Бурение скважин - это процесс сооружения направленной горной выработки большой длины и малого (по сравнению с длиной) диаметра. Начало скважины на поверхности земли называют устьем, дно - забоем.
Нефть и газ добывают, строя скважины. Основные процессы их строительства - бурение и крепление. Необходимо осуществлять качественное строительство скважин во все возрастающих объемах при кратном снижении сроков их проводки с целью обеспечить народное хозяйство страны нефтью и газом во все возрастающих количествах при снижении трудо- и энергоемкости и капитальных затрат.
Весь цикл строительства скважин до сдачи их в эксплуатацию включает следующие основные последовательные звенья:
1) строительство наземных сооружений;
2) углубление ствола скважины, осуществление которого возможно только при выполнении двух параллельно протекающих видов работ - собственно углубления и промывки скважины;
3) разобщение пластов, состоящее из двух последовательных видов работ: укрепления (крепления) ствола скважины опускаемыми трубами, соединенными в колонну, и тампонирования (цементирования) заколонного пространства;
4) освоение скважин. Часто освоение скважин в совокупности с некоторыми другими видами работ (вскрытие пласта и крепление призабойной зоны, перфорация, вызов и интенсификация притока флюида и др.) называют заканчиванием скважин.
Подавляющее большинство нефтяных и газовых месторождений приурочено к осадочным горным породам. Основными физико-механическими свойствами горных пород, влияющими на процесс бурения, являются: упругие и пластические свойства, твердость, абразивность и сплошность.Основной вид деформации, под действием которой породы в процессе бурения разрушаются - вдавливание.Бурение скважин - единственный источник результативной разведки и приращения запасов нефти и газа.При бурении нефтяных и газовых скважин основным инструментом, при помощи которого происходит разрушение горной породы на забое и образуется собственно скважина, является долото.
По характеру разрушения породы все буровые долота классифицируются следующим образом.
1.Долота режуще-скалывающего действия, разрушающие породу лопастями, наклоненными в сторону вращения долота. Предназначены они для разбуривания мягких пород.
2.Долота дробящее-скалывающего действия, разрушающие породу зубьями или штырями, расположенными на шарошках, которые вращаются вокруг своей оси и вокруг оси долота. При вращении долота наряду с дробящим действием зубья (штыри) шарошек, проскальзывая по забою скважины, скалывают (срезают) породу, за счет чего повышается эффективность разрушения пород. Следует отметить, что выпускаются буровые долота и бурильные головки только дробящего действия. При работе этими долотами породы разрушаются в результате динамического воздействия (ударов) зубьев шарошек по забою скважины. Перечисленные долота и бурильные головки предназначены для разбуривания неабразивных и абразивных средней твердости, твердых, крепких и очень крепких пород.
3.Долота истирающе-режущего действия, разрушающие породу алмазными зернами или твердосплавными штырями, располагающиеся в торцовой части долота или в кромках лопастей долота. Долота с алмазными зернами и твердосплавными штырями в торцевой части применяются для бурения неабразивных пород средней твердости и твердых. Долота лопастные, армированные алмазными зернами или твердосплавными штырями - для разбуривания перемежающихся по твердости абразивных и неабразивных пород.
По назначению все буровые долота классифицируются по трем классам:
· долота для сплошного бурения, разрушающие породу в одной плоскости или ступенчато;
· бурильные головки для колонкового бурения, разрушающие породу по периферии забоя;
· долота для специальных целей (зарезные, расширители, фрезеры и др.).
Долота для сплошного бурения и бурильные головки для колонкового бурения предназначены для углубления скважины. Выпускаются они различных типов, что позволяет подбирать нужное долото. Долота для специальных целей предназначены для работы в пробуренной скважине и в обсадной колонне. Долота независимо от их назначения, конструкции и типа нормализованы по диаметрам.
Буровое долото испытывает при работе значительные статические идинамические осевые нагрузки и действие переменного крутящего момента. Поэтому их конструкция должна быть рассчитана на экономическиобоснованный срок службы, так как долото является инструментом одно-разового использования. Восстановление долот экономически не оправдывается при современной технике их производства. Попытки создания долотсо сменными рабочими органами до настоящего времени не дали положительных результатов.