных дисциплин
по технологиям и оборудованию, применяемым при сооружении скважин и
горных выработок.
47
ТЕМА 2.2.
Наука на кафедре бурения скважин.
48
Научная работа
Кафедра бурения скважин
Система индивидуального
Научно-исследовательская
сопровождения
деятельность
Доктор наук
Творческий проект
Кандидат наук
Междисциплинарный проект
Аспирант
ВКР бакалавра
Магистрант
ВКР магистра
Студент
Кандидатская диссертация
Школьник
Докторская диссертация
Учебнометодическая
деятельность
49
Научные направления
• направленное бурение скважин
• повышение
износостойкости
породоразрушающего
инструмента
и
бурового оборудования
• исследования экотоксичности буровых и тампонажных растворов
• управление свойствами буровых и тампонажных растворов
• моделирование и оптимизация управлением процесса бурения
• разработка струйно-вихревых гидромониторных насадок буровых долот
• разработка канала связи с забоем скважины в процессе бурения
• моделирование работы бурового оборудования в средствах САПР
• изучение процессов скважинной гидродобычи
50
ТЕМА 2.3.
Молодежное объединение «Синергия».
51
Цель
МО
ТПУ
«Синергия»
комплексного
социального
создано
научного,
и
творческого
в
целях
обеспечения
учебно-методического,
воспитания
школьников,
студентов и молодых ученых, способных к разносторонней
деятельности
Национального
в
рамках
миссии
и
стратегии
исследовательского
развития
Томского
политехнического университета и Российской Федерации.
52
Задачи МО «Синергия»
• обеспечение подразделений вуза научно-педагогическими кадрами за счет
привлечения молодежи к активному самоуправлению и участию в
проектах, направленных на выполнение миссии и стратегии развития
Национального
исследовательского
Томского
политехнического
университета и Российской Федерации;
• формирование у молодежи активной жизненной позиции к участию в
научно-исследовательской, учебно-методической, творческой и социальной
деятельности в рамках миссии и стратегии развития Национального
исследовательского Томского политехнического университета и Российской
Федерации;
• реализация социальных, научных и учебно-методических проектов,
направленных на выполнение миссии и стратегии развития Национального
исследовательского Томского политехнического университета и Российской
Федерации.
53
Состав МО «Синергия»
Епихин А.В.
Совет МО
руководитель
Молодые ученые: Морев А.А., Минаев К.М. Ковалев А.В.
Научноисследовательское
направление
Учебно-методическое
направление
Социальное
направление
Творческое и спортивное
направление
54
Тема №3
Задания в рамках дисциплины
«Введение в инженерную
деятельность»
55
Темы рефератов
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
20.
21.
22.
23.
24.
История морского бурения.
История наклонно-направленного бурения.
Буровые долота: классификация, принцип работы, достоинства и недостатки.
Особенности технологии сооружения скважин во льдах.
Особенности технологии и бурового оборудования для сооружения скважин на море.
«Идеальный буровой раствор» – какой он?
Важность и особенности качественного цементирования скважины.
Породоразрушающий инструмент: назначение, особенности устройства и эксплуатации.
Современные проблемы управления свойствами буровых растворов.
Современные проблемы цементирования обсадных колонн.
Современные проблемы при сооружении наклонно-направленных и горизонтальных скважин.
Понятие эффективности процесса бурения: зависимости, влияющие факторы.
Способы разрушения горных пород: традиционные, новые, проблемы и перспективы.
Проблемы и перспективы технологий по очистки буровых растворов.
Проблемы и перспективы повышения изностойкости бурового оборудования.
Бурение на море и на суше: сходства и различия в технологиях.
Аварии в процессе бурения: причины, методы профилактики и ликвидации.
Осложнения в процессе бурения: причины, методы профилактики и ликвидации.
Кольская сверглубокая скважина (СГ-3).
Капелюшников Матевей Акулович – изобретатель турбобура.
Сулакшин Степан Степанович – корифей томской буровой школы.
Муравленко Виктор Иванович – двигатель буровой промышленности СССР!
Булатов Анатолий Иванович – более полувека на службе буровой науки.
Мавлютов Мидхат Рахматуллин – научными способами к секретам бурения горных пород.
56
Литература
1.
Копылов В.Е. Бурение? Интересно!, 1981 г.
2.
Абубакиров В.Ф., Архангельский В.Л., Буримов Ю.Г., Малкин И.Г., Межлумов А. О., Мороз Е.П.
Буровое оборудование, 2000, т.1.
3.
Абубакиров В.Ф., Архангельский В.Л., Буримов Ю.Г., Малкин И.Г., Межлумов А. О., Мороз Е.П.
Буровое оборудование, 2000, т.2.
4.
Басарыгин Ю.М., Булатов А.И., Проселков Ю.М. Бурение нефтяных и газовых скважин, 2002.
5.
Басарыгин Ю.М., Булатов А.И., Проселков Ю.М. Заканчивание скважин, 2000.
6.
Басарыгин Ю.М., Булатов А.И., Проселков Ю.М. Осложнения и аварии при бурении нефтяных и
газовых скважин, 2000.
7.
Басарыгин Ю.М., Булатов А.И., Проселков Ю.М. Технология капитального и подземного ремонта
нефтяных и газовых скважин, 2002.
8.
Булатов А.И., Макаренко П.П., Проселков Ю.М. Буровые промывочные и тампонажные растворы,
1999.
9.
Булатов А.И., Проселков Ю.М., Шаманов С.А Техника и технология бурения нефтяных и газовых
скважин, 2003.
10.
Йогансен К.В. Спутник буровика, 1990.
57
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Журналы
Нефтяное хозяйство (http://www.oil-industry.ru/)
Бурение и нефть (http://burneft.ru/)
Вестник ассоциации буровых подрядчиков
Нефтегазовая вертикаль
Neftegaz.ru
Инженер-нефтяник
Территория Нефтегаз (http://www.neftegas.info/)
Экспозиция Нефть и Газ
Строительство скважин на суше и на море
http://elibrary.ru
58
Интернет-ресурсы
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
E-library.ru
www1.fips.ru
scholar.google.ru
http://www.spe.org/
http://vseoburenii.com/
http://www.drillings.ru/
http://vk.com/allpetro (Allpetro)
http://vk.com/club881017 (БУРОВИКИ)
http://vk.com/drillingsupervisor (Буровой
супервайзинг)
59
Тема №4
Напоследок…
60
Почему бурение?
•
•
•
•
•
Романтика
Обеспеченное будущее
Инженерное искусство
Необходимость постоянного развития
Поле для научного творчества
61
Спасибо за внимание!!!