Как проводится крепление скважин?

  • Дата: 04-07-2015
  • Просмотров: 372
  • Комментариев:
  • Рейтинг: 47
Оглавление: [скрыть]
  • Особенности работы
  • Планирование
  • Компоновка элементов
  • Подготовка труб
  • Подготовка ствола
  • Спуск колонны
  • Выполнение цементирования

Крепление скважин является важной частью работы при углублении ствола конструкции. Данный этап работы включает в себя спуск обсадной колонны и дальнейшее ее цементирование. Это позволит избежать обрушения скважины, сохранить ее для дальнейшего использования без проблем и неполадок.

Установка и крепление скважины

Крепление скважины является необходимым этапом при ее установке, позволяющее избежать обрушения скважины при ее эксплуатации.

Особенности работы

Данная конструкция включает в себя ряд понятий, а именно: глубина, на которую опускаются трубы, их количество, длина конструкции, диаметр скважины, протяженность, диаметр обсадных труб и интервал, на котором следует данные элементы зацементировать.

Главным фактором при работе является допустимое значение протяженности интервалов, на каком участке можно обойтись без укрепления. Стоит обратить внимание и на рекомендуемый диаметр трубы, большое значение имеет и конечный диаметр конструкции.

Конструкция скважины

Конструкция скважины: 1 – обсадные трубы; 2 – цементный камень; 3 – пласт; 4 – перфорация в обсадной трубе и цементном камне; I – направление; II – кондуктор; III – промежуточная колонна; IV – эксплуатационная колонна.

Процесс закрепления скважин осуществляется в нескольких случаях: если необходимо закрепить стенки в неустойчивых породах, обеспечение надежности конструкции для монтажа оборудования, при разделении интервалов, где необходимо использование промывочной жидкости, имеющей разную плотность.

Для глубоких конструкций используются сразу несколько колонн, каждая из которых имеет свои особенности и характеристики. К характеристикам относится назначение колонны и глубина залегания для данного типа обсадной трубы.

Первая колонна необходима с целью закрепления устья технологического отверстия. Кроме того, она нужна для отвода бурового раствора. Монтаж осуществляется на глубине от 3 до 10 м. Вторая колонна является кондуктором, цель которого закрепить стенки в интервалах, что особенно касается выветрелых и разрушенных пород земли. Еще одно ее назначение – предохранять источники водоснабжения от их загрязнения. Глубина опускания может достигать сотни метров.

Схема крепления скважины на известняк и на песок

Схема крепления скважины на известняк и на песок.

Для изоляции зон поглощения и интервалов неустойчивых пород применяется промежуточная колонна. В этом случае глубина спуска будет находиться в зависимости от наличия сложных интервалов. Чтобы создать надежный канал для извлечения флюидов и закачки специальных агентов, применяется эксплуатационная колонна, расположение которой зависит от расположения продуктивного объекта. Для перекрытия некоторых участков в стволе отверстия используется потайная колонна, которая называется летучкой, если у нее отсутствует связь с предыдущим элементов.

Цементирование опущенной трубы осуществляется в стволе скважины. Применяется цементирование как полностью, по всей длине конструкции, так и в определенных местах. Если подразумевается применение проворачиваемой или съемной трубы, то их не цементируют. При бурении с плавучих средств на акваториях используют колонну водоизоляции.

Вернуться к оглавлению

Планирование

Данный раздел работы очень ответственный, так как от правильных расчетов характера погружения, износа элементов и условий эксплуатации труб зависит дальнейшая работа. Поэтому важно не только правильное крепление скважин, но и грамотно составленное планирование.

Перед работой следует определиться с двумя важными моментами: сколько потребуется обсадных труб и какова будет глубина расположения каждой из них. Количество колонн высчитывается на основании данных о месте, где будет располагаться скважина. Поэтому необходим геологический разрез этого места, информация о сложных зонах, общая картина об изменениях коэффициентов индексов поглощения и аномальности пластового давления.

Схема фонтанной крестовой арматуры для однорядного подъемника

Схема фонтанной крестовой арматуры для однорядного подъемника: 1 – вентиль, 2 – задвижка, 3 – крестовина, 4 – катушка для подвески НКТ,
5 – штуцер, 6 – крестовины ёлки, 7 – буфер, 8 – патрубок для подвески НКТ, 9 – катушка.

Наличие подобных сведений поможет определиться с процессом бурения в целом, выделить наиболее уязвимые места, для которых необходима изоляция. Исходя из этого следует составить график с вышеназванными пунктами, где помечаются интервалы, для которых допустимо использование раствора одной плотности.

Что касается глубины опускания обсадной трубы, то ее конец, находящийся снизу, должен располагаться в слабопроницаемых, но монолитных породах, имеющих хорошую устойчивость. Кроме того, она должна полностью перекрыть слабые породы и их интервалы. В зонах, где наблюдается аномально высокое давление пласта, при вскрытии может возникнуть гидроразрыв, это следует учитывать.

Подобрав нужное количество колонн, глубину их залегания, следует определиться и с выбором инструмента, необходимого для разрушения породы. Главным моментом, необходимым для определения, является диаметр последней, эксплуатационной трубы. Это можно сделать и с учетом размера используемых инструментов.

Вернуться к оглавлению

Компоновка элементов

Схема быстросменного штуцера для фонтанной арматуры высокого давления

Схема быстросменного штуцера для фонтанной арматуры высокого давления: 1 – корпус, 2 – тарельчатая пружина, 3 – боковое седло, 4 – обойма, 5 – крышка, 6 – нажимная гайка,
7 – прокладка, 8 – гайка боковая. 9 – штуцерная металлокерамическая втулка.

Сборка обсадной колонны осуществляется посредством собирания труб. Они могут иметь как один номинальный размер, так и два, и, соответственно, они называются одноразмерной и комбинированной колонной. Опираясь на проект конструкции, производят выбор и подбор труб для секций.

Чтобы облегчить процесс спуска колонны и в дальнейшем провести качественное цементирование, используются дополнительные части, среди которых есть башмак, упорное кольцо, заливочный парубок, обратный клапан, трубные пакеры, скребки, заливочная муфта, центраторы.

Снизу первой трубы следует провести монтаж башмака, после чего происходит скрепление сваркой. Башмак необходим, чтобы обеспечить защиту колонны, ее нижнего торца. Кроме того, он потребуется для того, чтобы направить колонну при пуске в скважину.

На нижней части колонны осуществляется монтаж обратного клапана. Он располагается на 1-2 трубы выше местоположения башмака. Главное назначение клапана – не допускать попадания внутрь колонны жидкости. Выбор этого элемента зависит от ряда условий, в том числе и от риска появления зон поглощения.

Ниже клапана располагается заливочный парубок, который нужен для обеспечения соединения внутреннего объема колонны и затрубного пространства, что позволяет осуществлять подачу раствора цемента при цементировании.

Схема монтажа обсадных труб для скважины

Схема монтажа обсадных труб для скважины.

При ступенчатом цементировании применяется заливочная муфта, которая может открыть или перекрыть в подходящий момент отверстия, необходимые для поступления раствора в затрубную область. Место для ее монтажа следует выбрать заранее. Чтобы обеспечить задерживание цементных пробок, используется упорное кольцо. Оно размещается выше места, где находится башмак, примерно на 20-30 м.

Чтобы изолировать особо важные места в затрубной области, применяется трубный пакер. Его местоположение определяется наличием непроницаемых пород, где он и должен размещаться. Для грамотного распределения раствора цемента необходимы центраторы. Они приводят к снижению сил трения во время спуска и замещению буровой жидкости раствором цемента. Удаление глинистой корки осуществимо с помощью скребков. Кроме того, они потребуются, чтобы придать стенкам скважины и цементному камню хорошую степень сцепления.

Вернуться к оглавлению

Подготовка труб

Схема сборки центрирующих фонарей

Схема сборки пружинных и сборных центрирующих фонарей.

Рекомендации по подготовке на данном этапе включают в себя осмотр труб, проверку их состояния, аккуратную доставку к месту буровой. В качестве проверки состояния данных элементов используется несколько видов проверок, в том числе проводимых еще на заводах-изготовителях. К ним относится гидравлическая проверка. При доставке к месту бурения следует проверить внешний вид и состояние труб, выполнить проверку резьбы, осуществить замер длины.

Что касается проверки труб, то каждая из них около 10 секунд находится под воздействием давления, причем ее годность к эксплуатации признается только в том случае, если не обнаружено следов проникновения внутрь трубы влаги.

Перед работой необходимо проверить и состояние оборудования. На место бурения следует доставить необходимые материалы и инструменты, рабочие должны проверить силовое оборудование и средства для бурения. Большое значение имеет проверка состояния лебедки, особенно ее тормозной системы. Немалую роль будут играть буровой насос, вышка, талевая система. При необходимости испорченные элементы следует заменить, а на вышке расположить люльку. Она необходима для рабочего, который будет заниматься центрированием трубы, ее конца, расположенного сверху. Поддержание в рабочем состоянии измерительных инструментов тоже необходимо.

Схема конструкций скважин

Схема конструкций скважин.

Для работы необходимо свободное место. Поэтому на буровой не должны находиться инструменты, которые не потребуются для работы в ближайшее время. Крепление скважин невозможно при плохом освещении, поэтому рабочую площадку следует оснастить светильниками.

Для выполнения работы необходимы следующие инструменты и материалы:

  1. Буровое оборудование.
  2. Башмаки.
  3. Центраторы.
  4. Трубный пакер.
  5. Обсадные трубы.
  6. Обратные клапаны.
  7. Заливочный патрубок.
  8. Заливочная муфта.
  9. Скребки.
  10. Упорное кольцо.
  11. Цементный раствор.
  12. Буровая вышка.
Вернуться к оглавлению

Подготовка ствола

Схема скважины, оборудованной гравийно-обсыпным фильтром

Схема скважины, оборудованной гравийно-обсыпным фильтром.

Данный этап необходим, чтобы избежать возникновения проблем при работе. Объем и тип работы находится в зависимости от состояния технологического отверстия, протяженности ствола, который находится в открытом состоянии, и сложности геологического разреза. Можно проверить состояние ствола, что осуществимо при опускании и извлечении колонны. Для проверки можно использовать и геофизические зонды.

Необходимо заранее обозначить интервалы, где наблюдаются проблемы при спуске бура. Стоит уделить внимание и зонам сужения скважины, участкам с резким перегибом оси ствола и образованием уступов. В указанных местах проводят проработку ствола на этапе подготовки.

Далее, используется долото, имеющее центральную промывку, и в сочетании с жестким типом компоновки начинают прорабатывать названные выше интервалы. Применяется промывка, скорость подачи равна 40 м/ч. Чтобы избежать нарезки нового ствола, не следует держать рабочий инструмент долго на одном месте. При трудном прохождении инструмента его необходимо поднять и снова опустить. При трудных условиях работы скорость инструмента следует снизить до 20 м/ч.

http://youtu.be/9OrS9KmtwgI

После того как проведена проработка, скважину следует шаблонировать. Нужно собрать секцию, используя обсадные трубы, и на всю глубину в ствол опустить ее на колонне бурильных труб. Длина секции равна 25 м. Таким образом можно выполнить проверку проходимости.

После этого необходимо промыть скважину. Промывка производится через опущенный инструмент. Данный процесс осуществляется до выравнивания свойств промывочной жидкости. Продолжительность этого процесса, если он происходит непрерывно, не должна превышать два цикла. На конечном этапе промывки в промывочную жидкость следует добавить графит или нефть, которые необходимы для спуска колонны. Подойдут и схожие добавки. После извлечения инвентаря следует измерить его длину. Таким образом, происходит контроль над протяженностью ствола технологического отверстия.

Вернуться к оглавлению

Спуск колонны

Схема элементов скважинного оголовка

Схема элементов скважинного оголовка.

Последовательность использования дополнительных элементов и процесса спуска секций определяют, опираясь на саму конструкцию обсадной колонны. При спуске большое внимание уделяется контролю над порядком комплектования конструкции. Для этого есть план толщины стенок и групп прочности стали.

Первым делом в скважину помещается низ конструкции, представленный башмаком, упорным кольцом, обратным клапаном и патрубком для заливки. Элементы следует соединить с помощью затвердевающей смазки, в качестве основы которой выступают эпоксидные смолы.

Что касается применения обратного клапана, то он необходим, особенно если в скважине были так называемые газопроявления. Проверка работоспособности клапана осуществляется только на поверхности, перед помещением колонны в скважину. Для этого потребуется цементировочный агрегат, подключающийся к компоновке. С его помощью проводят проверку циркуляции.

http://youtu.be/sQxSsPdbapk

Перед тем как начать проводить наращивание труб, необходимо провести их шаблонирование, после чего их подают к технологическому отверстию, обращая внимание на очередность труб. В трубу следует ввести цилиндрический шаблон, ввод осуществляется со стороны муфты. Если осуществить подъем трубы, то шаблон должен выпасть. В противном случае он неплотно прилегает, в результате чего труба не годна для дальнейшей работы, и ее забраковывают. Необходимо над устьем отверстия промыть и смазать резьбу предохранительного кольца с нижнего кольца трубы. Резьбу нижних труб у промежуточных колонн и кондуктора следует проварить прерывистым швом. Это требуется для того, чтобы исключить вариант отвинчивания во время работы в дальнейшем.

При выполнении спуска следует вести учет всех наращиваемых труб. Рекомендуется указать основные параметры: длину трубы, ее номер и толщину стенок, группу прочности стали, массу и длину колонны. Кроме того, рекомендуется отметить возникшие трудности, указать информацию о забракованных материалах.

Скорость опускания равна в среднем 0,8 м/с. При наличии обратного клапана после 10-20 опущенных труб нужно долить внутрь колонны промывочную жидкость. Это требуется для того, чтобы избежать смятия труб при действии на них наружного давления. Промывку элементов необходимо проводить по мере необходимости. Данный процесс выполняется при помощи насоса или можно использовать цементировочный агрегат. При осуществлении процесса промывки колонну следует постоянно расхаживать.

Вернуться к оглавлению

Выполнение цементирования

План автономного водоснабжения

План автономного водоснабжения.

Данный этап включает в себя разобщение пластов, при котором происходит завершение работы по скреплению скважин. Работа включает в себя комплекс действий, направленных на закачку в затрубное пространство тампонажного раствора. Это необходимо для создания в указанной области плотного материала, который будет обеспечивать необходимую изоляцию. По мере затвердевания материал будет приобретать лучшие свойства. В качестве тампонажного раствора подразумевают применение раствора из цемента.

Цементный камень должен обладать всеми нужными качествами, к которым относятся непроницаемость и прочность материала, сцепление с поверхностью стенок и труб. Такой подход к указанному материалу обусловлен тем, что перед цементом стоит несколько задач.

Указанный материал является заполнителем пространства между стенкой и колонной, он выполняет функцию изоляции и разобщения проницаемых пластов и нефтегазоносных горизонтов. Кроме того, материал предотвращает появление и дальнейшее распространение газа или нефти в затрубной области, устраняет предпосылки для появления коррозий из-за действий пластовых вод.

Цементирование представлено несколькими этапами действий, в число которых входит приготовление раствора, последующая закачка, подача раствора в пространство за трубами, ожидание, пока материал затвердеет, и проверка качества заливки.

http://youtu.be/zshBwqevqXc

Используется два типа подачи раствора, которые отличаются друг от друга способом подачи и используемыми при этом средствами. Первый метод включает в себя закачивание цемента внутрь колонны, после чего он проходит до башмака, попадая в дальнейшем в затрубную область. Раствор идет снизу вверх. При втором способе раствор подают с поверхности в затрубную область. Смесь движется вниз.

Таким образом, процесс закрепления скважин представляет собой совокупность нескольких этапов, направленных на подготовку материалов, технологического отверстия, спуск обсадных колонн с последующим цементированием.

К каждому этапу следует отнестись с большой ответственностью, так как от правильности выполнения каждого типа работы зависит общее состояние элементов скважины.


Комментарии

Статьи по теме