Типовые конструкции скважины Цели и способы крепления скважин При бурении нефтяных и газовых скважин необходимо крепить их стенки, в результате: укрепляются стенки скважин, сложенные недостаточно устойчивыми горными породами; разобщаются нефтеносные или газоносные пласты друг от друга, а также от водоносных пород. Пласты разобщают при помощи специальных труб, которые называются обсадными Конструкция скважин: а — профиль; б — концентрическое расположение колонн в стволе; в — графическое изображение конструкции скважины; г — рабочая схема конструкции скважины В конструкции скважины используются следующие типы обсадных колонн: направление — для крепления верхнего интервала, для предотвращения размыва устья скважины; кондуктор — для изоляции водоносных горизонтов от загрязнения, установки на устье ПВО, для подвески последующих обсадных колонн; промежуточная обсадная колонна — для крепления и изоляции вышележащих зон геологического разреза, несовместимых по условиям бурения с нижележащими; эксплуатационная колонна – для проведения дальнейших работ в скважине В конструкции скважины используются следующие типы обсадных колонн: Направление – для крепления верхнего интервала, сложенного неустойчивыми отложениями. Предназначено для предотвращения размыва устья скважины. Кондуктор – для изоляции водоносных горизонтов и установки на устье противовыбросового оборудования Промежуточная обсадная колонна — для крепления и изоляции вышележащих зон геологического разреза, несовместимых по условиям бурения с нижележащими; Эксплуатационная колонна – для дальнейшей работы со скважиной и пластами Выбор числа обсадных колонн и глубины их спуска Основными исходными данными для выбора числа обсадных колонн и глубины их спуска являются: - цель бурения и назначение скважины; - проектный горизонт (пласт), глубина скважины, диаметр эксплуатационной колонны; - пластовые давления и давления гидроразрыва пород стратиграфических горизонтов; - способы заканчивания скважины и ее эксплуатации; -профиль скважины (вертикальная, наклонно-направленная) и его характеристика (величина отклонения от вертикали, - темп изменения угла и азимута искривления); характеристика пород по крепости. Диаметр долота Da, которым предстоит бурить ствол скважины под колонну обсадных труб, определяют по следующей формуле: где DM — диметр муфты спускаемой колонны обсадных труб, мм; а — величина зазора между муфтой обсадной трубы и стенками, мм График изменения Ка (1) и Кп (2) для обосновании конструкции скважины Типы и конструкция обсадных труб Обсадную колонну составляют из обсадных труб, изготовляемых в широком ассортименте. Трубы изготовляют с различной толщиной стенок. Для изготовления труб используют углеродистые и легированные стали с различными механическими характеристиками. По длине резьбы муфты и ниппеля различают соединения с нормальной и удлиненной резьбой. С удлиненной резьбой выпускают трубы номинальным диаметром от 114 до 245 мм. Новые конструкции резьбовых соединений обсадных труб различного типа: а - ОТТМ1; б - ОТТП; в - ТБО-4; г - ТБО-5; 1 - обсадная труба; 2 -муфта; 2 3 — безмуфтовое соединение Технологическая оснастка ОК Турбулизатор Скребок Центратор (фонарь) Упорное кольцо Обратный клапан Заливочный (башмачный) патрубок Башмак (башмачная пробка и кольцо) Оснастка нижней части обсадной колонны: башмаки, стоп-кольцо, обратный клапан В конструкцию низа обсадных колонн входят: башмачная направляющая пробка, башмак или короткий патрубок с боковыми отверстиями, обратные клапаны, упорное кольцо, кольца жесткости и турбулизаторы. Для эксплуатационных и промежуточных колонн в комплект оборудования их низа включаются также центрирующие фонари и скребки. Башмак обсадной колонны навинчивают на нижний конец первой (снизу) обсадной трубы и закрепляют сваркой для: - предохранения низа обсадной колонны от смятия ; - для направления обсадной колонны по стволу в процессе спуска. Обратный клапан (ОК) устанавливают в нижней части обсадной колонны на однудве трубы выше башмака. ОК предотвращают самозаполнение обсадной колонны раствором при спуске препятствуют обратному перетоку раствора из затрубья в колонну. Скребки устанавливают на обсадной колонне выше и ниже каждого центратора для удаления глинистой корки со стенок скважины Центраторы («фонари») устанавливают на обсадной колонне для: - Центрируют колонну в скважине; - создают благоприятные условия для равномерного распределения раствора по затрубью; - снижают силу трения при спуске колонны. Турбулизаторы способствуют лучшему замещению бурового раствора цементным. Турбулизатор состоит из корпуса с упругими (обычно резиновыми) лопастями. Разделительные цементировочные пробки: - для разделения тампонажного раствора от бурового и продавочной жидкости при цементировании ОК; - для получения сигнала об окончании процесса продавливания тампонажного раствора. Цементировочные головки устанавливаются на устье скважины с целью промывки колонны перед цементированием и для проведения самого цементирования. Подготовительные работы по спуску колонны Подготовка вышки и бурового оборудования • проверка исправности привода, буровой лебедки, насосов, вышки, талевой системы и т.д.; • переоснастка талевой системы для повышения ее грузоподъемности (в случае необходимости); • проверка исправности КИП; • монтаж передвижной люльки (на вышке, на высоте 8-10 м от пола) для верхнего рабочего, центри-рующего конец наращиваемой обсадной трубы. • доставка на буровую инструмента для спуска ОК; • подготовка рабочих мест на рабочей площадке БУ. Подготовка скважины к спуску обсадной колонны • Проработка ствола скважины По данным кавернометрии и инклинометрии выделяют интервалы сужения ствола, образования уступов, участки резкого перегиба оси скважины и т.д. В этих интервалах в проводят выборочную проработку ствола. В скважину спускают новое долото (с центральной промывкой) в сочетании с жесткой компоновкой и, удерживая инструмент на весу, прорабатывают выделенные интервалы с промывкой при скорости подачи 40 м/ч. Вращение инструмента на одном месте не допускается во избежание зарезки нового ствола. В сложных условиях скорость подачи снижают (до 20–25 м/ч). • Шаблонирование ствола скважины После выборочной проработки ствола скважины проверяют проходимость по нему обсадной колонны путем шаблонирования ствола. Для этого секцию ОТ длиной около 25 м на колонне бурильных труб спускают до забоя. Скважину промывают до полного выравнивания свойств ПЖ (не менее двух циклов циркуляции). В конце промывки ПЖ обрабатывают смазочной добавкой для облегчения спуска ОК. • Контроль протяженности ствола скважины путем измерения суммарной длины бурильного инструмента, извлекаемого из скважины. Подготовка обсадных труб Трубно-инструментальная база бурового предприятия: • визуальный контроль труб (наружный осмотр, проверка резьбы); • шаблонирование внутреннего диаметра; • гидравлические испытания (опрессовка). Буровая: до спуска колонны • визуальный контроль труб; • замер длины каждой трубы, простановка номера, укладка на стеллажи в порядке спуска в скважину. в процессе спуска колонны • контрольное шаблонирование. Производство работ по спуску колонны Этот процесс должен осуществляться в один прием (одной сплошной секцией). Допускается спуск колонны двумя секциями с применением стыковочных устройств, спрессованных перед спуском в скважину на давление, обеспечивающее испытание колонн на герметичность. Охрана труда при опрессовке обсадных труб Обсадные трубы, предназначенные для спуска в скважину, за 2 - 4 дня до спуска доставляются на буровую установку. Погрузку и разгрузку обсадных труб при перевозке с базы технического снабжения на трубную базу и скважину необходимо производить только по специальным накатам или автокраном. Разгрузка обсадных труб путем сбрасывания категорически запрещается. Доставленные на буровую обсадные трубы осматривают для отбраковки негодных. На случай замены некачественных труб необходимо иметь запасные трубы из расчета не менее 20 м на каждые 1000 м колонны. Обсадные трубы до спуска их в скважину подлежат опрессовке водой при давлении, на 20 % превышающем давление опрессовки при испытании колонны на герметичность, но не выше максимальных опрессовочных давлений. После подъема давления в трубе до установленной величины оно должно выдерживаться в течение 30 с. Для труб с пропусками в резьбе муфтового соединения после докрепления необходимо производить повторную опрессовку. Охрана труда при креплении скважины Расчет обсадных колонн на прочность производят в соответствии с прочностными характеристиками обсадных труб и величинами: - избыточных наружных и внутренних давлений; - максимальных растягивающих нагрузок от веса колонн. Число ОК и глубины установки их башмаков определяются количеством зон с несовместимыми условиями проводки ствола по градиентам пластовых давлений и давлений гидроразрыва пластов, прочности и устойчивости пород. Башмак последней обсадной колонны, перекрывающей породы, склонные к текучести, следует, как правило, устанавливать ниже их подошвы. Минимально допустимая разность диаметров между муфтами обсадных труб и стенками скважины приведена ниже: номинальный обсадных труб, мм диаметр 114 140 127 146 разность диаметров*, мм 15 20 168 178 194 219 245 273 299 324 340 351 377 426 25 30 40-45 Отклонения от указанных величин должны быть обоснованы в проекте Конструкция скважин должна предусматривать спуск обсадных колонн в один прием, а цементирование в зависимости от условий - в один, два и более приемов. Спуск обсадных колонн секциями запрещается, если такой спуск не вызывается технологической необходимостью В необсаженном предыдущей колонной стволе скважины цементированию подлежат: - продуктивные горизонты, кроме предусмотренных к опробованию и эксплуатации открытым стволом; - продуктивные горизонты, не предусмотренные к опробованию или эксплуатации, и горизонты с непромышленными запасами нефти и газа; - истощенные горизонты; проницаемые горизонты, насыщенные пресной водой, а также всеми типами минеральных вод; - горизонты вторичных (техногенных) залежей нефти и газа; - интервалы, представленные породами, склонными к пластическому течению и выпучиванию; - горизонты, породы которых или продукты их насыщения способны вызывать ускоренную коррозию обсадных труб Высота подъема тампонажного раствора за обсадными колоннами при цементировании в один или несколько приемов должна выбираться с учетом выполнения следующих требований Запрещается приступать к спуску технических и эксплуатационных колонн в скважину, осложненную поглощениями бурового раствора с одновременным флюидопроявлением, осыпями, обвалами, затяжками и посадками бурильной колонны, до ликвидации осложнений Выбор тампонажных материалов и растворов на их основе должен осуществляться с учетом геолого0технических данных. В процессе бурения промежуточная колонна должна периодически проверяться на износ для определения ее остаточной прочности и внесения при необходимости изменений в проект .