Конструкция скважины назначение обсадных колонн
НАЗНАЧЕНИЕ СКВАЖИН И ИХ КОНСТРУКЦИИ — Студопедия
I. ОБОРУДОВАНИЕ СКВАЖИН
Скважиной называется цилиндрическая горная выработка, имеющая при малом поперечном сечении весьма значительную длину.
Начало скважины называется устьем, ее конец – забоем. Все полое пространство скважины, от ее устья до забоя, называется стволом.
Скважины могут быть вертикальными или наклонно направленными. В отдельных случаях бурят горизонтальные скважины.
Основное назначение скважины – извлечение нефти, газа или воды из недр на поверхность, т.е. скважина является каналом, соединяющим нефтяной, газовый или водяной пласт с поверхностью земли.
Совокупность нефтяных, газовых и водяных скважин, предназначенных для добычи нефти, газа или воды, называется эксплуатационным фондом.
Кроме эксплуатационных нефтяных, газовых или водяных скважин имеются еще вспомогательные скважины: нагнетательные, контрольные и др.
Нагнетательные скважины служат для закачки в продуктивные пласты агента – воды или воздуха (газа) со специальными целями.
Контрольные скважины предназначены для наблюдения за ходом разработки нефтяной или газовой залежи при помощи различных приборов, спускаемых в эти скважины.
Независимо от своего назначения каждая скважина за все время ее эксплуатации или использования должна иметь устойчивые стенки и надежное разобщение пластов и пропластков друг от друга по всей пройденной скважиной толще пород. Для этого по окончании бурения всего ствола или же после завершения проходки определенного интервала пород в скважину спускают обсадную колонну, которая собирается из стальных высокопрочных труб на резьбовых соединениях. Обсадная колонна закрепляется в скважине путем заливки цементного раствора в кольцевое пространство между стенками скважины и трубами.
В зависимости от геологических условий, состояния техники и технологии бурения, глубины скважины и ее назначения скважину можно крепить одной или несколькими колоннами с различной высотой подъема цементного раствора за каждой колонной (см. рис. 1.1).
Совокупность данных, характеризующих диаметр пробуренной скважины на разных глубинах, количество, диаметр и длину обсадных колонн, спущенных в скважину, а также интервалы пространства за колоннами, заполненные цементным кольцом, называется конструкцией скважины.
Конструкция скважины включает следующие ряды труб: направление, кондуктор, промежуточную и эксплуатационную колонны.
Конструкции скважин:
1 – направление; 2 – кондуктор; 3 – промежуточная колонна; 4 – эксплуатационная колонна
Рис. 1.1
Направление – это колонна труб, спускаемая в скважину до некоторой глубины (100¸200 м), которая цементируется от устья по всей длине и служит для надежного крепления верхних интервалов и предотвращения размыва устья скважины.
Кондуктор служит для крепления верхних неустойчивых интервалов разреза, изоляции верхних водоносных горизонтов от загрязнения, а также для возможности установки на устье противовыбросового и устьевого оборудования.
Промежуточная обсадная колонна предназначена для крепления и изоляции вышележащих зон, несовместимых по условиям бурения с нижележащими зонами для предотвращения осложнений и аварий при бурении последующих интервалов.
Эксплуатационная колонна, спускаемая до проектной глубины, крепит и разобщает продуктивные пласты и вышележащие зоны геологического разреза от продуктивных пластов, обеспечивает размещение в ней оборудования для подъема жидкости или закачки необходимых агентов в пласт. Эксплуатационную колонну оборудуют элементами колонной и заколонной оснастки (пакеры, башмак, обратный клапан, центратор, упорное кольцо и т.п.). Через эту колонну производится эксплуатация скважины, ее размеры определяют габариты подземного эксплуатационного оборудования.
Наиболее простой и дешевой является одноколонная конструкция, когда в скважину спускается только одна обсадная колонна труб, не считая кондуктора и направления. В очень сложных условиях бурения число промежуточных обсадных колонн иногда доводят до трех.
Для эксплуатационных колонн в большинстве случаев применяются обсадные трубы с наружным диаметром от 146 до 168 мм, с толщиной стенок от 7.5 до 12 мм.
studopedia.ru
Виды обсадных колонн — Студопедия
Процесс проводки скважины, как правило, сопровождается предупреждением, а зачастую и ликвидацией (борьбой) различного рода осложнений - обвалы, осыпи, поглощения, нефтеводогазопроявления и т.д. Поэтому при составлении проекта скважины, в зависимости от геологических условий бурения, особенностей залегания горных пород, их физико-механических свойств, величин пластовых температур и давлений, давлений гидроразрыва пород, назначения и цели бурения, предполагаемого метода заканчивания скважины, способа бурения, способа и техники освоения и эксплуатации скважины, уровня организации техники и технологии бурения, геологической изученности района предусматривается разделение зон (интервалов) обладающих несовместимыми условиями бурения, обсадными колоннами.
Все обсадные колонны по своему назначению именуются следующим образом.
Направление - самая первая колонна труб или одна труба, предназначенная для закрепления приустьевой части скважины 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 лессовидными почвами, насыпным песком или имеет другие особенности.
Обычно направление спускают в заблаговременно подготовленную шахту или скважину и цементируют до устья.
Кондуктор - колонна обсадных труб предназначена для разобщения верхнего интервала разреза горных пород, изоляции пресноводных горизонтов от загрязнений, монтажа противовыбросового оборудования и подвески последующих обсадных колонн.
Промежуточная обсадная колонна служит для разобщения несовместимых по условиям бурения зон при углублении скважины до намеченной глубины, они могут быть следующих видов:
Сплошные - перекрывающие весь ствол скважины от забоя до 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.
Эксплуатационная колонна - самая последняя колонна обсадных труб, которой крепят скважину для разобщения продуктивных горизонтов от всех остальных пород и извлечения из скважины нефти или газа, или, наоборот для нагнетания в пласты жидкости или газа. Иногда в качестве эксплуатационной колонны может быть использована частично или полностью последняя промежуточная колонна.
Основными параметрами, характеризующими конструкцию скважины, являются количество и диаметр обсадных колонн, глубина их спуска, диаметр долот, высота подъема тампонажного раствора.
studopedia.ru
Конструкция обсадной колонны — Студопедия
Соединение обсадных труб
Лекция 13. Виды обсадных колонн (ОК) и их назначение
1. Направление – колонна труб или одна труба, предназначенная для закрепления приустьевой скважины от размыва потоком восходящего раствора и обрушения, а также для того, чтобы поток промывочной жидкости направить в очистную систему.
2. Кондуктор – колонна обсадных труб, предназначенных для разобщения верхнего интервала разреза, изоляции пресноводных горизонтов от загрязнения, монтажа ПВО и подвески последующих ОК.
3. Промежуточная - служит для разобщения несовместимых по условиям бурения зон при углублении скважины до полученных глубин.
-сплошные
-хвостовики
-потайные колонны
4. Эксплуатационная колонна – последняя колонна обсадных труб, которой крепят скважину для разобщения продуктивных горизонтов от всех остальных пород и извлечения из скважины нефти и газа, или наоборот, нагнетания в пласты жидкости и газа.
Одним из важнейших вопросов надежности конструкции скважины – обеспечение прочности и герметичности каждого интервала крепления.
Проектирование конструкции скважины начинается с построения графика совмещенных давлений Ка и Кп, а также выбора плотности БПЖ. По графику определяются зоны несовместимые по условиям бурения, и на основании этого, а также с учетом возможных осложнений и литологических особенностей по интервалу, определяется количество спускаемых в скважину ОК и глубины их спуска. Далее определяются диаметральные размеры ОК и долот для бурения под каждую ОК. Последним этапом является определение интервала цементирования каждой ОК.
1. Соединение с конической резьбой треугольного профиля на концах трубы
2. Муфтовые соединения с резьбой трапецеидального профиля
3. Безмуфтовые соединения с резьбой трапецеидального профиля.
4. Сварные соединения обсадных труб
l Башмак
l заливочный (башмачный) патрубок. Служит для подачи цементного раствора в затрубное пространство. Устанавливают непосредственно над башмаком. Представляет собой отрезок трубы длиной около 1,5 м с отверстиями, расположенными по винтовой линии.
l обратный клапан
l упорное кольцо Служит для посадки цементировочной пробки в процессе цементирования ОК. Устанавливают на 20–30 м выше башмака..
l муфту ступенчатого цементирования (МСЦ)
l центраторы (фонари)
l скребки - служат для удаления фильтрационной корки со стенок скважины и повышения надежности сцепления цементного камня со стенками скважины.
l заколонныепакеры
studopedia.ru
Понятие о скважине, ее конструкции и элементах — Студопедия
Общие ПОНЯТия О СТРОИТЕЛЬСТВЕ СКВАЖИН
Скважиной называется цилиндрическая горная выработка, которая строится без доступа человека к забою и имеющая диаметр во много раз меньше длины.
Начало скважины называется устьем, дно - забоем, боковые поверхности - стенками или стволом.
Скважины различного назначения - это капитальные, дорогостоящие сооружения, работающие десятки лет.
Скважины предназначены для поисков, разведки и разработки нефтяных и газовых месторождений.
Незакрепленный открытый ствол скважины не представляет собой надежный канал для соединения продуктивного пласта с дневной поверхностью вследствие неустойчивости горных пород, наличия пластов, насыщенных различными флюидами (вода, нефть, газ, их смеси), которые находятся под различным давлением, и др.
Крепление ствола скважины и разобщение пластов производится путем спуска стальных труб, называемых обсадными,а все спущенные трубы представляют собой обсадную колонну.
Для исключения перетоков различных флюидов из пласта в пласт кольцевое пространство между стенкой скважины и спущенной в нее обсадной колонной заполняется тампонирующим материалом с инертными и активными наполнителями, с химическими реагентами с помощью насосов.
Из вяжущих веществ наиболее широко применяются тампонажные портландцементы.
Поэтому сам процесс разобщения пластов называется цементированием.
В процессе бурения скважин встречаются такие пласты горных пород, где возможны различные осложнения, без ликвидации которых путем спуска дополнительных обсадных колонн невозможно дальнейшее бурение.
В итоге создается устойчивое подземное сооружение определенной конструкции.
Под конструкцией скважины понимаетсясовокупность данных о числе обсадных колонн, их диаметрах и длине, диаметрах ствола скважины под каждую колонну, интервалах цементирования, а также о способах соединения скважины с продуктивным пластом.
В скважину спускают обсадные колонны особого назначения. Это направление, кондуктор, промежуточные колонны, эксплуатационная колонна.
Направление
Направление спускается в скважину для создания направления стволу скважины, для предупреждения размыва и обрушения горных пород со стенок скважины и для соединения ствола скважины с желобами очистной системы. Направление цементируется на всю длину. Длина направления колеблется от нескольких метров до сотни метров в зависимости от разреза горных пород и условий бурения (море, болото, илистые рыхлые грунты и т. д.).
Кондуктор
Кондуктором перекрывают верхнюю часть геологического разреза неустойчивых пород, пласты, насыщенные водой и другими флюидами, поглощающие промывочную жидкость или проявляющие, подающие пластовые флюиды на поверхность. Кондуктором обязательно перекрываются все пласты пресной воды. На кондуктор устанавливается противовыбросовое оборудование, на устье кондуктор служит также опорой для подвески очередных колонн.
Эксплуатационная колонна
Эксплуатационная колонна спускается в скважину для извлечения нефти, газа или для нагнетания в продуктивный горизонт воды или газа с целью поддержания пластового давления.
Эксплуатационная колонна в газовых и разведочных скважинах цементируется полностью. В нефтяных скважинах - либо по всей длине, либо с перекрытием предыдущей колонны на 100 м.
Промежуточная колонна
Промежуточные колонны спускаются в том случае, если невозможно бурение без предварительного разобщения зон осложнений (проявления, поглощения, обвалы). Промежуточные колонны могут быть сплошными, т е. их спускают от устья до забоя и не сплошные, так называемые хвостовики.
Ось скважины практически всегда имеет пространственное искривление, однако, при небольшой интенсивности искривления (менее 0,1о на 10 м. длины ствола) скважину называютвертикальной(при суммарном отклонении не более 1-2о).
При большой интенсивности искривления скважины называют искривленными.
Специально искривленные под необходимыми углами с заданной интенсивностью и в определенном направлении скважины называются наклонно - направленными.
При отклонении от вертикали на 90о скважины называются горизонтальными.
Несколько наклонно - направленных скважин, расположенных рядом (несколько метров между устьями), образуют куст.Разбуривание месторождений, таким образом, называют кустовым бурением.
Для увеличения области дренирования иногда от основного пласта бурят несколько дополнительных наклонных стволов. Такие скважины называются многозабойные.
Различают скважины большого, нормального, уменьшенного и малого диаметров. Скважины большого диаметра - это больше 760 мм. Скважины, бурящиеся долотом 190,5 мм - уменьшенного диаметра. Скважины глубиной менее 1000 м - мелкие скважины, до 5000 м - глубокие, свыше - сверхглубокие.
studopedia.ru
Конструкция скважин, назначение составляющих его элементов — Студопедия
Пластовая энергия, силы, действующие в пласте.
БИЛЕТ №3
Приток жидкости из пласта в скважину происходит за счет разности между пластовым и забойным давлениями. Источниками пластовой энергии, под действием которой жидкость из пласта притекает к забоям скважины, являются энергия напора краевых и подошвенных пластовых вод, энергия сжатого свободного газа и газовой шапки, энергия газа, выделяющегося из нефти при уменьшении пластового давления ниже давления насыщения, энергия упругого расширения растворенного в нефти газа, энергия упругости сжатых пород и жидкостей и энергия напора самой нефти за счет сил гравитации. Пластовая энергия в процессе эксплуатации залежей расходуется на преодоление сил трения, возникающих между самими слоями жидкости и газа, и трения жидкости и газа о породу, а также на преодоление сопротивления капиллярно-молекулярных сил в пласте.
При разработке залежей нефть может двигаться к забоям скважин под действием как одного, так и всех видов пластовой энергии одновременно. Однако упругость пород пласта и насыщающих его жидкостей с растворенным газом и гравитационные силы (силы тяжести) проявляются всегда.
В зависимости от геологических условий залегания нефти, газа и воды в пласте, величины пластового давления и размеров нефтегазоводяных частей всегда преобладает та или иная энергия, которую выделяют как главную движущую силу нефти к забоям скважины.
Скважина-это вертикальная или наклонная (горизонтальная) горная выработка большой длины и малой площади поперечного сечения, соединяющая пласт с поверхностью земли.
Под конструкцией скважины понимают систему обсадных труб различного диаметра, спускаемых в скважину на различную глубину. Для разных районов конструкции нефтяных скважин различны и определяются следующими требованиями.
- противодействие силам горного давления, стремящимся разрушить скважину;
- сохранение заданного диаметра ствола на всей его протяженности;
- изоляция встречающихся в разрезе скважины горизонтов, содержащих разнородные по химическому составу агенты и исключение их смешивания;
- возможность спуска и эксплуатации различного оборудования;
- возможность длительного контакта с химически агрессивными средами и противодействие высоким давлениям и температурам.
Часть скважины, примыкающая непосредственно к нефтяному пласту, оборудуется фильтром, через него происходитпереток нефти из пласта в скважину.
Фильтр - это перфорированная по толщине пласта труба, являющаяся продолжением эксплуатационной колонны, или опускаемая в скважину отдельно. Если пласт сложен прочными породами, фильтр может не устанавливаться.
На месторождениях сооружаются газовые, нагнетательные, пьезометрические скважины, конструкции которых аналогичны нефтяной.
Отдельные элементы конструкции скважины имеют следующее назначение: Направление предотвращает размыв верхних рыхлых пород буровым раствором при забуривании скважины. Кондуктор обеспечивает изоляцию водоносных горизонтов, используемых для питьевого водоснабжения. Промежуточная колонна спускается для изоляции зон поглощения, перекрытия продуктивных горизонтов с аномальными давлениями. Иногда для изоляции участка ствола в глубоких скважинах спускают часть колонны - хвостовик. Эксплуатационная колонна обеспечивает изоляцию всех, пластов, встречающихся в разрезе месторождения, спускоборудования и эксплуатацию скважины.
В зависимости от числа обсадных колонн конструкция скважины может быть одноколонной, двухколонной и т.д.
Забой скважины, ее фильтр, является основным элементом колонны, так как непосредственно обеспечивает связь с нефтяным пластом, дренирование пластовой жидкости в заданных пределах, воздействие на пласт с целью интенсификации и регулирования его работы.
Конструкции забоев определяются характеристикой породы. Так в механически устойчивых породах (песчаниках) может выполняться открытый забой. Он обеспечивает полную связь с пластом и принимается за эталон, а показатель эффективности связи - коэффициент гидродинамического совершенства, принимается за единицу. Недостатком такой конструкции является невозможность избирательного вскрытия отдельных пропластков, если они есть, поэтому открытые забои получили ограниченное применение.
Известны конструкции забоев с отдельно спускаемыми, заранее изготовленными фильтрами в полностью вскрытый не обсаженный пласт. Кольцевое пространство между низом обсадной колонны и верхней частью фильтра герметизируется. Отверстия в фильтре выполняются круглыми или щелевидными - ширина 0,8...1,5 мм, длина 50...80 мм. Иногда спускаются фильтры в виде двух труб, полость между которыми заполнена отсортированным гравием. Такие фильтры можно менять по мере их загрязнения.
Наибольшее применение получили фильтры, образованные в перекрывшей нефтяной пласт и зацементированной эксплуатационной колонне. Они упрощают технологию вскрытия, позволяют надежно изолировать отдельные пропластки и воздействовать на них, но эти фильтры имеют и ряд недостатков.
studopedia.ru
