Обсадная колонна скважины диаметры
Обсадная колонна | Расчет обсадной колонны скважины
Важную роль в бурении скважин по добыче нефти и газа играет создание обсадной колонны – элемента, необходимого для фиксации горизонтов по разработке и удержанию в правильном положении всей скважины. При создании данного элемента крайне важны все параметры для установления правильной длины, диаметра, толщины стенок, поэтому предварительно проводится расчет обсадной колонны, который включает вычисление давления, проверку прочности и герметичности, а также ряд других действий. Правильно выполненная работа позволит создать колонну, максимально защищенную от внешних воздействий и способную обеспечить продуктивный забор нефти и газа.
Назначение обсадных колонн в бурении
Основная задача данного элемента заключается в надежной фиксации скважин бурового типа и герметизации продуктивных слоев от попадания шлака и внешних элементов в момент разработки. Обсадная колонна имеет составную структуру: ее делают из труб, скрепляя друг с другом последовательно при помощи винтов либо сварки (последний метод применяется реже, когда скважину планируется разрабатывать в течение долгого времени, не внося в конструкцию изменений). Резьба труб для обсадных колонн может иметь форму конуса, треугольника или идти по трапеции, при необходимости создать максимально герметичное соединение используют элементы уплотнения. Толщина стенки трубы для обсадочной колонны варьируется в пределах 0,5-1,6 см. сами трубы классифицируются в зависимости от пределов прочности и текучести.
Чаще всего обсадная колонна делается из стальных ниппельных либо безниппельных труб: они отличаются толщиной стенок и внутренним диаметром. Резьбовое соединение имеет защиту от механических повреждений, поэтому готовая конструкция отличается высокой степенью прочности. Безниппельные трубы имеют диаметр от 3,3 до 8,9 см, а ниппельные – от 2,5 до 14,5 см (изделия подбираются, исходя из глубины залегания плодородных пластов, продуктивности и назначения, для чего необходимо выполнять расчет обсадной колонны.
Особенности устройства колонны
В конструкции выделяется первая колонна, которая называется кондуктором, последняя (эксплуатационная) колонна и промежуточные сегменты. По назначению колонны могут классифицироваться на следующие категории:- Труба-направление, закрепляющая приустьевую зону и не дающая буровому раствору и шлаку размыть эту область. Чаще всего в стволе устанавливается одно такое направление, но при сыпучих грунтах могут применяться две колонны. Данный тип обсадной колонны бетонируется по всей длине. Трубы могут быть шахтовыми и удлиненными (второй тип встречается реже и применяется при установке нескольких направлений). Эти виды колонн не нуждаются в опрессовке.
- Кондуктор. Данная колонна труб необходима для изоляции грунта, содержащего пресную воду, от попадания грязи, а также при монтаже специальных противовыбросовых устройств и установке следующих сегментов. Глубина кондуктора доходит до 600 метров, а диаметр составляет от 17 до 50 см. Сегмент необходимо опрессовывать.
- Промежуточные колонны. Они необходимы для разделения пластов, которые несовместимы друг с другом при разработке скважины и ее углублении. К промежуточным трубам относятся сплошные сегменты, хвостовые части (фиксируют только необсаженный участок скважины, перекрывая предыдущую трубу) и летучки, или лайнеры, которые перекрывают затрудненную область и не связаны каким-либо образом с другими элементами. Спуск отдельных секций колонны и использование хвостовиков позволяет решить проблему создания колонн высокой тяжести, упростить общую конструкцию, уменьшить внутренний диаметр обсадной трубы, а также избавиться от щелей и сократить расход материалов для тампонирования. В результате общая стоимость бурения снижается, и добыча нефти/газа будет более выгодной.
- Эксплуатационная колонна замыкает конструкцию, и ее фиксируют для того, чтобы отделить конечный продукт от пластов и обеспечить нагнетание жидкости.
Диаметр обсадной колонны высчитывается, начиная с габаритов последнего сегмента (эксплуатационная труба), расчет которых, в свою очередь, производится, исходя из предполагаемой продуктивности скважины. Увеличение внутреннего диаметра делает возможным работать с более мощным оборудованием, в том числе разрабатывать несколько горизонтов и осуществить ремонт ствола. Тем не менее, большой диаметр колонны предпочтителен не всегда, поскольку при большом объеме возрастают и затраты на буровой раствор, цементирование и другие работы и материалы.
Формулы расчета обсадных труб
Расчет обсадной колонны – это комплекс процедур, направленных на установление габаритов, особенностей конструкции и других факторов, которые могут влиять на качество скважины, продуктивность и эффективность эксплуатации. Готовая конструкция должна полностью соответствовать нормам ГОСТ и правилам техники безопасности.
Одной из главной задач в расчете обсадной колонны является определение сминающего давления, для чего специалисты используют формулу Саркисова:
В данной формуле Рси – это показатель давления, D – внешний диаметр труб, amin – толщина стенок обсадной колонны, Е – показатель степени упругости материала, из которого сделана труба.
Собственно расчет обсадной колонны производится на этапе проектирования скважины, чтобы сразу выбрать толщину трубочных стенок, вид материала, общий диаметр и учесть другие аспекты. Процесс может отличаться в зависимости от типа колонны. Так, для наклонных газовых или нефтяных скважин с соответствующими обсадными колоннами следует брать в расчет параметр прочности на растяжение (запас делается в зависимости от того, какую форму имеет ствол и под каким углом он уходит в глубину). Также важно учесть давление внутри трубы и снаружи, осевые нагрузки.
Расчеты производятся с учетом профиля на этапе планирования, в них должны также учитываться прочностные характеристики конкретных материалов, определяются конкретные испытания перед опусканием трубы в ствол. Основные методы по расчету складываются из учета разности давлений, дополнительных нагрузок и свойств цементирующего состава.
Основные данные для проведения расчета обсадных труб:
- Глубина спуска.
- Интервал проведения перфорирования.
- Степень опорожненности колонны.
- Давление на пласты.
- Температурный режим.
- Показатели кавернометра.
- Средняя температура нейтрального пласта.
- Особенности жидкости для осуществления промывки.
При проведении расчета обсадной колонны необходимо принимать во внимание усилия на растяжение, сминающее давление (формула рассмотрена выше)¸ а также общую нагрузку на сжатие. После того, как работы будут завершены, потребуется провести испытания готовой колонны на прочность, для чего могут применяться различные типы механического и химического воздействия.
Выводы
Обсадная колонна является неотъемлемым элементом любой скважины для добычи полезных ископаемых. Грамотно проведенные расчеты позволят соорудить оптимальную по функциональности и стоимости конструкцию, которая будет требовать минимального обслуживания.
Строение обсадной колоны
Читайте также:
snkoil.com
Обсадные трубы для нефтяных скважин: виды труб, обсадная колонна
Время на чтение: 4 минуты
АА
12696
Отправим материал вам на:Как выбирают обсадные трубы для нефтяных скважин?
При обустройстве скважин для добычи нефти и газа необходимо укрепление так называемой эксплуатационной трубной колонны, через которую добываемое сырье поступает на поверхность, а также максимально защитить её от коррозии и движения геологических пластов.
[adsp-pro-12]Это делают с помощью обсадных колонн, которые не только укрепляют основные добывающие стволы, но и дают возможность изолировать продуктивные горизонты в процессе эксплуатации скважин от непродуктивных слоев, что позволяет избежать перемешивания внутрипластовых жидкостей.
Для обустройства таких колонн применяются специальные обсадные трубы для нефтяных скважин, которые составляют в колонну с помощью их последовательного свинчивания или сваривания.
Загрузка ...
Обсадные трубы для нефтяных скважин
Какие трубы для этого применяются?
Для изготовления труб, применяемых для организации таких колонн в процессе бурения и последующего обустройства газовых и нефтяных скважин, в основном использует такой материал, как сталь. Для их соединения между собой на обоих концах трубы нарезается резьба, с одной стороны навинчивается муфта.
Если планируется сварной способ соединения, то трубы делают безмуфтовыми, с концами в виде раструбов. Резьба, нарезаемая на таких трубах, может быть либо конической, либо треугольной, либо со специальным профилем трапецеидального вида.
Для того, чтобы соединения были максимально герметичными и позволяли выдерживать высокие значения давления добываемого газа и нефти (больше, чем 30-ть мегапаскаль), используются специальные уплотнительные элементы.
Отечественные трубы обсадного типа выпускаются со следующими наружними диаметрами – от 114-ти до 508-ми миллиметров. Их длина варьируется в пределах от 9,5 до 13-ти метров. Толщина стенок зависит от диаметра и колеблется от пяти до шестнадцати миллиметров.
По своей прочности такие изделия делятся на семь групп, обозначаемых литерами Т, R, М, Л, Е, К и Д (в порядке убывания). Значения предела текучести находится в интервале от 379-ти до 1065-ти мегапаскаль.
Каждую трубу маркируют, указывая сведения о её диаметре, группе прочности, толщине стенки, а также дата производства изделия и его индивидуальный номер.
Виды обсадных труб
Для изготовления этой продукции, которая используется для укрепления нефтяных и газовых скважин в процессе бурения и последующей эксплуатации, в основном используются стали различных марок.
Такие трубы могут быть ниппельными и безниппельными. Диаметры безниппельных труб варьируются от 33,5 до 89-ти миллиметров, а ниппельных изделий – в пределах от 25-ти до 146-ти миллиметров.
Например, в целях отбора керновых проб горных пород применяются только ниппельные виды этой продукции. Толщина стенок ниппельной продукции зависит от диаметра и составляет от трех до пяти миллиметров, а длина таких труб колеблется от полутора до шести метров.
Ниппельные изделия делаются трех групп прочности: М, К и Д, обеспечивающие предел текучести от 380-ти до 750-ти мегапаскалей.
В комплект поставки входят навинченные ниппели. Каждая труба маркируется в соответствии с требованиями государственного стандарта. Резьба от механических повреждений в процессе тра
neftok.ru
22 обсадные трубы. глава расчет обсадных колонн
22 ОБСАДНЫЕ ТРУБЫ.
глава РАСЧЕТ ОБСАДНЫХ КОЛОНН
22.1. ОБСАДНЫЕ ТРУБЫ И МУФТЫ К НИМ
Трубы обсадные предназначены для компоновки спускаемых в скважину в целях ее крепления различных обсадных колонн, кондукторов и направлений.
Трубы обсадные (труба из нержавейки) и муфты к ним изготовляют по ГОСТ 632 — 80 по точности и качеству двух исполнений — А и Б. Характеристики труб и муфт к ним должны соответствовать приведенным на рис. 22.1 и в табл. 22.1 (для соединений с короткой треугольной резьбой), в табл. 22.2 (для соединений с удлиненной треугольной резьбой), в табл. 22.3 (для соединений с трапе-
Рис. 22.1. Обсадные трубы с короткой, удлиненной и трапецеидальной (ОТТМ) резьбой и муфты к ним
Таблица 22.1
Трубы с короткой треугольной резьбой и муфты к ним
| Условный | Труба | Муфта | |||||
| диаметр | Наружный | Толщина | Внутренний | Масса 1 м, | Наружный | Длина Ьм, | |
| трубы, мм | диаметр D, | стенки s, | диаметр d, | кг | диаметр D„, | мм | Масса, кг |
| мм | мм | мм | мм | ||||
| 5,2 | 103,9 | 14,0 | |||||
| 5,7 | 102,9 | 15,2 | |||||
| 114 | 114,3 | 6,4 | 101,5 | 16,9 | 127,0 | 158 | 3,7 |
| 7,4 | 99,5 | 19,4 | (133,0) | (5,2) | |||
| 8,6 | 97,1 | 22,3 | |||||
| 5,6 | 115,8 | 16,7 | |||||
| 6,4 | 114,2 | 19,1 | |||||
| 127 | 127,0 | 7,5 | 112,0 | 22,1 | 141,3 | 165 | 4,6 |
| 9,2 | 108,6 | 26,7 | (146,0) | (6,3) | |||
| 6,2 | 127,3 | 20,4 | |||||
| 7,0 | 125,7 | 22,9 | |||||
| 140 | 139,7 | 7,7 | 124,3 | 25,1 | 153,7 | 171 | 5,2 |
| 9,2 | 121,3 | 29,5 | (159,0) | (7,0) | |||
| 10,5 | 118,7 | 33,6 | |||||
| 6,5 | 133,1 | 22,3 | |||||
| 7,0 | 132,1 | 24,0 | |||||
| 146 | 146,1 | 7,7 | 130,7 | 26,2 | 166,0 | 177 | 8,0 |
| 8,5 | 129,1 | 28,8 | |||||
| 9,5 | 127,1 | 32,0 | |||||
| 10,7 | 124,7 | 35,7 | |||||
| 7,3 | 153,7 | 29,0 | |||||
| 8,0 | 152,3 | 31,6 | |||||
| 168 | 168,3 | 8,9 | 150,5 | 35,1 | 187,7 | 184 | 9,1 |
| 10,6 | 147,1 | 41,2 | |||||
| 12,1 | 144,1 | 46,5 | |||||
| 5,9 | 166,0 | 24,9 | |||||
| 6,9 | 164,0 | 29,1 | |||||
| 8,1 | 161,6 | 33,7 | |||||
| 178 | 177,8 | 9,2 | 159,4 | 38,2 | 194,5 | 184 | 8,3 |
| 10,4 | 157,0 | 42,8 | (198,0) | (10,0) | |||
| 11,5 | 154,8 | 47,2 | |||||
| 12,7 | 152,8 | 51,5 | |||||
| 7,6 | 178,5 | 35,0 | |||||
| 8,3 | 177,1 | 38,1 | |||||
| 194 | 193,7 | 9,5 | 174,7 | 43,3 | 215,9 | 190 | 12,2 |
| 10,9 | 171,9 | 49,9 | |||||
| 12,7 | 168,3 | 56,7 | |||||
| Условный | Труба | Муфта | |||||
| диаметр | Наружный | Толщина | Внутренний | Масса 1 м, | Наружный | Длина Lm, | |
| трубы, мм | диаметр D, | стенки s, | диаметр d, | кг | диаметр D„, | мм | Масса, кг |
| мм | мм | мм | мм | ||||
| 6,7 | 205,7 | 35,1 | |||||
| 7,7 | 203,7 | 40,2 | |||||
| 8,9 | 201,3 | 46,3 | |||||
| 219 | 219,1 | 10,2 | 198,7 | 52,3 | 244,5 | 196 | 16,2 |
| 11,4 | 196,3 | 58,5 | |||||
| 12,7 | 193,7 | 64,6 | |||||
| 14,2 | 190,7 | 71,5 | |||||
| 7,9 | 228,7 | 46,2 | |||||
| 8,9 | 226,7 | 51,9 | |||||
| 245 | 244,5 | 10,0 | 224,5 | 58,0 | 269,9 | 196 | 17,9 |
| 11,1 | 222,3 | 63,6 | |||||
| 12,0 | 220,5 | 68,7 | |||||
| 13,8 | 216,9 | 78,7 | |||||
| 7,1 | 258,9 | 46,5 | |||||
www.neftemagnat.ru
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
зацементиров
анной 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.
studfile.net
