6.3 Оснастка обсадных колонн
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 включают также центрирующие фонари и скребки.
Башмачная направляющая пробка крепится к башмаку обсадной колонны и служит направлением при ее спуске. Применяют три типа направляющих пробок: деревянные, бетонные и чугунные.
В некоторых случаях при спуске эксплуатационной колонны 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. 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.
Обратный клапан препятствует обратному перетоку цементного раствора из кольцевого пространства в обсадную колонну. Устанавливаются на расстоянии 2-12м от башмака.
Иногда изоляция нефтегазовых пластов может быть недостаточной укрепленности и в этом случае используется избирательный метод изоляции пластов. Для этого колонна обсадных труб оснащается специальным устройством, обеспечивающим надежное крепление скважины в этом интервале.
В зависимости от способа спуска обсадной колонны в скважину верхняя часть колонны оканчивается следующими устройствами или приспособлениями: для спуска колонн секциями или хвостовиков, подвески секций или хвостовиков.
6.4. Цементировочные работы
Цель цементирования обсадной колонны – получение прочного, концентрично расположенного в затрубном пространстве кольца цементного камня, надежно изолирующего вскрытые скважиной поглощающие, газо-водо-нефтепроявляющие горизонты.
Существует ряд методов цементирования скважин. К ним относятся: одно- и двухступенчатое цементирование, лопастное цементирование, цементирование хвостовиков, цементирование под давлением.
Одноступенчатое цементирование скважины- одноцикловый способ – наиболее распространенный вид цементирования.
Процесс заключается в следующем. После того, как обсадная колонна спущена, скважину подготавливают к цементированию, промывая ее после спуска обсадной колонны труб. Для этого на спущенную колонну труб навинчивают цементировочную головку и приступают к промывке. После промывки проверяют арматуру: вес линии от цементировочных агрегатов к цементировочной головке должны быть опрессованы на давление, в 1,5 раза превышающее максимальное расчетное давление; давление опрессовки линий от агрегатов должно выдерживаться в течении 3 мин. Еще предварительно рекомендуется заканчивать буферный раствор для разжижения бурового раствора. После этого при помощи цементосмесителей и цементировочных агрегатов приготавливают цементный раствор, который агрегатами перекачки перекачивается в скважину. После закачки цементного раствора из цементировочной головки продавливают верхнюю пробку, и цементный раствор движется между двумя пробками к башмаку колонны.
Далее приступают к продавке цементного раствора вниз. Буровые насосы перекачивают глинистый раствор в тарированные мерники цементировочных агрегатов. При продавке цементного раствора ведется счет закачиваемой в колонну продавочной жидкости. Это делается для того, чтобы до прокачки оставшейся 0,5-1,0 куб. м. продавочной жидкости перейти на один агрегат, которым и производится посадка пробок на упорное стоп-кольцо. Этот момент характеризуется резким повышением давления на заливочной головке, так называемым «ударом». Величина «удара» зависит от руководителя работ и обычно не превышает 0,5-1,0МПа сверх максимального давления. На этом заканчивается процесс цементирования, и скважина оставляется в покое при закрытых кранах на головке на срок, необходимый для схватывания и твердения цементного раствора.
Рис Клапан обратный дроссельный
1-корпус;2-нажимное кольцо;3-резиновая диафрагма;4-упорное кольцо;5-шар; 6-ограничитель
Двухступенчатое цементирование скважин рекомендуется применять в следующих случаях:
· если возникают трудности технического порядка, не позволяющие поднять уровень цементного раствора на требуемую высоту;
· на забое скважины высокая температура;
· затрубное пространство (для экономии) требуется заполнить цементом не сплошь, а раздельно.
Для такого цементирования в обсадной колонне на некоторой высоте от забоя скважины устанавливают специальную заливочную муфту, а дальше цементируют по технологии почти схожей с одноступенчатым цементированием.
6.5 Тампонажные материалы и цементировочное оборудование
Тампонажные материалы – это такие материалы, которые при затворении водой образуют суспензии, способные затем превращаться в твердый непроницаемый камень.
В зависимости от вида вяжущего материала тампонажные цементы образуются на основе: портландцемента, доменных шлаков, известково-песчаных смесей и прочих материалов. Для цементирования скважин применяют только портландцементы и доменные шлаки.
Для приготовления цементного раствора химические реагенты растворяют в жидкости (воде). Утяжеляющие, облегчающие и повышающее температуростойкость добавки смешивают с вяжущим веществом в процессе производства (специальные цементы) или перед применением в условиях бурового предприятия. От правильной рецептуры добавок зависит качество скважины, поэтому проводятся тщательные лабораторные исследования.
К оборудованию, необходимому для цементирования скважин, относятся: цементировочные агрегаты, цементосмесительные установки, цементировочная головка, заливные пробки и другое мелкое оборудование (краны высокого давления, устройства для распределения раствора, гибкие металлические шланги и т.п.).
При помощи цементировочного агрегата производят затворение цемента, закачивают цементный раствор в скважину и продавливают его в затрубное пространство.
Цементосмесительная машина представляет автомобиль-вездеход и в своем составе имеет бункер (для доставки сухого цемента на скважину) и смесительное устройство для приготовления цементного раствора.
На основе вышесказанного можно составить принципиальную схему обвязки оборудования при цементировании.
Общее время цементирования:
На 100м эксплуатационной колонны (в Башкирии) нужно примерно 25 куб. м. цементного раствора.
После окончания цементирования скважину оставляют на период ожидания затвердевания цемента (ОЗЦ). Для кондуктора ОЗЦ – 16 часов, для эксплуатационной колонны -24 часа.
После ОЗЦ проводится проверка качества цементирования:
1) определяется истинная величина подъема цементного раствора за обсадную колонну методом термометрии, и если цемент показался на устье, то процесс прошел хорошо;
2) определяется полнота замещения бурового раствора -цементным раствором ( при помощи акустического метода);
3) определяется качество сцепления цементного камня со стенками скважины и обсадной колонной.
7. Промыслово-геофизические работы
Промысловая геофизика решает широкий круг геологических и технических задач. По полученным результатам выдается информация, необходимая для оптимизации режима бурения и предупреждения аварийных ситуаций, выделения вскрываемых продуктивных интервалов и документации геологического разреза. Испытание пластов для оценки характера их насыщенности и определения гидродинамических параметров пласта, отбор и исследование образцов пород и пластовых флюидов, исследование технического состояния ствола бурящихся и действующих скважин, вторичное вскрытие пластов перфораций, воздействие на околоскваженную зону пласта с целью интенсификации добычи нефти и газа выполняются также промыслово-геофизической службой.
Многие виды геофизических работ в скважинах технологически мало связан между собой, но их объединяет один объект исследования – скважина. Используемые в процессе выполнения перечисленных работ метрические приемы, оборудование и аппаратура различны, что учитывается при оснащении специализированных и комплексных промыслово-геофизических отрядов.
8 Освоение скважины
Последние мероприятия перед сдачей скважины в эксплуатацию – вызов притока жидкости из горизонта (пласта). Приток жидкости в скважину возможен только в том случае, когда давление на забое скважины меньше пластового. Поэтому все работы по освоению скважины заключаются в понижении давления на забое и очистке забоя от грязи, бурового раствора и песка. Эти работы осуществляются различными способами в зависимости от характеристик горизонта (пласта), величины пластового давления, количества газа, содержащегося в нефти, и технической оснащенности.
Вызов притока и очистка забоя производится промывкой скважины, нагнетанием в скважину сжатого воздуха (или газа), свабированием или комбинацией этих способов. Часто скважины осваивают при помощи сжатого воздуха (или газа). Жидкость в трубах газируется, плотность ее уменьшается, уровень смеси газа и жидкости повышается и наступает выброс.
Рис - Схема испытания (освоения) скважины:
1-опробуемый пласт; 2-фильтр; 3-НКТ; 4-отверстия для аэрации жидкости; 5-эксплуатационная колонна; 6-устьевая арматура; 7-трап для разделения жидкости и газа
Также возможно освоение пласта поршневанием, когда при помощи поршня - сваба нефть поднимают наверх порциями и давление на забое при этом падает и пласт начинает работать.
9 Понятие об осложнениях и авариях при бурении скважин и о
способах их предупреждения и устранения
В процессе проводки скважины возможны разного рода осложнения, в частности обвалы пород, поглощение промывочной жидкости, нефте-, газо- и водопроявления, прихваты бурильного инструмента, аварии и искривления скважин.
Обвалы пород возникают вследствие их неустойчивости( трещинноватости, склонности разбухать под влиянием воды). Характерными признаками обвалов являются:
1) значительное повышение давления буровых насосов.
2) резкое повышение вязкости промывочной жидкости.
3) вынос большого количества обломков обвалившихся пород и т.п.
Поглощение промывочной жидкости – явление, при котором жидкость, закачиваемая в скважину, частично или полностью поглощается пластом. Обычно это происходит при прохождении пластов с большой пористостью и проницаемостью, когда пластовое давление оказывается меньше давления столба промывочной жидкости в скважине. Интенсивность поглощения может быть от слабой до катастрофической, когда выход жидкости на поверхность полностью прекращается.
Для предупреждения поглощения применяют следующие методы:
1) промывка облегченными жидкостями;
2) ликвидация поглощения закупоркой каналов, поглощающих жидкость;
3) повышение структурно-механических свойств промывочной жидкости (добавка соли, извести и т. п.).
Газо-, нефте- и водопроявления имеют место при проводке скважин через пласты с относительно высоким давлением, превышающим давление промывочной жидкости.
Прихваты бурильного инструмента возникают по следующим причинам:
1) образование на стенках скважины толстой и липкой корки, к которой прилипают бурильный инструмент, находящийся без движения.
2) заклинивание бурильного инструмента в суженных частях ствола или при резких искривлениях скважины, при обвалах неустойчивых пород , при осаждении разбуренной породы при прекращении циркуляции.
Ликвидация прихватов - сложная и трудоемкая операция. Поэтому необходимо принимать все возможные меры, чтобы их избежать.
Аварии, возникающие при бурении, можно разделить на четыре группы:
1) аварии с долотами (отвинчивание долота, слом долота из-за перегрузки и т.д.)
2) аварии с бурильными трубами и замками (слом трубы по телу, срыв резьбы труб, замков и переводников и т.д.)
3) аварии с забойными двигателями (отвинчивание, слом вала и т.д.)
4) аварии с обсадными колонами (разрушение резьбовых соединений, падение отдельных труб в скважину и т.д.)
Для ликвидации аварий применяют специальные ловильные инструменты: колокол, метчик, магнитный фрезер, паук и другие. Однако, лучше всего предотвращать аварии, строго соблюдая правила эксплуатации оборудования, своевременно осуществляя дефектоскопию, профилактику и замену.
При бурении вертикальных скважин вращательным способом часто встречаются самопроизвольные искривления скважин, т.е. отклонения их ствола от вертикального. Искривление влечет за собой ряд проблем: нарушение запланированной сетки разработки, повышенный износ бурильных труб, ухудшение качества изоляционных работ, невозможность использования штанговых насосов при эксплуатации скважин и т. д.
В сложных механических условиях применяется особая компоновка низа бурильной колонны, включающая калибраторы и центраторы. Кроме того, необходимо:
- монтаж оборудования проводить в соответствии с техническими условиями;
- тип долота выбирать соответственно типу пород;
- снижать нагрузку на долото и т. д.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.Вадецкий Ю.В. Бурение НГС. - М.: Академия, 2003.- 352 с.
2. Середа И.Г., Соловьев Е.М. Бурение НГС. - М.: недра, 1988. - 360 с.
3. Калинин А.Г. и др. Бурение наклонных скважин. - М.: Недра, 1990. - 348 с.
4. Ильский А.Л. и др. Расчет и конструирование бурового
оборудования. - М.: Недра, 1985. - 452 с.
29-04-2015, 00:57