Обсадная колонна скважины это


Понятие конструкции скважины

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Тюменский государственный нефтегазовый университет»

Нефтегазовый колледж им. Ю.Г. Эрвье

ОТЧЕТ

о прохождении учебной практики

Обучающегося: Эшкузиев Тоир Хаитович

Группы:ОРСн-13-(9)-1

Специальность:

«Оператор по ремонту скважин»

Место прохождения учебной практики: учебный полигон с. Успенка в учебно-производственных мастерских колледжа.

Срок прохождения учебной практики

с «07» сентября 2015г.. по «10» октября 2015г.

Дата «____»___________2015г.

Подпись руководителя практики __________________________В.И.Иванов

2015

Содержание

1

Введение

7

2

Понятие конструкции скважины

3

3

Основные элементы скважины

4

4

Диаметр обсадной колонны

5

Сооружение скважины

10

6

Требования к конструкции скважин

11

7

Разработка конструкции

12

8

Заключение

13

9

Список использованных источников

14

Введение

Скважины используются в добывающей промышленности, в геологоразведке, строительстве, обеспечении водой. Поэтому в зависимости от назначения конструкция скважин имеет свои особенности в каждой из сфер применения

Конструкция скважины – это совокупность элементов крепи горной выработки с поперечными размерами, несоизмеримо малыми по сравнению с ее глубиной и протяженностью, обеспечивающая при современном техническом и технологическом вооружении безаварийное, с учетом охраны недр, экономичное строительство герметичного пространственно устойчивого канала между флюидонасыщенными пластами и остальной частью вскрытого геологического разреза, а также дневной поверхностью, эксплуатирующегося в заданных режимах и времени в зависимости от назначения: изучение геологического разреза, разведка и оценка газонефтеносности отложений, добыча продукции, поддержание пластовых давлений, наблюдение за режимом эксплуатации месторождения и др.

В газонефтяной отрасли нет также единого методического подхода к оценке качества проектирования и строительства скважин, в том числе их конструкции.

Основные элементы скважины

Основными элементами скважины являются: устье, забой, ствол, обсадная колонна, фильтр, цементное кольцо.

Устье - это начало скважины, образованное короткой вертикальной

зацементированной трубой - направлением.

Забой - это дно ствола скважины.

Ствол - это горная выработка, внутри которой располагаются обсадные

колонны и производится углубление скважины.

Фильтр - участок скважины, непосредственно соприкасающийся с продуктивным нефтяным или газовым горизонтом. Фильтром может служить необсаженный колонной участок ствола, специальное устройство с отверстиями, заполненное гравием и песком, часть эксплуатационной колонны или хвостовика с отверстиями или щелями.

Цементное кольцо - затвердевший цементный раствор, закачанный в кольцевое пространство между стволом и обсадной колонной с целью его герметизации.

Цементное кольцо предназначено для надежной изоляции друг от друга интервалов геологического разреза (в том числе и продуктивных) на весь период строительства, эксплуатации и обеспечения жесткой связи обсадных колонн со стенками скважины с целью формирования прочной и герметичной постоянной крепи.

Система обсадных колонн и цементных колец за ними составляют крепь скважины.

Обсадные колонны

Обсадная колонна - это свинченные друг с другом и опущенные в ствол обсадные трубы с целью изоляции слагающих ствол горных пород. Различают первую обсадную колонну - кондуктор, последнюю обсадную колонну - эксплуатационную колонну, в том числе хвостовик, промежуточные обсадные колонны, в том числе летучки (лайнеры).

Обсадные колонны предназначены для изоляции стенок скважин от рабочего пространства ствола в процессе бурения и эксплуатации и обеспечивают требуемую прочность и герметичность при воздействии на них внутренних и внешних воздействий в первую очередь давления. Для создания необходимой изоляции кольцевого пространства, остающегося между обсадными колоннами, оно заливается жидким цементным раствором, твердеющим через определенное время.

Обсадные колонны по назначению подразделяются следующим образом.

Направление - первая колонна труб или одна труба, предназначенная для закрепления приустьевой части скважин от размыва буровым раствором и обрушения, а также для обеспечения циркуляции жидкости. Направление, как правило, одно. Однако могут быть случаи крепления скважин двумя направлениями, когда верхняя часть разреза представлена лессовыми почвами, насыпным песком или имеет другие особенности. Обычно направление спускают в заранее подготовленную шахту или скважину и бетонируют на всю длину. Иногда направление забивают в породу, как сваю.

Различают шахтное (или шахтовое) направление и удлиненное направление. Шахтное устанавливается, как правило, во всех случаях и его длина составляет 3-10 м. В зависимости от конкретных условий может устанавливаться удлиненное направление или от одного до нескольких направлений и в этом случае длина может достигать 100 м. Направление спускается по возможности в глинистый пласт. Диаметр колонны колеблется от 245 до 1250 мм. Трубы, используемые в качестве направления, на прочность не рассчитываются и не опрессовываются.

Кондуктор - колонна обсадных труб, предназначенных для разобщения верхнего интервала разреза горных пород, изоляции пресноводных горизонтов от загрязнения, монтажа противовыбросового оборудования и подвески последующих обсадных колонн.

Кондуктор в зависимости от геологических условий устанавливается на глубину в среднем до 100 м, а максимальная глубина до 600 м. Диаметр кондуктора, как правило, колеблется в диапазоне 177-508 мм. Он опрессовывается, как и цементное кольцо.

Шахтное направление и кондуктор являются обязательными элементами конструкции скважины.

Промежуточная обсадная колонна (их может быть несколько) служит для разобщения несовместимых по условиям бурения зон при углублении скважины до намеченных глубин.

Промежуточные обсадные колонны могут быть следующих видов:

  • сплошные - перекрывающие весь ствол скважины от забоя до ее устья независимо от крепления предыдущего интервала;

  • хвостовики - для крепления только необсаженного интервала скважины с перекрытием предыдущей обсадной колонны на некоторую величину;

  • летучки - специальные промежуточные обсадные колонны, служащие только для перекрытия интервала осложнений и не имеющие связи с предыдущими или последующими обсадными колоннами.

Секционный спуск обсадных колонн и крепление скважин хвостовиками являются, во-первых, практическим решением проблемы спуска тяжелых обсадных колонн и, во-вторых, решением задачи по упрощению конструкции скважин, уменьшению диаметра обсадных труб, зазоров между колоннами и стенками скважины, сокращению расхода металла и тампонирующих материалов, увеличению скорости бурения и снижению стоимости буровых работ.

Эксплуатационная колонна - последняя колонна обсадных труб, которой крепят скважину для разобщения продуктивных горизонтов от остальных пород и извлечения из скважины нефти или газа или для нагнетания в пласты жидкости или газа. Иногда в качестве эксплуатационной колонны может быть использована (частично или полностью) последняя промежуточная колонна.

studfiles.net

Обсадная колонна

23.03.2017 10:42

Бурение скважин является обязательным этапом работ во многих промышленных сферах. Скважины необходимы как для добычи полезных ископаемых, так и для обеспечения водой жилых домов. В зависимости от предназначения, скважина имеет свое определенное строение, которое начинается с устья. Насколько безопасно и эффективно будет осуществляться эксплуатация скважины, зависит от качества ее крепления. Целью крепления скважины является формирование надежных ее стенок, благодаря которым можно предотвратить нежелательные обвалы. Само скважинное крепление представляет собой систему, основными конструктивными элементами которой являются обсадные колонны и цементные кольца. Конструкция обсадной колонны формируется путем скручивания между собой определенного количества обсадных труб. Стоит сказать, что по всей своей протяженности скважина не во всех местах крепится одинаково. В каждом отдельном месте ее крепление происходит разными способами, с использованием разных колонн.

Таким образом, каждая обсадная колонна имеет свое название и предназначение:

  1. Крепление скважины начинается с ее приустьевой части. Для этого используется одна труба или колонна, которая называется - направление. Именно оно во время работы не позволяет устью размыться и обвалиться. Также с его помощью происходит постоянное движение жидкости. Как правило, направление является единственным в структуре, но случаются исключения, когда крепление устья скважины осуществляется посредством двух направлений по причине почвенных особенностей.
  2. Разделение верхнего интервала разреза горных пород происходит с помощью кондуктора. Им называется колонна обсадных труб. Благодаря его наличию пресноводные горизонты остаются чистыми.
  3. Промежуточная обсадная колонна. Существуют ситуации, когда в скважине попадаются зоны, бурение которых ведется при совершенно различных условиях. Их необходимо разделить, что и делается с помощью промежуточной обсадной колонны. Они бывают сплошными, хвостовиками и летучками. Первые перекрывают ствол скважины полностью. Вторые были разработаны с целью закрепления исключительно необсаженных частей скважины. Ну и, наконец, к использованию последних обращаются только при наличии сложных интервалов. Такие колонны полностью автономны от предшествующих им обсадных колонн или же от тех, которые будут идти дальше;
  4. Завершается скважина эксплуатационной колонной обсадных труб, призванная разделить между собой продуктивные горизонты и все остальные породы. Именно она является главным конструктивным элементом скважины, находящимся непосредственно на уровне горизонта полезных ископаемых. Расположение данной колонны и предопределяет ее назначение, которое заключается в извлечении полезных ископаемых из скважины.

Стоит заметить, что нельзя для крепления, например, начала скважины и ее завершения использовать одни и те же обсадные колонны.  

Технологическая оснастка обсадных колонн

Она представляет собой специальные приспособления и устройства, благодаря которым обсадные колонны, секции и потайные колонны погружаются в скважину.

К таким устройствам и приспособлениям относятся:

  1. Башмачные направляющие пробки. Их установка осуществляется на нижней части обсадной колонны, во время погружения которой в скважину пробки играют роль направления. Если проигнорировать установку башмачной пробки или осуществить ее с нарушением технологии, то это может привести к нежелательным последствиям, заключающимся в загрязнении ствола скважины и закупорку нижней части колонны. Если это произойдет, то в дальнейшем колонну будет невозможно зацементировать. Для изготовления башмачных пробок может использоваться различный материал. На сегодняшний день применяются башмачные пробки из дерева, бетона и чугуна. Деревянные башмачные пробки, в свою очередь, могут быть крестообразными или точечными. Наиболее популярными выступают чугунные пробки.
  2. Башмак. Имеет вид толстостенного короткого патрубка. Монтируется на первой трубе. Башмак имеет такой же наружный диаметр, как и муфта. Без башмака может смяться торец нижней трубы обсадной колонны во время ее погружения в скважину.
  3. Обратные клапаны. Предотвращают самозаполнение обсадной колонны раствором во время ее погружения. Это способствует существенному сокращению нагрузки на вышку. Монтаж обратных клапанов осуществляется с четким соблюдением расстояния, которое составляет от 2 до 12 м от башмака.
  4. Упорные стоп-кольца. Позволяют установить цементировочную пробку. Их толщина колеблется в пределах 10-20 мм. Материалом для их изготовления, главным образом, служит чугун.
  5. Турбулизаторы. Используются при недостаточно хорошем центрировании колонны. Основной целью турбулизаторов является замена бурового раствора на цементный. Их конструкция представляет собой плотно закрепленный на обсадной трубе корпус с упругими лопастями.
  6. Центрирующие фонари. Участвуют в процессе вытеснения бурового раствора. Применяется два вида данных фонарей – пружинные разборные и жесткие неразборные.
  7. Скребки. С помощью их применения счищается со скважинных стенок глинистая корка во время погружения обсадной колонны, тем самым улучшая взаимодействие цементного раствора и породы. Местом установки скребков служат те же, что и для центрирующих фонарей.
  8. Пакеры. В случае разделения нефтегазовых пластов от водоносных малыми пропластками глинистых включений, толщина которых колеблется в пределах 6-8 м, существует опасность их прорыва в результате воздействия разных давлений. Именно в таких местах устанавливаются пакеры.

Цементирование обсадных колонн

Чтобы осуществить цементирование обсадных колонн, нужно наличие соответствующей цементной смеси, получаемой путем соединения тампонажного цемента и воды. В результате этого получается жидкая масса, способная легко и равномерно распределятся по поверхности в силу своей текучести. Разновидность тампонажного цемента напрямую зависит от температуры скважины, которую она имеет на забое.

Для скважин с более низкой температурой (как правило, до 40 градусов) применяется раствор, время застывания которого колеблется от 3 до 7,5 часов с момента его замешивания. Таким образом, при работе с такими скважинами, на цементирование обсадных колонн отводится не более 2,5 часов.

Схватывание раствора для скважин с температурой от 40 до 70 градусов происходит на протяжении от двух до трех часов. На цементирование обсадных труб в таких скважинах отводится всего лишь 1 час времени.

Обсадные трубы в глубоких скважинах с температурой от 100 градусов и выше должны быть зацементированы менее, чем за 1 час.

Как видим, в горячих скважинах раствор застывает быстрее, что, в свою очередь, требует более быстрой работы с ним.

Цементирование обсадных колонн может быть произведено одним из двух способов - прямым или обратным.

  1. Суть первого заключается в заливании сразу всего объема раствора в колонну, где он проходит до башмака. Таким образом, раствором заполняются пустоты между труб, в которых он распределяется равномерно снизу вверх.
  2. Обратный. В отличие от предыдущего способа, раствор закачивается в колонну сверху вниз, начиная с поверхности.

В основном используется первый способ. Колонна цементируется за один раз, в результате чего весь раствор продавливается сразу. Однако, бывают случаи, когда целесообразно использовать двухступенчатое цементирование. В таком случае, работа подразделяется на интервалы и выполняется в два этапа.

Существует еще один, так называемый, промежуточный способ цементирования – манжетный. Он используется в случаях, когда следует защитить некоторую часть ствола от проникновения раствора.

После того, как скважина полностью сформирована, осуществляется опрессовка обсадной колонны. Другими словами, обсадные колонны проверяются на прочность и герметичность. Для этого устанавливается цементирующая головка, после чего буровые насосы воздействуют на устье большим давлением. Опрессовка производится в течении получаса. Именно за это время давление должно снизиться не более чем на 5 атмосфер, что является абсолютной нормой.

news-mining.ru

Обсадная колонна

Обсадная колонна — предназначена для крепления буровых скважин, а также изоляции продуктивных горизонтов при эксплуатации; составляется из обсадных труб путем последовательного их свинчивания (иногда сваривания). Обсадные трубы, применяемые при бурении нефтяных и газовых скважин, изготовляются в основном из стали с двумя нарезанными концами и навинченной муфтой на одном конце (иногда безмуфтовые с раструбным концом). Резьба труб выполняется конической, треугольной или специального трапецеидального профиля. Для создания герметичности при высоких давлениях нефти и газа (более 30 МПа) применяются соединения с уплотнительными элементами.

Применяются обсадные колонны трех видов:

  • кондукторы;
  • промежуточные;
  • эксплуатационные.

Промежуточные колонны предназначены для крепления стенок нижних интервалов скважин. Кондукторы и промежуточные колонны обычно цементируются, но могут быть и съемными (например, при бурении некоторых геологоразведочных скважин или глубоких скважин для борьбы с износом спущенных предыдущих промежуточных колонн). Эксплуатационная колонна перекрывает продуктивные горизонты. Через перфорационные отверстия в колонне в скважину поступают нефть и газ, которые перемещаются к устью по колонне насосно-компрессорных труб.

Обсадные колонны подвергаются воздействию наружного давления жидкости, газа в пластах, горных породах, влияние которых особенно сказывается в глинистых и соляных отложениях; воздействию внутреннего давления нефти, газа, а также бурового раствора, собственной массы и усилия натяжения колонн, обусловленного влиянием температуры и давления. Длины, диаметры и число обсадных колонн определяются геологическими условиями бурения (градиентом давления гидравлического разрыва пласта, пластовыми давлениями, устойчивостью разбуриваемых пород и др.), уровнем техники и технологии строительства скважин, условиями предупреждения и ликвидации возможных осложнений и аварий и др. Диаметр эксплуатационных колонн и глубина скважины являются основными параметрами для определения диаметра промежуточных колонн. При выборе конструкций колонн учитывается экономичность сооружения с учетом длительности эксплуатации. Для спуска колонн используется вышка, лебедка, талевая система, а также механизмы для подвешивания спущенной колонны в устье скважины.

www.gazprominfo.ru

Диаметр обсадной колонны

Проектирование диаметров обсадных колонн и долот начинают с эксплуатационной колонны и далее методом снизу-вверх. Расчет диаметров обсадных труб ведется «изнутри» с диаметра эксплуатационной колонны. Исходя из предполагаемого дебита скважины и экономического обоснования, выбирается диаметр эксплуатационной колонны. Диаметр эксплуатационной колонны определяет диаметры бурения под обсадные колонны для всей скважины, а количество промежуточных колонн определяет конструкцию колонной головки. Увеличение диаметра эксплуатационной колонны позволяет использовать более производительное скважинное оборудование, позволяет эксплуатировать в скважине одновременно несколько пластов и облегчает проведение подземного ремонта. С другой стороны увеличение диаметра эксплуатационной колонны ведет к увеличению металлоемкости обсадных колонн, объему бурения и цементирования. Возрастают нагрузки на колонную головку и ее металлоемкость. Все это ведет к увеличению затрат на строительство скважины. Уменьшение диаметра эксплуатационной колонны снижает стоимость ее строительства, но увеличивает затраты, связанные с эксплуатацией скважины. Так применение малогабаритного оборудования ведет к увеличению затрат на приобретение до 2-3х раз. Усложняется поведение подземного ремонта, что ведет, как правило, к увеличению затрат времени, и, следовательно, и материалов, а в некоторых случаях не позволяет произвести необходимый ремонт.

Сооружение скважины

Только сооруженная скважина может ответить на вопрос: имеется ли в данном районе нефтяное или газовое месторождение и какова промышленная ценность залежи углеводородов.

Сооружение скважины, независимо от ее назначения (разведочная, параметрическая, эксплуатационная и т.д.), включает в себя следующие основные этапы:

  1. Геологическое обоснование места сооружения и составление проекта скважины, которые позволяют наилучшим образом выполнить поставленную задачу.

  2. Монтаж технических средств для наиболее качественного и экономичного сооружения скважины.

  3. Проводку ствола скважины, обеспечивающую высокую скорость углубления при минимальных затратах.

  4. Глубинные геофизические и технологические исследования, позволяющие подробно изучить геологический разрез, термодинамические параметры вскрытых скважиной пластов, отобрать образцы горных пород и пластовых флюидов для лабораторных исследований.

  5. Крепление ствола обсадными трубами и цементом, обеспечивающее длительную безаварийную эксплуатацию скважины как инженерного сооружения и ее экологическую безопасность.

  6. Изготовление глубинного фильтра, обеспечивающего качественную и надежную гидродинамическую связь продуктивного пласта с полостью эксплуатационной колонны и препятствующего проникновению в колонну горной породы и других загрязняющих углеводороды примесей.

  7. Оборудование устья скважины, включающее, при необходимости, подвеску колонны насосно-компрессорных труб, обеспечивающее качественное испытание скважины и дальнейшую длительную эксплуатацию ее как объекта добычи углеводородов.

При бурении в скважину последовательно спускается определенная конструкция, состоящая из обсадных труб. Каждая последующая колонна вставляется в предыдущую, и поэтому имеет все меньший диаметр.

Дно скважины называется забоем. После проведения цементирования скважины образуется новый забой, который называется «искусственный забой». В процессе эксплуатации на забой осаждаются примеси, части изношенного оборудования или упущенный при проведении подземного ремонта инструмент и т.п., что при замерах изменяет глубину скважины и новая точка называется «текущий забой».

Если продуктивный пласт обсаживается, то низ или башмак эксплуатационной колонны устанавливается всегда (после прохождения через пористый продуктивный пласт) в непроницаемую породу. Это позволяет вскрыть продуктивный пласт, предотвратив его обводнение, что само по себе является серьезной проблемой, и может сделать скважину непродуктивной, т.е. не давшей нефти.

После создания герметичной конструкции скважины в эксплуатационную колонну, напротив продуктивного пласта, спускается на забой устройство (перфоратор), которое проделывает отверстия в обсадных трубах и цементном кольце и соединяет продуктивный пласт и скважину. Эти отверстия заполняются газом и пластовой жидкостью (нефтью), поступающей из пласта под избыточным давлением и заполняют скважину.

studfiles.net


Смотрите также