Рідке і газоподібне вуглеводневу сировину щорічно видобувається з надр Землі через сотні тисяч видобувних свердловин, які, будучи закріплені сталевими обсадними трубами великий конструкційної міцності, виконують роль герметичних вертикальних або похилих трубопроводів, що з'єднують глибокозалягаючі нафтові пласти з розміщеними на денній поверхні системами збору, підготовки і транспортування видобутої нафти і газу.
У технологічно обумовленому поєднанні з геологічними, геофізичними, геохімічними і гідродинамічними дослідженнями буріння свердловин різного призначення ведеться на всіх етапах циклу розвідки і розробки нафтового (газового, газо-конденсатного і ін.) Родовища. Умови розміщення, буріння, закачування і експлуатації всіх цих свердловин слід враховувати при плануванні, проектуванні, фінансуванні та організації бурових робіт.
На сучасному етапі розвитку різних напрямків гірничої справи буріння свердловини здійснюється як самостійний цикл будівництва гірничо-технічної споруди, наприклад, при розвідці або експлуатації рідких і газоподібних корисних копалин, а також і як допоміжна операція, яка виконується при інших гірських і будівельних роботах, наприклад під час проходки шахт в сильно водоносних породах за відомим способом попереднього заморожування або цементування грунту, для дослідження грунтів при зведенні великих об'єк ектов промислового і цивільного будівництва.
До числа галузей, виробнича діяльність яких знаходиться в прямій залежності від фізичних обсягів і якості бурових робіт, відносяться Міннафтопром, Мингазпром і Міністерство геології СРСР. Всі свердловини, споруджуються буровими підприємствами цих галузей з метою геологічного дослідження надр на території країни і шельфових акваторіях, проведення нафтогазопошукових робіт, розвідки та розробки нафтових і газових родовищ, поділяються на опорні, параметричні, структурні, пошукові, розвідувальні, експлуатаційні, оціночні, нагнітальні, наглядові та ін.
Поряд з цим свердловини різного призначення в досить великій кількості споруджуються і застосовуються у вугільній, гірничорудній, хімічній промисловості, в сфері медичного обслуговування населення, а також в системі промислового і цивільного будівництва.
Класифікація свердловин за призначенням
Циліндрична гірнича виробка, що проводиться з поверхні землі вглиб за допомогою механізмів і має дуже невелику поперечний переріз в порівнянні з глибиною, називається свердловиною. Свердловини можуть бути вертикальними або похилими, діаметри їх коливаються в широких межах (25-900 мм), глибина - від кількох метрів до кількох тисяч метрів.
Початок свердловини біля поверхні землі називається гирлом, дно - забоєм, стінки свердловини утворюють її стовбур.
1. Опорні свердловини бурят для вивчення геологічної будови і гідрогеологічних умов регіонів, визначення загальних закономірностей поширення комплексів відкладень, сприятливих для нефтегазонакопления, з метою вибору найбільш перспективних напрямків геологорозвідувальних робіт на нафту і газ.
Опорні свердловини поділяються на дві групи:
До першої групи відносять свердловини, які закладаються в районах, які не досліджених бурінням, з метою всебічного вивчення розрізу осадових порід і встановлення віку і матеріального складу фундаменту.
До другої групи відносять свердловини, які закладаються у відносно вивчених районах для всебічного вивчення нижній частині розрізу, що раніше не розкритою бурінням, або для висвітлення окремих принципових питань з метою уточнення геологічної будови і перспектив нафтогазоносності району та підвищення ефективності геологорозвідувальних робіт на нафту і газ.
2. Параметричні свердловини бурят для вивчення глибинної геологічної будови і порівняльної оцінки перспектив нафтогазоносності можливих зон нефтегазонакопления; виявлення найбільш перспективних районів для детальних геологопоїськових робіт, а також для отримання необхідних відомостей про геолого-геофізичної характеристиці розрізу відкладень з метою уточнення результатів сейсмічних та інших геофізичних досліджень.
3. Структурні свердловини бурят для виявлення перспективних площ і їх підготовки до пошуково-розвідувального буріння.
5. Розвідувальні свердловини бурят на площах зі встановленою промислової нефтегазоносностью з метою підготовки запасів нафти газу.
Оціночні свердловини бурят на розроблювану або підготовлювану до дослідної експлуатації поклад нафти з метою уточнення параметрів і режиму роботи пласта, виявлення і уточнення меж відокремлених продуктивних полів, а також оцінки вироблення окремих ділянок поклади.
Нагнітальні свердловини використовують при впливі на експлуатований пласт різних агентів (закачування води, газу або повітря і ін.).
Спостережні свердловини бурять для спостереження за зміною тиску, положення водо-газонафтових контактів у процесі експлуатації пласта.
7. Спеціальні бурять свердловини для скидання промислових вод, ліквідації відкритих фонтанів нафти і газу, підготовки структур для підземних сховищ газу і закачування в них газу, розвідки і видобутку технічних вод.
3. Класифікація свердловин за профілем
З практики буріння відомо, що практично неможливо отримати ідеально вертикальний профіль, тому що при проходженні шарів з різною твердістю, ступенем повстання (нахилу) пластів і через вплив багатьох інших причин має місце природне викривлення профілю. Звичайно, в даний час напрацьовано великий досвід щодо стабілізації профілю свердловини, але при цьому дорожчає будівництво і тому не завжди економічно доцільно проводити стабілізаційні заходи через їх значною трудомісткості. У той же час розробка родовищ, що залягають під населеними пунктами, морями, на болотистих ділянках і т.д. сприяла активному впровадженню похило спрямованих свердловин (ННС), профіль яких штучно викривляється з метою виведення вибою свердловини в потрібну точку продуктивного пласта. Так, вже в 1958 році в Азербайджані 30% загального обсягу буріння становило буріння похило спрямованих свердловин. В процесі спуско-підйомних операцій (СПО) з бурильними і насосно-компресорних труб (НКТ), при СПО зі штангами, а також в процесі експлуатації було відмічено істотну відмінність навантажень в точці підвісу штанг і труб на таких свердловинах від навантажень в свердловинах з досить слабкою кривизною, які прийнято називати вертикальними. Для відстеження закономірностей впливу ступеня і характеру викривлення
відповідно похилим (тангенціальним) ділянкою, ділянкою малоінтенсивне зменшення зенітного кута, ділянкою малоінтенсивне збільшення зенітного кута.
Вступ більшості нафтових родовищ країни в пізню стадію експлуатації супроводжується різким падінням дебітом, зростанням обводнення, проривами води до експлуатаційних свердловинах, в результаті чого в пласті залишаються заблокованими лінзи нафти. Експлуатація нафтових родовищ вертикальними свердловинами дозволяє отримати близько 50% міститься в пласті нафти, а в карбонатних колекторах коефіцієнт нафтовіддачі ще нижче. Навіть при щільних сітках свердловин (0,8. 6,0 га / вкв.) Нефтеотдача в карбонатних колекторах не перевищує 12,5-36%. На родовищах з високов'язкої нафтою вона не досягає і 10%. Картина практично не змінюється і при переході до похило спрямованим свердловинах.
Виняткова цінність нафти як вуглеводневої сировини і енергоносія на тлі падіння обсягів видобутку і промислових запасів змушує вводити в експлуатацію родовища з малопотужними продуктивними пластами, високов'язких нафти і бітумами, які раніше вважалися не перспективні. В таких умовах для досягнення прийнятних поточних дебітом, кінцевою нафтовіддачі і собівартості, що є найважливішими критеріями в нафтовидобутку, стає абсолютно необхідним перехід до горизонтальних свердловин (ГС). Застосування ГС дозволяє зменшити кількість свердловин, вельми істотно поліпшити дренування пластів, включити в експлуатацію залишилися лінзи нафти, підвищити ефективність обробок привибійної зони свердловини за рахунок її розширення.
Профіль горизонтальних свердловин складається з двох сполучених між собою частин: направляє і горизонтальною. При проектуванні горизонтальних свердловин використовують тільки J-подібний тип профілю. За величиною радіуса кривизни стовбура розрізняють три типи профілю горизонтальної свердловини: з великим, середнім і малим радіусами.
Горизонтальні свердловини з великим (понад 190 м) радіусом кривизни можуть бути реалізовані при кущовий способі буріння на суші і морі, а також при бурінні окремих свердловин з великим відхиленням від вертикалі при довжині горизонтальної ділянки 600-1500 м. При будівництві даних свердловин використовуються стандартні техніка і технологія похило спрямованого буріння, що дозволяють отримати максимальну інтенсивність викривлення 0,7 ... 2,0 ° на 10 м проходки.
Горизонтальні профілі свердловин із середнім радіусом викривлення (60-190 м) застосовуються як при будівництві нових одиночних свердловин, так і для відновлення продуктивності старих експлуатаційних свердловин. При цьому максимальна інтенсивність викривлення свердловини знаходиться в межах 3. 10 ° на 10 м проходки при довжині горизонтальної ділянки 450-900 м.