Геннадий Блинов - Покорители земных недр
Скважина отбуривается на нефть, и мы ожидаем (и не просто ожидаем, а очень хотим) встретить залежь. Чем крупнее, тем лучше. Так вот, на глубине, скажем, 3000 м внутрипластовое давление в залежи будет составлять примерно 330 кгс/см2. Компенсировать такое давление можно лишь достаточно плотным раствором, например глинистым с плотностью 1,2 г/см3. Менее плотный раствор давление выбьет из скважины, как пробку из шампанского. Чем выше плотность раствора, тем надежнее закупорка скважины и тем больше есть времени для почетной встречи нефти на поверхности. Именно поэтому с самого начала бурения, и особенно после 1000-метровой глубины, ведется непрерывный и очень тщательный контроль за параметрами промывочной жидкости. Расчеты, анализы, проверки-перепроверки.
И вообще, нефтяное бурение — это весьма напряженный и ответственный труд. Буровики-нефтяники постоянно, ежеминутно работают как бы на огромной пороховой бочке — на нефтяной или газовой залежи.
Их основная задача и состоит в том, чтобы проникнуть в эту «бочку», осторожно вскрыть ее, причем «бочка» находится обычно на неопределенной глубине. Внимательным и осторожным должен быть буровик всегда и во всем, ибо в любой момент клокочущая энергия кедр может вырваться в тонкий, «волосяной», ствол скважины. И тогда, как спички, полетят в воздух многотонные трубы, прочий инструмент, на десятки метров взметнется фонтан промывочной жидкости, а следом за ней — и нефти с газом.
Некоторые журналисты с восторгом сообщают, что в таком-то месте «забил новый мощный фонтан черного золота!». Фраза красива, но у специалиста она не вызовет радости или удовлетворения, ибо вырвавшийся газонефтяной фонтан — это бедствие, катастрофа, сложнейшая авария, и по разрушительным последствиям такой выброс можно сравнить разве что с извержением малого вулкана. Подобные аварии ликвидируются месяцами, иногда годами, с применением мирных атомных взрывов небольшой мощности или самой современной военной техники, но, к сожалению, не всегда успешно. Поэтому никакие просчеты при нефтяном бурении категорически нe допускаются. Любые упущения здесь чреваты слишком тяжелыми последствиями.
«Кроваво-черное пламя взметнулось в небо. Оно разрасталось, устремлялось ввысь, и там, на высоте 30 м, бурлило плотными клубами едкого дыма. Ревела земля. На расстоянии 50 м жар был невыносимый. Пятеро в серебристых скафандрах, очень похожих на космические, шагнули в огонь. Это был второй день схватки с открытым фонтаном…
Самыми первыми на скважину пошли бойцы военизированного отряда по предупреждению и ликвидации открытых нефтяных и газовых фонтанов Миннефтепрома. Из устья с пронзительным шипением и свистом вырывается газ…
Фонтанщики действуют под защитой водной завесы. Это тоже суровая необходимость: в любую секунду огонь может завладеть устьем…
Замечаю: люди действуют неторопливо, даже как-то слишком спокойно. Такова специфика их работы. Фонтанщикам нельзя торопиться. Всё они должны делать надежно, без суеты, без ошибок. В этом они схожи с саперами.
Операция по глушению открытого фонтана — тяжелый и кропотливый труд в экстремальных условиях. Фонтанщик обязан в совершенстве знать буровую технику и оборудование, иметь в запасе несколько профессий — монтажника, тракториста, газосварщика, такелажника — вплоть до умения оказать первую медицинскую помощь…
А на утро над скважиной все же взметнулся огненный смерч. Теперь надо быстрее освободить устье от оборудования и металлоконструкций. Этим опасным делом и занялись пятеро в серебристых скафандрах.
Наконец, устье свободно. И тут же к гулу фонтана прибавился не менее мощный рев сдвоенной турбореактивной установки. Еще мгновение — и специальная смесь врезалась в огненный столб. Все выше и выше поднимают пламя могучие струи. И там, лишенный „пищи“, огонь, наконец, выдыхается.
И снова в работе фонтанщики. Последний этап — наведение запорного оборудования. Теперь стихия укрощена окончательно. Выброс больше не грозит скважине…» (С. Подгайц. «Схватка с фонтаном»).
К приему нефти всегда готовятся тщательно и, главное, заблаговременно. Как именно? Прежде всего, при достижении 1000-метровой глубины на скважине оборудуется «превентор» — устройство для надежного, глухого и быстрого перекрытия устья в случае неожиданного выброса нефти или газа. Далее, постоянно рассчитываются плотность и состав промывочной жидкости. Промывочный раствор всегда должен соответствовать расчетному и иметь достаточный запас «прочности» на непредвиденные условия и обстоятельства, поскольку именно раствор в первую очередь должен сдерживать напор, пока не будут приняты надежные меры предосторожности.
При достижении проектной глубины, т. е. когда по всем имеющимся данным до залежи остается лишь тонкое перекрытие из вмещающих пород, в скважину опускают последнюю — эксплуатационную — колонну обсадных труб. Все полости между обсадными трубами и стенками скважины, так называемое «затрубное пространство», целиком, от забоя до устья, цементируются. В нефтяных скважинах, пройденных в устойчивых монолитных породах, иногда цементируется только нижняя часть за эксплуатационной колонной. При цементации в скважину закачивается раствор (на его приготовление уходит до 200 тонн цемента), который потом промывочной жидкостью выдавливается в затрубное пространство. После цементации ствола на устье скважины устанавливают фонтанную головку, связывающую между собой все колонны обсадных труб (точнее, их верхние концы). Итак, скважина готова к приему; нефти,
Далее специальными направленными взрывами (патронами с кумулятивными зарядами) простреливают перегородку из вмещающих залежь пород. Затем в скважину опускают насосно-компрессорные трубы и воздухом либо чистой водой начинают постепенно выдавливать тот плотный раствор, который все еще сдерживает рвущуюся на поверхность нефть. Теперь уже в нем нет необходимости, ибо устье скважины надежно закрыто фонтанной головкой с множеством задвижек и отводов и поток нефти в любой момент может быть перекрыт либо направлен в нужную емкость. Теперь скважина уже окончательно подготовлена к эксплуатации.
Таково нефтяное бурение — сложная, трудоемкая, но совершенно необходимая отрасль промышленности. Не удивительно, что морские буровые установки, которые, как мы уже отмечали, являются самыми грандиозными искусственными сооружениями за всю историю человечества, создаются для разведки и добычи именно нефти и газа.
Вращательное колонковое бурениеЕсли бескерновое нефтяное бурение является наиболее глубинным и фундаментальным, то колонковое, пожалуй, самым распространенным. Все геологические и инженерные исследования, на всех этапах и стадиях — от геологической съемки для составления геологических карт до эксплуатационной разведки — проводятся с применением именно колонкового способа. Керн — основа современной геологии, только с его помощью можно получить самые достоверные сведения о строении земных недр, о составе и характере залегания в них твердых полезных ископаемых; керн используется также для разнообразных анализов и испытаний.
Вот, скажем, первые скважины на Луне. Они пробурены, разумеется, керновым способом. Просто дырки в лунной поверхности совершенно бессмысленны. Нам нужны были образцы, и мы их получили. Точно так же и в сверхглубоких скважинах: здесь важен не рекорд глубины (только ради него нет смысла нести многомиллионные расходы), а прежде всего материал для исследований — керн горных пород!
Впрочем, лунные и сверхглубокие скважины являются как бы крайними звеньями длиннейшего колонкового ряда. Мы же говорим сейчас о самом распространенном бурении — о золотой середине между космосом и сверхглубинами, о том бурении, которым займется большинство из тех, кто захочет стать бурильщиком.
Колонковыми скважинами исследуются обычно верхние, приповерхностные части земной коры — твердая оболочка в диапазоне глубин от нуля до 1,5, реже до 2–3 км, т. е. именно та часть, которая (пока что) обеспечивает нас всеми твердыми полезными ископаемыми. При столь небольших глубинах важна не только скорость самого бурения, но и оперативность при перемещении буровой установки со скважины на скважину, с точки на точку. Поэтому агрегаты для колонкового бурения в сравнении с монументально-громоздкими нефтяными сооружениями отличаются компактностью, мобильностью, простотой.
Все механизмы и приспособления буровой установки, включая двигатель, буровой станок, насос и даже легкую складную вышку, обычно монтируются на тракторных санях либо на раме грузового автомобиля или трактора. Вот, например, самоходная установка УКБ-4СТ (расшифровывается это как «установка колонкового бурения четвертого класса, самоходная на тракторе»). Все снаряжение размещается на транспортной базе трелевочного трактора ТТ-4 (рис. 22). В походном положении установка весьма компактна и в любой момент может выехать на заданную точку, в течение нескольких дней отбурить там 500-метровую скважину; потом «пять минут на сборы», и она уже направляется на новую точку, снова за десятки километров. Легкий десант с весьма существенными результатами. Подобные установки незаменимы при бурении опорных картировочных скважин и профилей, т. е. в тех случаях, когда исследования проводятся единичными скважинами, но на больших площадях.
