Обсадные трубы. Буровая установка.

Обсадные трубы. Буровая установка.

Под конструкцией скважины подразумевается схема ее устройства: диаметры по интервалам глубины бурения, диаметры и длина колонн обсадных труб, глубина их спуска, места цементирования. Обсадные трубы необходимы для закрепления устья скважины и предохранения его от размывания, закрепления залегающих в верхней части разреза неустойчивых, водоносных и выветрелых горных пород, перекрытия зон разрушенных, раздробленных, неустойчивых и водоносных пород и других интервалов, закрепления карстовых пустот, перекрытия подземных горных выработок и толщи вод (при морском бурении).




Конструкция скважины влияет на все виды работ, составляющие процесс бурения, и определяет их стоимость и качественное выполнение геологического задания. Важное значение имеет выбор глубины установки башмака конечной (или промежуточной) колонны обсадные трубы. Определяющими факторами при этом являются: устойчивость стенок скважины, минимальный объем работ в скважине при необходимости перебуривания или ликвидации осложнений. Выбор конструкции скважин во многом зависит от характерных и наиболее важных технологических особенностей бурения. Графически конструкция скважины представляет собой разрез (без соблюдения масштаба, скважину условно изображают нисходящей, вертикальной, прямолинейной) вдоль ее оси, на котором указаны линейные и поперечные размеры.

Обсадная труба

Графическое изображение конструкции с указанием линейных размеров удобнее выполнять в направлении от устья к забою скважины. Поперечные размеры следует указывать начиная с забоя скважины и далее – в направлении к устью скважины. При выборе конструкции скважины следует стремиться к наиболее простым, но в то же время надежным конструкциям. При построении проектной конструкции скважины необходимо стремиться к минимальному количеству ступеней. Каждая ступень должна служить только для установки на ней соответствующей колонны обсадных труб. Если нет необходимости крепления скважины обсадными трубами, то не следует переходить на меньший диаметр, рассчитывая потом на разбуривание ствола скважины, в твердых породах требует много времени, а в мягких может привести к образованию новой ветви в скважине. Переход от большего к меньшему диаметру скважины необходимо осуществлять ниже контакта двух слоев пород.

Обсадная труба

Нередко контакт двух слоев пород является ослабленным участком. В этом участке могут происходить утечка промывочной жидкости, размывание пород зоны контакта, перемещение колонны обсадных труб вниз по скважине и, в конечном счете, отвинчивание низа колонны, что является сложной аварией. Поэтому под любую колонну обсадных труб необходимо углубить скважину ниже ослабленного контакта слоев не менее чем на 2—5 м и установить башмак колонны на прочном основании. Наконец, в проектной конструкции скважины предусматриваются диаметры обсадных труб и глубины установки их башмаков. Разработанная схема конструкции скважины с краткой, но достаточной характеристикой геологических условий бурения должна легко читаться. В ней все элементы конструкции должны быть увязаны с геологическим строением и возможными зонами осложнений.

Обсадная труба

Обсадные колонны по своему назначению подразделяются следующим образом: Направление (или направляющая) колонна труб или одна труба, предназначенная для закрепления приустьевой части скважин от размыва буровым раствором и обрушения. Направление, как правило, одно. Однако могут быть случаи крепления скважин двумя направлениями. Обычно направление спускают в заблаговременно подготовленный шурф или скважину и бетонируют на всю длину. Иногда направления забивают в породу, как сваю. Кондуктор колонна обсадных труб предназначен для разобщения верхнего интервала разреза горных пород, изоляции пресноводных горизонтов от загрязнения, монтажа противовыбросового оборудования и подвески последующих обсадных колон. Промежуточная обсадная колонна – служит для разобщения несовместимых по условиям бурения зон при углублении скважины до намеченных глубин. Их может быть несколько.

Обсадная труба

Эксплуатационная колонна последняя (в порядке установки) колонна обсадных труб, которой крепят скважину для разобщения продуктивных горизонтов от всех остальных пород и извлечения из скважины нефти, воды, песка, газа или, наоборот, для нагнетания в пласты жидкости или газа. Иногда в качестве эксплуатационной колонны может быть использована (частично или полностью) последняя промежуточная колонна. Промежуточные обсадные колонны могут быть нескольких видов: сплошные перекрывающие весь ствол скважины от забоя до ее устья независимо от крепления предыдущего интервала; потайная для крепления только необсаженного интервала скважины с перекрытием предыдущей обсадной колонны на некоторую величину; летучка – специальные промежуточные обсадные колонн (установленные впотай), служащие только для перекрытия интервала осложнений и не имеющие связи с предыдущими или последующими обсадными колоннами. Секционный спуск обсадных колонн и крепление скважин хвостовиками возникли, вопервых, как практическое решение проблемы спуска тяжелых обсадных колонн и, вовторых, как решение задачи по упрощению конструкции скважин, уменьшению диаметра обсадных труб, а также зазоров между колоннами и стенками скважины, сокращению расхода металла и тампонирующих материалов, увеличению скорости бурения и снижению стоимости буровых работ. В тяжелых условиях бурения (искривление ствола, большое количество рейсов) в конструкции скважины предусматриваются специальные виды промежуточных обсадных колонн поворотные или сменные.

Обсадная труба

Проектная конструкция обязательно составляется на каждую скважину или группу скважин. Она служит основанием для всех инженерных расчетов, связанных с бурением. Для составления проектной конструкции скважины необходимо иметь следующие исходные сведения: назначение и цель бурения скважины; геологическое строение данного участка; проектную длину ствола скважины и ее азимутальное и зенитное направления; необходимый конечный диаметр скважины. Назначение и цель бурения скважины определяют выбор конечного диаметра и возможного способа разрушения пород забоя. Описание геологического строения данного участка или района работ должно отражать: литологический состав горных пород; их физикомеханические свойства и категории по буримости; трещиноватость, раздробленность, сыпучесть, плывучесть с точки зрения устойчивости ствола скважины; набухание при впитывании влаги; наличие водоносных горизонтов; наличие зон поглощения промывочной жидкости или напорных вод; место возможных выбросов в скважину воды или газов; возможное наличие закарстованности (на каких глубинах и в каких породах). Кроме того, необходимо учитывать глубины расположения старых подземных горных выработок. Проектная длина ствола скважины, ее азимутальное направление и зенитные углы существенно влияют на выбор конструкции. Во всех случаях проектант должен учитывать направление скважины, условия ее бурения (с поверхности, из подземной горной выработки, с плавсредства) и глубину. Условия сооружения скважины с учетом ее глубины и направления, прежде всего, влияют на выбор буровая установка, способ выполнения спускоподъемных операций при бурении и т. п. Выбор конечного диаметра скважины, прежде всего, зависит от целей бурения (на твердые, жидкие, газообразные полезные ископаемые или для других целей — подземного выщелачивания, инженерной геологии и др.

Обсадная труба

В благоприятных геологических условиях (относительно устойчивые породы) зазор между двумя соседними обсадными колоннами (между колонной и стенкой скважины) может быть минимальным. В условиях обрушающихся и набухающих пород при значительной длине интервала обсаживания для беспрепятственного спуска следует предусматривать больший зазор между колонной и стенкой скважины. В монолитных устойчивых породах постановка обсадных колонн вообще может не предусматриваться. Так как конструкция буровой скважины существенным образом зависит от цели и условий бурения, то единой методики проектирования конструкции, справедливой для любой буровой скважины, существовать не может. Ниже рассмотрены методики проектирования конструкций наиболее характерных типов буровых скважин.



По мат. «Бурение скважин различного назначения». Авторы: Сердюк Н.И., Тунгусов А. А., Сауков И. В., Кравченко А.Е и др.
    Обсадные трубы. Буровая установка. Статьи и публикации