Бурение скважин — это процесс бурения скважины в земле для извлечения природных ресурсов, таких как грунтовые воды , рассол , природный газ или нефть , для закачки жидкости с поверхности в подземный резервуар или для оценки или мониторинга подземных формаций. Бурение для исследования природы материала под землей (например, в поисках металлической руды ) лучше всего описать как бурение скважин .
Самые ранние колодцы были колодцами для воды, неглубокими ямами, вырытыми вручную в регионах, где уровень грунтовых вод приближался к поверхности, обычно с каменными или деревянными стенами, выстилающими внутреннюю часть для предотвращения обрушения. Современные методы бурения используют длинные буровые шахты, создавая отверстия гораздо более узкие и глубокие, чем можно было бы получить путем рытья.
Бурение скважин может осуществляться как вручную, так и 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 управления профилем кольцевого давления по всему стволу скважины». Цели MPD — «определить пределы давления в скважине и соответствующим образом управлять профилем кольцевого гидравлического давления».
Самая ранняя запись о бурении скважин датируется 347 годом нашей эры в Китае. [1] Нефть использовалась в Древнем Китае для «освещения, как смазка для осей тележек и подшипников водяных молотов, как источник углерода для чернильных палочек и как лечебное средство от язв у людей и чесотки у животных». [2] В Древнем Китае машины для глубокого бурения скважин были на переднем крае добычи соляных скважин к 1 веку до нашей эры. Древние китайцы разработали передовые технологии бурения скважин и были первой цивилизацией, которая использовала машину для бурения скважин и использовала бамбуковые обсадные трубы для поддержания отверстий открытыми. [3] [4]
В современную эпоху первый патент на шарошечное долото был выдан американскому бизнесмену и изобретателю Говарду Хьюзу-старшему в 1909 году. Оно состояло из двух взаимосвязанных конусов. Американский бизнесмен Уолтер Бенона Шарп очень тесно сотрудничал с Хьюзом при разработке шарошечного долота. Успех этого долота привел к основанию компании Sharp-Hughes Tool Company . В 1933 году два инженера Хьюза, одним из которых был Ральф Нойхаус, изобрели трехшарошечное долото, которое имело три конуса. Патент Хьюза на трехшарошечное долото действовал до 1951 года, после чего другие компании стали производить аналогичные долота. Тем не менее, в 2000 году Хьюз все еще удерживал 40% мирового рынка буровых долот. Превосходная износостойкость поликристаллических алмазных компактных (PDC) долот постепенно подорвала доминирование шарошечных долот, и в начале этого столетия доходы от буровых долот PDC превысили доходы от шарошечных долот. Технология обоих типов долот значительно продвинулась вперед, чтобы обеспечить улучшенную прочность и скорость проникновения в породу. Это было обусловлено экономикой отрасли и переходом от эмпирического подхода Хьюза в 1930-х годах к современным кодам конечно-элементного моделирования как для гидравлического программного обеспечения, так и для программного обеспечения для размещения резцов.
Факторы, влияющие на выбор буровой коронки, включают тип геологии и возможности буровой установки. Из-за большого количества пробуренных скважин для правильного выбора чаще всего используется информация из соседней скважины. Существуют два различных типа буровых коронок: фиксированные резцы и шарошечные . Фиксированное резцовое долото — это долото, в котором нет подвижных частей, но бурение происходит за счет сдвига, соскабливания или истирания породы. Фиксированные резцы могут быть либо из поликристаллического алмазного компакта (PDC), либо из зернистых горячепрессованных вставок (GHI), либо из натурального алмаза. Шарошечные конусные долота могут быть либо из карбида вольфрама (TCI) для более твердых пород, либо из фрезерованного зуба (MT) для более мягкой породы. Производственный процесс и композиты, используемые в каждом типе буровой коронки, делают их идеальными для определенных ситуаций бурения. Дополнительные усовершенствования могут быть внесены в любую коронку, чтобы повысить эффективность практически для любой ситуации бурения.
Основным фактором при выборе буровой коронки является тип породы, которую предстоит пробурить. Эффективность буровой коронки зависит от типа породы. Существует три типа пород: мягкая, средняя и твердая. Мягкая порода включает в себя неконсолидированные пески , глины , мягкие известняки , красные пласты и сланцы . Средние породы включают в себя доломиты , известняки и твердые сланцы. Твердые породы включают в себя твердые сланцы, кальциты, аргиллиты, кремнистые известняки и твердые и абразивные породы.
До 2006 года доля рынка была поделена 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 захватили почти 30% рынка долот в США и разрушили историческое доминирование Smith, Halliburton и Baker Hughes. К 2018 году Schlumberger, которая приобрела Smith в 2010 году, [5] стала доминировать на международных рынках благодаря упаковке долот с другими своими инструментами и услугами, в то время как Ulterra (принадлежащая частным инвестиционным компаниям Blackstone Energy Partners и American Securities ) продолжила тенденцию роста Stark, став лидером доли рынка долот в США по данным Spears Research [6] и Kimberlite Research. [7]
Оценка градации тупых долот выполняется по единой системе, разработанной Международной ассоциацией буровых подрядчиков (IADC). См. Society of Petroleum Engineers / IADC Papers SPE 23938 & 23940. См. также PDC Bits
Первое упоминание о бурении скважин на нефть относится к 347 году н. э. в Китае.
