ОСНАСТКА обсаднОЙ колоннЫ

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.

Башмачная направляющая пробка крепится к баш­маку обсадной колонны и служит направлением при ее спуске. При отсутствии направляющей пробки башмак колонны срезает со сте­нок скважины глинистую корку и породу. В результате сильно за­грязняется ствол скважины, закупоривается нижняя часть колон­ны, и последнюю нередко приходится поднимать из скважины из-за образования патронных сальников или невозможности прода­вить промывочную жидкость.

Применяют несколько типов направляющих пробок: деревян­ные, бетонные и чугунные (рис.).

Рис.1 Башмачные направляющие пробки:

а — деревянная; б — бетонная; в — чугунная; г — стальная «паук»; 1 — башмак

Деревянные пробки бывают двух видов: крестообразные, изго­товляемые из 8... 10 см сосновых досок на гвоздях; точеные — из дерева крепких пород (дуба, ясеня и др.). Деревянные пробки плотно загоняют в башмак колонны и замачивают для более прочного соединения с ним. Крестообразные пробки из-за недостаточной прочности и ряда конструктивных недостатков можно применять только при спуске кондукторов диаметром 377 мм и выше на не­большую глубину.

Рис.2. Тарельчатый клапан: 1 — стержень; 2 — пружина; 3 — седло клапана; 4 — тарелка

Бетонные пробки отливают в специальной форме, смесь проч­но прихватывается к башмаку. Такие пробки легко разбуриваются. Широкое применение нашли чугунные пробки. Они имеют одно центральное и два боковых отверстия. В башмаке они крепятся на резьбе. Чугунные пробки обладают высокой механической проч­ностью и в то же время сравнительно легко разбуриваются.

В некоторых случаях при спуске эксплуатационных колонн или хвостовиков вместо башмака с направляющей пробкой обсадная колонна заканчивается «пауком».

Башмак колонны устанавливается на первой трубе для предупреждения смятия торца нижней трубы обсадной колонны при спуске в скважину и представляет собой толстую короткую (0,5 м) трубу. Наружный диаметр башмака равен диаметру муфты, а внутренний — внутреннему диаметру обсадной трубы.

При спуске обсадных колонн секциями на первой трубе второй и последующих секций вместо башмака устанавливается патрубок с боковыми отверстиями для пропуска бурового и цементного ра­створов.

Обратные клапаны выполняют следующие функции:

· предотвращают самозаполнение обсадной колонны буровым раствором при спуске ее в скважину, что в конечном счете умень­шает нагрузку на вышку;

· препятствуют обратному перетоку цементного раствора, из коль­цевого пространства в обсадную колонну.

Наиболее распространен и прост тарельчатый клапан (рис. 2), который состоит из седла клапана 3, ввинчиваемого в муфту, та­релки 4, стержня 1 и пружины 2. Пружину затягивают при помощи гайки и контргайки. Используются также шаровые и дроссельные обратные клапа­ны (рис. 3). Обратные клапаны устанавливаются на расстоянии 2...12 м от башмака. При спуске об­садных колонн значительной длины или хвостовиков (первых секций при секционном спуске) устанавливаются два обратных клапана на расстоянии 8... 12 м друг от друга. В скважинах с воз­можными газопроявлениями обратные клапаны устанавливают вне зависимо­сти от глубины спуска колонны во из­бежание газового выброса через колон­ну в процессе ее спуска и цементиро­вания. Обратный клапан перед спуском в скважину спрессовывают на давле­ние, в 1,5 раза превышающее его ра­бочее давление.

Рис. 3 Обратный дроссель­ный клапан типа ЦКОД-140-1 конструкции ВНИИКРнефть: I — корпус; 2 — нажимное кольцо; 3 — разрезная шайба; 4 — резиновая диафрагма; 5 — упорное кольцо; 6 — шар; 7 — ограничитель; 8 — элас­тичная мембрана; 9 — дроссель

Так как обсадную колонну с обрат­ным клапаном спускают порожней, то периодически (через 100...200 м) сле­дует доливать ее буровым раствором. Если этого не делать, наружное давле­ние может достигнуть критической ве­личины, угрожающей или смятию колон­ны, или прорыву обратного клапана.

Упорное кольцо (кольцо «стоп») устанавливается для четкого фиксирования окончания процесса цементирования над обрат­ным клапаном (на расстоянии 6... 12 м). При спуске колонн на муфтовых соединениях упорное кольцо устанавливается в специ­альной удлиненной муфте, а в случае применения сварных ко­лонн — ввинчивается в резьбу, нарезанную внутри обсадной тру­бы на расстоянии 30...40 мм от ее торца.

Упорное кольцо изготавливается из чугуна в виде шайбы тол­щиной 12... 15 мм; диаметр отверстия делается на 60...75 мм мень­ше наружного. В некоторых случаях упорное кольцо имеет не одно отверстие, а два или четыре.

Кольца жесткости рекомендуется устанавливать на кон­дукторы и промежуточные колонны. Для усиления нижней части обсадной колонны и повышения прочности соединения на ниж­ние 4...5 труб одеваются короткие (100...200 мм) патрубки и зак­репляются под соединительными муфтами и над ними электро­сваркой. Изготавливаются они, обычно, из обсадных труб после­дующего за данной обсадной колонной размера или из предохра­нительных колец для ниппелей обсадных труб.

Турбулизаторы способствуют лучшему замещению бу­рового раствора цементным. Турбулизатор состоит из корпуса, неподвижно закрепляемого на обсадной трубе, с упругими (обычно резиновыми) лопастями, наклоненными под углом 30...50° к образующей оси. Лопасти изменяют направление восходящего потока промывочной жидкости и цементного раствора, способ­ствуют образованию местных вихрей и разрушению структуры в застойных зонах. Турбулизаторы целесообразно устанавливать в интервалах недостаточно хорошего центрирования колонны со сложной конфигурацией сечения ствола скважины, а также на участках с не очень большими кавернами.

Центрирующие фонари (центраторы) значительно улучшают вытеснение бурового раствора. Если обсадная колонна не отцентрирована в скважине, то цементный раствор не вытес­няет буровой по всей площади кольца, а оставляет застойные зоны бурового раствора. Центрирующий фонарь (центратор) представляет собой устройство, центрирующее обсадную колонну в скважине, способствуя, таким образом, образованию более равномерного цементного кольца вокруг колонны. Применяют центрирующие фонари (центраторы) двух видов: пружинные разборные и жесткие неразборные. Наибольшее приме­нение в нашей стране нашли пру­жинные центраторы (рис. 4). Наружный диаметр фонаря дол­жен быть на 50 мм больше диамет­ра долота, которым бурили сква­жину. Если скважина имеет кривиз­ну до 3° и не имеет каверн, допус­кается применение фонарей, диа­метром меньше диаметра долота, но не более чем на 30 мм. Число фонарей на спускаемой обсадной колонне в каждом конкретном слу­чае определяют мощностью интер­вала, в котором необходимо надежно разобщить пласты.

	Рис. 4. Центрирующий фонарь (центратор) конструкции ГрозНИИ: 1 — обсадная труба; 2 — кольцо; 3 — отверстия для сварки; 4 — планки; 5 — упорное кольцо
	Рис. 5. Скребок

Скребки (рис. 5) при­меняют для удаления со стенок скважины фильтрационной глинистой корки при спуске обсадной колонны. Их устанавливают на тех же участках обсадной колонны, что и центрирующие фо­нари (центраторы). Наибольший эффект получается при совме­стном применении скребков и центраторов.