Что такое хвостовик при бурении нефтяных скважин


Тема: Технология и конструкции подвески хвостовика

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКО ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего образования

«тюменский ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ университет»

ИНСТИТУТ геологии И нефтегазодобычи

Кафедра «Бурение нефтяных и газовых скважин»

Реферат

По предмету Особенности заканчивания наклонно-направленных скважин с горизонтальным окончанием

Тема: Технология и конструкции подвески хвостовика

Выполнил: Апрелев А.С.

Группа БГСМ-з 16-1

Проверил: Кузнецов В.Г. Д.т.н, профессор

Тюмень 2018

Глава 1. Понятие хвостовик. Основные способы подвески хвостовика.

Хвостовик – обсадная колонна потайного типа, которая устанавливается в специальной системе подвески в предыдущей обсадной колонне («внахлёст» на 20-50 м). Хвостовик может как цементироваться, так и не цементироваться, что обусловлено в первую очередь прочностью пород разрабатываемого пласта-коллектора.

Хвостовики подвешивают на промежуточной колонне с помощью устройства, состоящего из пакера и скользящих клиновых плашек и называемого подвеской хвостовика. При заканчивании скважины с хвостовиком эту колонну вместе с промежуточной используют как эксплуатационную.

Поскольку хвостовик устанавливается на забое и подвешен на промежуточной колонне, то основной критерий расчета — способность противостоять максимальному сминающему давлению.

Недостатки хвостовика: возможная негерметичность в подвеске хвостовика; затруднения, возникающие при первичном цементировании вследствие малых кольцевых зазоров между хвостовиком и скважиной.

При бурении хвостовики применяют для изоляции зон поглощения или аномально высоких давлений, что позволяет продолжать бурение на большую глубину.

Существуют три принципиально различающихся между собой способа глубинной подвески хвостовиков и секций обсадных колонн при креплении скважин: а) на цементном камне; б) на клиньях; в) на опорной поверхности. Также большинство подвесок можно распределить по группам в соответствии с механизмом их установки, который бывает либо механическим, либо гидравлическим. Кроме этого, подвески могут быть классифицированы по числу конусов и возможности вращаться после того, как подвеска была установлена.

Цементируемые хвостовики подвешивают как в обсаженном (рисунок 1, а), так и в необсаженном стволе скважины (рисунок 1, б) непосредственно в процессе их цементирования. При этом подвеска производится в следующей последовательности: 1) подъем тампонажного раствора на всю длину обсадной колонны, удерживаемой на весу бурильными трубами; 2) удаление тампонажного раствора, поднятого над хвостовиком; 3) отсоединение бурильных труб от хвостовика только после образования за обсадными трубами цементного камня. Обсадные трубы остаются зацементированными в растянутом состоянии. Для подвески хвостовиков, верхняя часть которых находится в ранее обсаженном стволе скважины, применяют схожие устройства, различающиеся незначительными конструктивными особенностями.

Хвостовики, устанавливаемые на клиньях, подвешивают только в обсаженной части скважины. Основной принцип этого способа установки заключается в том, что верхнюю часть хвостовика заклинивают в предыдущей колонне с помощью клиновидных плашек, выдвигаемых в кольцевой межколонный зазор. Для установки хвостовика при таком способе используют «механические», «гидравлические» или «гидромеханические» подвески. «Механические» подвески хвостовика (рисунок 2) срабатывают за счет механического воздействия на бурильные трубы (вращение, создание осевой нагрузки). «Гидравлические» подвески хвостовика (рисунок 3) устанавливаются за счет воздействия нагнетаемого давления на элемент подвески, который способствует выдвижению клиньев. Подвесные устройства, устанавливаемые на опорной поверхности, обеспечивают подвеску хвостовиков на различных участках предыдущей обсадной колонны, где расположен специальный упор. Упорами, на которых устанавливают хвостовики, могут служить внутренние проточки в толстостенных патрубках, устанавливаемых на нижнем участке предыдущей колонны перед ее спуском в скважину; верхняя часть ранее спущенного хвостовика; зона перехода от большего диаметра к меньшему при двухразмерной предыдущей обсадной колонны. Каждому из указанных трех видов опорной поверхности соответствует подвесное устройство, которым оборудуют спускаемый хвостовик. Анализируя вышеперечисленные способы установки хвостовика, можно выявить преимущества и недостатки каждого из них. К недостаткам цементируемых хвостовиков можно отнести большие материальные затраты на процесс цементирования и дополнительные усилия на его продавку, а также высокую степень загрязнения продуктивного пласта. Главным недостатком клиновых подвесных устройств является высокая вероятность преждевременного срабатывания. А группа устройств, устанавливаемых на опорной поверхности, может быть, использована только при условии спуска хвостовика до заданной глубины. Т.е. при нарушении этого условия, в случае недоспуска хвостовика, устройство не дойдет до упора и не сработает.

Выбор способов подвески хвостовиков в конкретных геолого-технических условиях осуществляется, исходя из следующих основных факторов: глубина установки хвостовика; параметры кривизны скважины; типоразмер и вес бурильных труб; скважинные условия, воздействию которых может подвергаться подвеска хвостовика.

Глава 2. Существующие виды подвесок хвостовика.

ПОДВЕСКА ХВОСТОВИКА ЦЕМЕНТИРУЕМАЯ ЗАЩИЩЕННАЯ ПХЦЗ

Подвеска хвостовика цементируемая защищенная ПХЦЗ предназначена для проведения спуска, подвески и герметизации хвостовика в скважине с цементированием, проведения технологических операций, связанных с цементированием и последовательным приведением в действие узлов якоря, пакера и последующим разъединением транспортировочной колонны и хвостовика.

Область применения устройства — вертикальные, наклонно направленные (пологие) стволы скважин и стволы с горизонтальным окончанием, в которые спускаются и цементируются хвостовики (потайные обсадные колонны).

Подвеска ПХЦЗ состоит из четырех функционально законченных и работающих независимо друг от друга узлов:

- узла якоря, обеспечивающего подвеску хвостовика в технической колонне;

- узла гидромеханического пакера, обеспечивающего герметизацию межтрубного пространства;

- узла гидравлического разъединителя, обеспечивающего спуск узлов устройства в скважину вместе с хвостовиком, проведение технологических операций, связанных с промывками, приведение в действие всех устройств с последующим автоматическим разъединением транспортировочной колонны и устройства;

- узла механического разъединения, дублирующего работу гидравлического.

После окончания спуска хвостовика до заданной глубины и проведения технологических промывок, осуществляется следующая совокупность технологических операций для приведения в действие устройства ПХЦЗ:

- проведение цементирования хвостовика с пуском цементировочной пробки после закачки тампонажного раствора для разделения его от продавочной жидкости;

- продавливание тампонажного раствора в затрубное пространство до получения сигнала «стоп»;

- приведение в действие узла якоря производится повышением внутреннего избыточного давления до величины Р = 16 МПа. Через отверстие в полом штифте давление передается во внутреннюю полость гидропривода. Взаимодействуя с плашками, гидропривод раздвигает их в радиальном направлении и прижимает к стенкам технической колонны; - приведение в действие узла пакера производится повышением внутреннего избыточного давления до величины Р = 16 МПа. Давление передается во внутреннюю полость гидропривода, происходит срез винтов и перемещение толкателя, который, взаимодействуя с манжетами и находящимся между ними центратором, герметично прижимает манжеты к стенкам технической колонны;

- узел разъединителя приводится в действие при наращивании внутреннего избыточного давления до величины Р = 20 МПа. Давление передается на поршень, срезные винты разрушаются, поршень перемещается и освобождает при этом упоры и, таким образом, отсоединяется от наружного корпуса и соединенного с ним хвостовика;

- узел механического разъединения приводится в действие вращением транспортировочной колонны вправо, 20 оборотов; предварительно необходимо установить на индикаторе вес, соответствующий весу транспортировочной колонны в жидкости;

- проведение промывки и подъем транспортировочной колонны.

В процессе крепления скважины в состав хвостовика включаются следующие технические средства:

- при сплошном цементировании хвостовика

нижняя труба хвостовика оснащается башмаком, затем устанавливается обратный клапан и стоп-патрубок. На последнюю трубу хвостовика устанавливается подвеска ПХЦЗ, которая соединяется с транспортировочной колонной;

- при манжетном цементировании хвостовика

нижняя труба фильтровой части хвостовика оснащается башмаком, над фильтровой частью устанавливается пакер для манжетного цементирования одной из моделей ПГМЦ, ПГМЦ2 или ПГМЦ4. На последнюю трубу хвостовика устанавливается подвеска ПХЦЗ, которая соединяется с транспортировочной колонной.

megaobuchalka.ru

Заканчивание скважин: подвески хвостовиков

В скважинном бурении, хвостовиком называют разновидность обсадной колонны с потайным способом установки. В частности, данный элемент монтируется в предыдущей обсадной колоне, заходя внахлёст на расстояние 20-50 метров. Фиксируется хвостовик специальной системой крепления, которая называется подвеской. 

Технология установки предусматривает возможность цементирования хвостовика, но это не является обязательным условием: способ монтажа напрямую зависит от прочности породы разрабатываемого пласта.

Преимущества хвостовиков

При заканчивании скважины хвостовиком, решаются такие задачи:

  • Сокращаются этапы строительства скважины;
  • Повышается качество цементирования;
  • Перекрываются зоны поглощения при разгерметизации эксплуатационной колонны;
  • Снижаются расходы на строительство скважин.

Имеются у хвостовиков и некоторые недостатки. Сюда можно отнести возможную негерметичность подвески, проблемы с первичным цементированием если между скважиной и хвостовиком остаются небольшие кольцевые зазоры.

Устройство хвостовиков

Конструкцию подвески можно рассмотреть на примере гидромеханической модели, которая используется для установки тяжёлых хвостовиков марки ПХГМЦ.Т. Такая подвеска может взаимодействовать с пакерами ПГМЦ или стоп-патрубками. Подвеска не предназначена для двухступенчатого цементирования.

Конструкция подвески включает 5 независимых узлов, гидравлического или механического действия:

  • Якорь;
  • Разъединитель;
  • Пакер;
  • Узел допакеровки;
  • Дублирующий узел разъединителя.

Устанавливается подвеска на последнюю трубу хвостовика и размещается внутри обсадной колонны на заданной глубине. Конструкция предусматривает защиту от преждевременного срабатывания в процессе цементирования.

Разновидности подвесок

Колонну с установленным хвостовиком используют в качестве эксплуатационной, поэтому основным критерием при выборе подвески является способность противодействия сминающему давлению. В настоящее время, используются несколько различных способов установки хвостовиков: цементируемый, на клиньях и на опорной поверхности. Для каждого из перечисленных вариантов применяется свой тип подвески.

В общих чертах, подвески делятся на 3 группы:

  • Гидравлические;
  • Механические;
  • Гидромеханические (комбинированные).

Здесь приведена классификация по принципу действия механизма установки, которая считается основной. Однако у подвесок имеются и другие отличительные особенности конструкции. Например:

  • Вращающиеся. Здесь предусмотрен подшипниковый узел, обеспечивающий вращение хвостовика в процессе заливки тампонажных растворов, что заметно повышает качество цементирования.
  • Защита плашек. Эти элементы располагаются внутри специальных углублений, что полностью исключает повреждение при интенсивном вращении или раскачивании хвостовика в процессе спуска на заданную глубину.
  • Нецементируемые. Такие подвески позволяют зафиксировать хвостовик без заливки цементирующих растворов, что предполагает определённую финансовую выгоду при выполнении работ.

При выборе подвески хвостовика в зависимости от способа установки, необходимо учитывать ряд моментов. 

В частности, цементируемые подвески обеспечивают высокую герметичность и надёжность, но способствуют загрязнению продуктивного пласта. 

Для подвесок, используемых для установки хвостовика на клиньях характерна высокая вероятность ложных срабатываний. Устройства для монтажа на опорной поверхности требовательны к точности: если хвостовик не дойдёт до заданной глубины, подвеска не сработает. 

aris-ot.ru

Технология цементирования хвостовиков

Technology of cementing tail pipes

V. NIKULIN, A. MUKHAMADIEV, R.GALIMOV, Burenie Co Ltd of Aznakaevskoe UBR, Tatneft JSC

На завершающей стадии разработки, когда доля легко извлекаемых запасов ежегодно сокращается, возникает необходимость ввода в эксплуатацию коллекторов низкой кондиции путем строительства горизонтальных скважин.

There is proposed technology of hauling-down and cementing of upper part of tail pipes when constructing horizontal wells.

При строительстве горизонтальных скважин, при креплении хвостовика, когда он имеет заранее перфорированную часть и цементируется выше фильтра, возникает ряд проблем: – недохождение хвостовика до забоя без промывки через башмак; – некачественное удаление глинистого раствора и шлама в интервале фильтра и заколонном пространстве хвостовика, что отрицательно влияет на дебит скважины. Известные виды оборудования для спуска и цементирования верхней части хвостовиков с щелевыми фильтрами не отвечают требованиям безаварийности и не позволяют производить промывку в интервале фильтра. Это требует дополнительных затрат времени на обеспечение прохождения по хвостовику и очистку заколонного пространства. Предлагаемая техника и технология спуска и цементирования верхней части хвостовиков диаметром 102 и 114 мм, разработанная Азнакаевским УБР совместно с ООО «Нефтяник» (г. Бугульма), устраняют вышеуказанные недостатки и способствуют более успешному проведению работ. В качестве хвостовика используются фильтры с кислоторастворимыми магниевыми заглушками (ОРВ-102, ОРВ-114) или широко применяемые обсадные трубы диаметром 102 и 114 мм, которые после цементирования верхней части хвостовика вскрываются с применением гидромеханических перфораторов ПГМ-102 (114)М (рис. 1).

Рис. 1. Схема компоновки хвостовика

Компоновка хвостовика спускается в следующей последовательности: – башмак; – обратный клапан; – башмачный сальник; – фильтр ОРВ необходимой длины; – верхний сальник; – обратный эластичный клапан; – обсадные трубы; – (лев) неизвлекаемая часть разъединителя.

Техническая характеристика (табл)

Хвостовик подвешивается на элеватор на роторе. В хвостовик спускаются НКТ, предварительно оснащенные плунжером и шаровым узлом. На НКТ наворачивается «разъединитель». Затем на буровых трубах с периодическими промывками хвостовик спускается до забоя. Далее: – Цементирование верхней части хвостовика осуществляется после предварительного отсоединения по левой резьбе (определяется по индикатору веса). – Перед цементированием в колонну труб бросается шар (диаметр шара ~28 мм), чтобы открыть цементировочные отверстия клапана разрушением срезных винтов при давлении 5,0 – 6,0 МПа (седло останавливается на упоре). – Закачивается расчетное количество цементного раствора через отверстия клапанного узла. – Подается цементировочная пробка, до получения сигнала «стоп» при достижении пробкой шарового клапана. – Инструмент приподнимается на 1,0 м; обратной промывкой через отверстия герметизирующего узла вымывается цементный раствор, находящийся выше «головы» хвостовика. – Затем инструмент извлекается, закрывается устье скважины. Извлеченные из скважины детали подвергаются ревизии и восстановлению для повторного применения. В отличие от известных способов предлагаемая техника и технология цементирования позволяют: во-первых, произвести спуск инструмента с хвостовиком с качественной промывкой до забоя без осложнений; во-вторых, предварительно отсоединить хвостовик до начала цементирования и провести последующую герметизацию «головы» хвостовика при выполнении технологических операций; в-третьих, исключить разбуривание цементировочной пробки и цементного стакана; в-четвертых, за счет конструкции забоя в последующих процессах освоения и эксплуатации производить промывку избирательно, как фильтровой части ствола, так и заколонного пространства (рис. 2). Иные применяемые конструкции исключают эти важные операции для восстановления производительности скважины. Предлагаемое оборудование может быть использовано для монтажа нецементируемых хвостовиков с щелевыми фильтрами с их промывкой по всей длине.

Рис. 2. Технологическая схема промывки, ОПЗ пространства за 102,114 мм хвостовиками:

1 – колонна НКТ, 2 – фильтр хвостовика, 3 – разобщитель с самоуплотняющейся манжетой, 4 – плунжер, 5 – башмачный сальник.

Выводы Скважина является дорогостоящим капитальным гидротехническим сооружением, предназначенным для длительной эксплуатации. Качественное построение конструкций забоев горизонтальных скважин позволит интенсифицировать добычу нефти из коллекторов низких кондиций при осложненных геологических условиях. Комментировать этот материал »

Авторизация

burneft.ru


Смотрите также