1598005528-5a29f77d2a9bb899a883b13e75ca9e01 (811229), страница 24
Текст из файла (страница 24)
Технологические барьеры. Прочность сталей, применяемых при бурении, определяется как требованиями самой буровой промышленности, так и возможностями современной технологии. Хотя в настоящее время длина стальных буровых труб 9 км представляется предельной, поскольку трубы обрываются под действием собственного веса, некоторые специалисты по бурению полагают, что при благоприятных геологических условиях бурение можно производить на глубине до 15 км.
И хотя, по-видимому, не глубина является основным ограничивающим фактором в настоящее время, тем не менее о каких- либо планах бурения на глубине более 15 км неизвестно. В Советском Союзе и в ряде европейских стран ведутся работы по созданию новых сплавов, но пока эти сплавы не превосходят по своим свойствам стали, используемые при бурении. Допустимые напряжения в обсадных трубах ограничены характеристиками обычных обсадных труб, используемых в нефтяной и газовой промышленности. Сопротивление разрыву, или прочность обсадки, определяется по отношению наружного диаметра к толщине стенок.
Что отношение обычно ограничено пределом 10-40, причем наиболее принято отношение 20. Однако, чтобы скважины были пройдены в условиях очень высоких пластовых давлений, имеющих место при сверхглубоком бурении, требуется отношение менее 10. Такие обсадки технологически выполнимы, но их можно изготовить только по специальному заказу, что требует времени и значитель- 11Е Гпввв я ных расходов, В настоящее время не предпринимается попыток изме; нить такое положение.
Нагрузка на кряже современных буровых установок ограничивает максимальный вес обсадки до. 450 т. Эта нагрузка по мере создания нового и специализированного оборудования будет постепенно повышаться. Температурные ограничения для буровых растворов остаются непреодолимыми.
Обсуждения, проведенные в ведущих научно-исследовательских лабораториях штатов Техас и Оклахома, показывают, что каких-либо изменений не предвидится. В настоящее время все буровые растворы на водной или масляной основе становятся неработоспособными при температурах выше 31 5'С. То же самое относится и к цементу.
В настоящее время надежное цементирование при температурах выше 315 С не представляется возможным. При таких температурах вода в пементе вскипает и испаряется до начала его затвердевания. Цементный порошок после этого выносится из скважины паром. Имеется успешный опыт цементирования нескольких скважин в шт. Калифорния при температурах выше 370'С. Цемент при этом насыщали специальными химическими реагентами. Тем не менее использование этого метода на больших глубинах при неизбежной задержке между подготовкой пементного раствора и процессом пементирования весьма сомнительно. Приборостроительная промышленность, изготавливающая аппаратуру для исследования скважин; предприняла попытки обеспечить ее над,жность при температурах 260-315'С. Сообщалось, что работа при температурах до 650'С, по крайней мере в течение нескольких часов, становится возможной.
Другие трудности, связанные с оборудованием, такие, как передача энергии на забой и стоимость бурения, требуют дальнейшего изучении и разработок. В настоящее время с ростом глубины энергия, передаваемая на забой, понижается, в то время как расходы на бурение экспоненциально возрастают. Не следует ожидать, что устранение указанных технологических ограничений произойдет быстро или без учета нужд бурильной промышленности.
Что же касается непосредственно освоения геотермальных ресурсов, то наилучшим решением представляется подход, при котором учитывается современный уровень технологии и проводится тщательный выбор расположения, глубины и состава пород. Сухие гвотермвльные мветеровденив 117 НАПРАВЛЕНИЯ ДАЛЬНЕЙШИХ ИССЛЕДОВАНИЙ В дополнение к устранению или расширению существующих барьеров или ограничений, которые только что были рассмотрены, необходимо создание новых методов и оборудования. Конечно, можно добиться определенных успехов и при современном уровне технологии, однако глубина 15 км до сих пор остается предельно достижимой. Основные усилия, очевидно, должны быть сконпентрированы на бурении на большие глубины.
Кроме того, методы бурения при освоении геотермальной энергии остаются менее развитыми, чем в нефтяной и газовой промышленности. На необходимость совершенствования этих методов было указано в предыдущих разделах. Совершенствование современных методов бурения СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ В данном разделе будет рассмотрено несколько методов глубокого бурения. Типы скважин, полученных при использовании этих методов, показаны на фиг. 2Л2.
Одиночиад буровая вавакина, Типичной при глубоком бурении является одиночная скважина, получаемая при роторном бурении в осадочных породах (фиг. 2.12). Хотя такая скважина является наиболее экономичной при бурении на большие глубины, она обладает мно-. гими недостатками. В осадочных породах диаметр скважины в общем случае не может оставаться постоянным, а должен сокращаться с глубиной из-за необходимости крепления скважины обсцпными трубами.
Поэтому запланированная конечная глубина не может быть превышена путем простого изменения проекта бурения, поскольку при этом слишком малым становится диаметр скважины. Кроме того, скважина все время должна быть заполнена буровым раствором для противодействия пластовому давлению. Любые измерения по разрезу скважины и в проходимых породах ограничены, так как затруднен доступ через колонну обсадных труб и соответствующее предохранительное оборудование.
Однако при бурении в изверженных породах существует целый ряд способов повышения эффективности бурения. Роторный метод дробления и измельчения породы был усовершенствован путем использования водяных струй, гидравлических и турбинных двигателей, устанавливаемых на забое скважины, а также путем использования бурового инструмента большого диаметра. Эти усовершенствования привели к увеличению скоростей проходки без каких-либо значительных изменений в существующих методах бурении, которые используются для проходки на глубины до 9 км, но ограничены глубиной 118. Гнева 2 Сухие геотермапьные месторождения 119 Еяииввмя аежввим Еуривии ижеавиииивввижива ввжиии живи р м™ Еаиниыи диааиири мвижииы саввами Еияиавии Ф и г.
2.12. Типы гпубокнх скважин (1). 15 км. Значительные усилия в последнее время были сконцентрированы на усовершенствовании и создании новых буровых головок с увеличенным сроком службы, что позволяет сократить число операций подъема и спуска буровых труб. Однако ни одно из указанных усовер- ' шенствований для однотрубной скважины не позволит достичь глубин, превышающих 15 км.
Телескопическая скважина, Телескопическая скважина (фиг. 2.12) позволяет использовать различные технологии бурения и порядок ведения работ, включая возможные временные задержки при переходе к следующей ступени. Бурение таких скважин проводится в Советском Союзе. Сначала могут использоваться обычные методы ротор- ного бурения, затем на глубинах до 9 км — автоматическое роторное бурение, которое ускоряет работы с бурильными трубами на поверхности.
На завершающем этапе бурения скважины можно использовать более совершенные турбобуры. Использование буров большого диаметра при проходке ствола под первую колонну позволяет сократить время спуска и подъема буровых труб, а следовательно, повысить эффективность и снизить затраты на бурение. Затраты на бурение ствола большого диаметра не превышают обычных затрат при роторном бурении. Постепенное изменение диаметра скважины может поэтому привести к линейному росту затрат с увеличением глубины, в то время как обычно они возрастают экспоненциально. Дополнительные преимущества скважин большого диаметра будут рассмотрены далее.
Сяуненчавал скважина большово диамежра. Такая скважина большого диаметра (фиг. 2.12) является следующим этапом развития только что описанной скважины, в которой лишь первая ступень имеет большой диаметр. В данном случае скважина большого диаметра продолжается вниз ступенчато и со сдвигами. Такую скважину можно пройти с помощью роторного бурения, полуавтоматического и автоматического бурения или с помощью взрывов. Преимущества скнажины большого диаметра: доступность забоя скважины для человека, возможность создания горизонтальных туннелей, образование нескольких ступенчатых стволов, расположенных один над другим, и постоянный большой диаметр. Сжуненчавые сдвоенные скважины больжоьа диамевра, Использование сдвоенных скважин большого диаметра (фиг.
2.12) имеет ряд значительных преимуществ. Около 505,' раздробленного грунта можно извлечь механическим способом после его сбора в забое, а не с помощью бурового раствора. Такая система обеспечивает двойной доступ почти ко всем точкам, а также вентиляцию и охлаждение. Важнее всего, что любая глубина может быть выбрана за новый рабочий уровень, что понижает затраты на бурение по сравнению с сооружением одной обычной глубокой скважины. Поскольку при сооружении сдвоенных скважин могут быть использованы строительные методы и большая часть оборудования становится непосредственно доступна человеку, то все это способствует завершению строительства в соответствии с планами.
Бурение сверхглубоких скважин с помощью роторных методов становится недопустимо дорогим. Так, при нормальных геологических условиях стоимость скважины глубиной 15 км при роторном бурении может составить й- 30 млн. долл. Из этой стоимости затраты на соответствующие интервалы глубин составляют: 120 Глазе 2 Затраты, Ух 3 6 13 26 52 Интервалы глубин, км 0 — 3 3-6 6-9 9 — 12 12-15 Установка Узел А Б В 44,6 590 44,8 590 43,3 907 2,960 9,75 340 2,240 9,75 340 6.53 500 950 500 Даа— 1,305 и 0,746 950 950 500 Даа по 1,04 МВт каждый Деа по 1,23 каждый 750 650 38,1 33.
3 При двухствольной системе скважин большого диаметра скважины глубиной 3 км могут быть выполнены и ниже уровня в 15 км при сохранении низкой стоимости бурения. Хотя подобное решение может значительно снизить затраты на бурение сверхглубоких скважин, но при этом необходимо создавать системы жизнеобеспечения на различных уровнях, что в свою очередь может повысить стоимость всей системы. Подробный анализ технико-экономических показателей такой системы необходимо проводить по мере развития техники и новых методов бурения. Из рассмотрения этих методов можно сделать следующие выводы. 1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
