Тема: Типы обсадных колонн

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.

Это позволяет создать долговечный и герметичный канал, по которому нефть или газ поднимаются с забоя до устья скважины без потерь. Пласты разобщают при помощи специальных труб, которые называются обсадными. О дно крепление стенок скважины обсадными трубами не создает разобщения пластов, для этого затрубное пространство заполняют цементным раствором при по­мощи специального цементировочного оборудования. Этот процесс называется цементированием скважины.

Расположение обсадных ко­лонн с указанием их диаметра, глубины установки, высоты подъема закачанного цементного раствора, диаметра долот, которыми ве­дется бурение под каждую колонну, а иногда и других данных на­зывается конструкцией скважины. Конструкция скважины должна обеспечить высокое качество строительства скважины, предотвращение аварий и осложнений в процессе бурения, снижения затрат времени и материально-технических средств на бурение.

Конструкция скважины должна обеспечивать:

· доведение скважины до проектной глубины;

· осуществление заданных способов вскрытия продуктивных пластов и методов их эксплуатации;

· предотвращение осложнений в процессе бурения и условия;

· минимум затрат на строительство скважины как законченного объекта в целом.

Число обсадных колонн, необходимых для обеспечения пере­численных требований, определяется исходя из несовместимости условий бурения отдельных интервалов скважины.

Рис.1. 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, сложенного неустойчивыми отложениями. Предназначено для предотвращения размыва устья скважины;
• кондуктор — для крепления верхних неустойчивых интервалов разреза, изоляции водоносных горизонтов от загрязнения, уста­новки на устье противовыбросового оборудования, а также для подвески последующих обсадных колонн;
• промежуточная обсадная колонна — для крепления и изоляции вышележащих зон геологического разреза, несовместимых по ус­ловиям бурения с нижележащими. Служит для предотвращения осложнений и аварий в скважине при бурении последующего ин­тервала. В благоприятных условиях промежуточная колонна может быть использована в качестве эксплуатационной;
• эксплуатационная колонна — для крепления и разобщения про­дуктивных горизонтов и изоляции их от других горизонтов геоло­гического разреза скважины. Предназначена для извлечения нефти или газа на поверхность любыми известными способами.

Промежуточные обсадные колонны могут быть: сплошные, т. е. перекрывающие весь ствол скважины от забоя до устья, неза­висимо от крепления предыдущего интервала; хвостовики — для крепления только необсаженного интервала скважины с перекры­тием предыдущей обсадной колонны, не менее чем на 100 м; ле­тучки — специальные промежуточные обсадные колонны, слу­жащие только для ликвидации осложнений и не имеющие связи с предыдущей или последующими обсадными колоннами. Летуч­ки до устья скважины не наращиваются.

Промежуточная колонна-хвостовик может наращиваться до ус­тья скважин или при благоприятных условиях служить в качестве эксплуатационной колонны. Когда износ последней промежуточ­ной колонны незначительный, эксплуатационная колонна может быть спущена в виде хвостовика.

При подсчете числа колонн, входящих в конструкцию сква­жин, направление и кондуктор не учитывают. Конструкцию сква­жины, состоящую из эксплуатационной и одной промежуточной колонны, называют двухколонной, а из эксплуатационной и двух промежуточных — трехколонной.

Обсадные трубы

Размеры обсадных труб. Обсадные трубы и муфты к ним из­готавливаются по ГОСТ 632 — 80 следующих размеров (условный диаметр трубы, мм):

114; 127; 140; 146; 168; 178; 194; 219; 245; 273; 299; 324; 340; 351; 377; 406; 426; 473; 508.

Поставляют трубы длиной от 9,5 до 13,0 м, однако в поставляемой партии труб допускается до 20 % труб длиной 8... 9,5 и до 10 % — длиной 5... 8 м. На один конец трубы навинчена и закреплена муфта, резьба дру­гого конца защищена предохранительным кольцом.

На каждой трубе на расстоянии 0,4...0,6 м от конца, свободно­го от муфты, выбивают следующие клейма: условный диаметр, мм; номер трубы; группу прочности; длину резьбы («удл»); толщи­ну стенки, мм; товарный знак завода-изготовителя; месяц и год выпуска. Клеймо «удл» выбивается только на трубах с удлиненной резьбой. Рядом с клеймами вдоль трубы светлой устойчивой крас­кой наносятся следующие данные: условный диаметр, мм; группа прочности стали; толщина стенки, мм; товарный знак завода — изготовителя труб. Каждая партия труб, отгружаемая потребите­лю, снабжается сертификатом, удостоверяющем качество труб и соответствие их ГОСТу. Кроме указанных в ГОСТ 632 — 80 труб, заводы выпускают толстостенные обсадные трубы по специаль­ным техническим условиям (ТУ).

Обсадные трубы соединяются на резьбе, которая может быть короткой и удлиненной. В обсадных трубах используется треугольная и трапецеидальная резьбы. Обсадные трубы с трапецеидаль­ной резьбой труб и муфт к ним получили шифр ОТТМ. Трапецеи­дальный профиль резьбы обеспечивает прочное и высокогерме­тичное соединение.

Рис. 10.2. Конструкции обсадных труб ОТТМ, ОТТГ, ТБО:

а — резьбовое соединение; б — уплотнительная часть соединения

В трубах марки ОТТГ прочность достигается трапецеидальной резьбой, а герметичность — специальными коническими уплотнительными поверхностями, расположенными со стороны торца труб. Трубы обсадные и безмуфтовые (ТБО) идентичны и взаимо­заменяемы с трубами ОТТГ. Отличаются они только способом вы­полнения. Трубы ОТТГ соединяются с помощью муфт, а трубы ТБО являются безмуфтовыми, резьбы у них выполнены по наруж­ной высадке (рис. 10.2).

В США обсадные трубы выпускаются следующих четырнадцати наружных диаметров: 114,3; 127,0; 139,7; 152,4; 168,3; 177,8; 193,7; 219,1; 244,5; 272,5; 298,5; 339,7; 406,7 и 508 мм толщиной стенок от 5,2 до 14,15 мм.