Файл: Курсовая работа по дисциплине Основы проектирования строительства скважин.docx

МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Филиал РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина

в г.Оренбурге
Отделение: Разработки, эксплуатации нефтяных и газовых месторождений



КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине

Основы проектирования строительства скважин

на тему

«К ЗАЩИТЕ»		ВЫПОЛНИЛ:
		Студент группы
			(номер группы)
(должность, ученая степень; фамилия, и.о.)		(фамилия, имя, отчество)
(подпись)		(подпись)
(дата)		(дата)

Исходные данные для выполнения работы:

Теоретическая часть: 1.технологическая оснастка обсадных колонн 2. особенности спуска и цементирования хвостовиков Исходные данные: кондуктор Наружный диаметр колонны, мм - 324 Толщина стенки, мм - 9,5 Глубина спуска колонны, м - 850 Диаметр скважины, мм - 393,7 Внутренний диаметр «предыдущей» колонны, мм - 406 Глубина спуска предыдущей» колонны, м - 65 Водоцементное отношение - 0,49 Плотность тампонажного цементного раствора, г/см3 - 1,86 Плотность продавочной жидкости, г/см3 - 1,16 Плотность жидкости затворения, г/см3 - 1,02 Коэффициент кавернозности - 1,5 Высота цементного стакана, м - 20 Высота подъема цемента - до устья Объем буферной жидкости , м3 - 6 Промежуточная колонна Наружный диаметр колонны, мм - 245 Толщина стенки трубы, мм - 9,5 Глубина спуска обсадной колонны, м - 1650 Диаметр скважины, мм - 295,3 Плотность цементного раствора 1650-1150м, г/см3 - 1,89 Плотность цементного раствора 1150-0м, г/см3 - 1,54 Водоцементное отношение 1650-1150м - 0,45 Водоцементное отношение 1150-0м - 0,88 Коэффициент кавернозности - 1,25 Плотность продавочной жидкости, г/см3 - 1,26 Высота цементного стакана в колонне, м - 20 Высота подъема цемента - до устья Объем буферной жидкости, м3 - 10 Эксплуатационная колонна Наружный диаметр обсадной колонны, мм - 168 Толщина стенки, мм - 9,5 Глубина спуска обсадной колонны, м - 3850 Диаметр скважины, мм - 219 Водоцементное отношение - 0,45 Коэффициент кавернозности - 1,15 Плотность цементного раствора, г/см3 - 1,90 Плотность продавочной жидкости, г/см3 - 1,02 Плотность бурового раствора, г/см3 - 1,15 Высота цементного стакана в колонне, м - 20 Высота подъема цемента, м - 1500 Объем буферной жидкости, м3 - 10 Плотность буферной жидкости, г/см3 - 1,02 Хвостовик Наружный диаметр обсадной колонны, мм - 114 Толщина стенки, мм - 8 Глубина спуска обсадной колонны, м - 4250 Диаметр скважины, мм - 142,9 Водоцементное отношение - 0,46 Коэффициент кавернозности - 1,12 Плотность цементного раствора, г/см3 - 1,90 Плотность продавочной жидкости, г/см3 - 1,18 Продавочная жидкость буровой раствор Высота цементного стакана в колонне, м - 12 Высота подъема цемента, м - 3775 Объем буферной жидкости, м3 - 6 Плотность буферной жидкости, г/см3 - 1,20 СБТ для спуска хвостовика, мм - 89 Толщина стенки СБТ, мм - 6,35

---

Содержание

1. Теоретическая часть

1.1 Технологическая оснастка обсадных колонн

Обсадные колонны составляют из стальных цельнокатаных труб, соединяемых друг с другом с помощью резьбы или сварки и изготовленных из углеродистых и легированных сталей. В России обсадные трубы для нефтяных и газовых скважин выполняют в соответствии с ГОСТ 632-80. По конструкции все трубы можно условно разделить на две группы:

• в виде полого цилиндра круглого поперечного сечения с постоянной по длине толщиной стенки, которые соединяют друг с другом в колонну муфтами. Для этого концам каждой трубы путем обработки придают форму усеченного конуса с наклоном образующей к оси под углом. На конических поверхностях нарезают резьбу специального профиля. Муфты к таким трубам выполняют в виде полого цилиндра круглого сечения с внутренней поверхностью обработанной в форме двух усеченных конусов, обращенных вершинами друг к другу, на которых нарезают резьбы. Конусность и профиль резьб в муфтах такие же, как и на трубах;

• в форме цилиндра такого же сечения, утолщенного на одном конце наружу, которые соединяют без помощи муфт. Для этого наружную поверхность неутолщенного конца и внутреннюю поверхность утолщенного обрабатывают на конус и на конических поверхностях нарезают резьбы специального профиля. Трубы соединяют, ввинчивая неутолщенный конец одной в утолщенный конец другой.

Стандартом предусмотрены пять разновидностей соединений обсадных труб, четыре из которых муфтовые: 1) с короткой треугольной резьбой, 2) с удлиненной треугольной резьбой, 3) с трапецеидальной резьбой (ОТТМ), 4) высокогерметичные с трапецеидальной резьбой (ОТТГ); 5) высокогерметичные безмуфтовые соединения (ТБО) с трапецеидальной резьбой. Разновидности 1 и 2 имеют треугольную резьбу такого же профиля, как и соответствующие бурильные, и различаются лишь длиной резьбы: длина резьбы в соединениях разновидности 2) на 25—50% (в зависимости от диаметра труб) больше, чем разновидности 1). Соединения остальных разновидностей снабжены трапецеидальной резьбой с профилем в форме неравнобокой трапеции; сторона профиля, воспринимающая осевую нагрузку, наклонена к оси резьбы под углом 87°, тогда как другая, гораздо менее нагружаемая, — под углом 80°. Вследствие того что в соединениях с трапецеидальной резьбой угол наклона наиболее нагруженной стороны профиля к оси резьбы значительно больше, чем в соединениях с треугольной резьбой (здесь он равен 60°), прочность

---

первых при растяжении существенно выше, чем последних. На концах труб ОТТГ и ТБО и в муфтах имеются гладкие уплотнительные конические поверхности. При свинчивании с натягом ниппельный конец такой поверхности плотно прижимается к ответной поверхности муфты ОТТГ (муфтового конца трубы ТБО), благодаря чему достигается высокая герметичность соединения. В муфтах соединений ОТТГ и муфтовых концах соединений ТБО есть упорные уступы. После докрепления соединения машиной торец трубы должен упираться в торец упорного уступа муфты по всему периметру стыка упорных поверхностей. Это позволяет предотвратить опасность чрезмерного натягивания конической поверхности одной детали на коническую поверхность другой. Согласно ГОСТ 632—80 обсадные трубы с короткой треугольной резьбой могут быть 19 размеров с условным диаметром в диапазоне от 114 до 508 мм (условным называют значение наружного диаметра, округленное до целого числа). Ассортимент труб с соединениями других разновидностей меньше. По точности и качеству трубы могут быть двух исполнений — А (более точное) и Б. Трубы могут иметь небольшую овальность (овальностью называют отношение разности наибольшего и наименьшего диаметров трубы к их полусумме). ГОСТом предусмотрено изготовление труб одного условного диаметра со стенками разной толщины от 5,2 до 16,5 мм в зависимости от диаметра, группы прочности и конструкции соединения). Обсадные трубы выполняют из сталей семи групп прочности. Наиболее широкий ассортимент труб изготовляют из стали группы прочности Д. С увеличением группы прочности, как и с ростом сложности конструкции соединения, а также стоимости трубы, ассортимент сокращается. После изготовления трубы с навинченными муфтами и безмуф- товые трубы подвергают гидравлическому испытанию, давление которого рассчитывают так, чтобы приведенное напряжение в теле труб с условным диаметром по 219 мм исполнения Б было равно 80% предела текучести, а в теле труб большего диаметра — 60%.

Элементы оснастки обсадных колонн представляют собой комплекс устройств, применяемых для спуска обсадных колонн и цементирования скважин, разобщения пластов и последующей эксплуатации скважин (некоторые из них показаны на рис. 1.1). Башмак с направляющей насадкой предназначен для оборудования нижней части обсадной колонны в целях повышения ее проходимости по стволу скважины и предупреждения повреждения нижней трубы при посадках. Башмаки присоединяют к нижней части обсадной колонны на резьбе. Направляющие насадки в основном изготовляют из чугуна или бетона. В промежуточных колоннах при последующем углублении ствола их разбуривают. Башмачный патрубок с отверстиями применяют в тех случаях, когда существует опасность забивания промывочных отверстий направляющей насадки. Обратный клапан предназначен для предотвращения перетока бурового или цементного раствора из заколонного пространства в обсадную колонну в процессе крепления скважины. Центраторы применяют для центрирования обсадной колонны в стволе скважины в целях равномерного заполнения кольцевого пространства тампонажным раствором и качественного разобщения пластов.

---

Рис. 1.1. Элементы оснастки обсадных колонн

Кроме того, они облегчают процесс спуска обсадной колонны, уменьшая силу трения между обсадными трубами и стенками скважины, увеличивают степень вытеснения бурового раствора тампонажным вследствие образования локальных завихрений восходящего потока раствора в зонах центраторов, а также упрощают подвеску хвостовиков и стыковку секций обсадных колонн благодаря центрированию их верхних концов. По конструкции центраторы делятся на разъемные и неразъемные, пружинные и жесткие, а по характеру закрепления пружинных планок — на сварные и разборные. Их обычно устанавливают в средней части каждой обсадной трубы, т.е. в местах наибольшего изгиба. Применение центраторов обязательно при креплении наклонно направленных скважин. Скребки используют для разрушения корки бурового раствора на стенках скважины при расхаживании обсадной колонны в процессе ее цементирования и образования прочного цементного кольца за обсадной колонной. Проволочные скребки корончатого типа комплектуют упорным кольцом «стоп» с витым клином и устанавливают на обсадной колонне, выше и ниже каждого центратора. Турбулизаторы предназначены для завихрения восходящего потока цементного раствора в затрубном пространстве при цементировании скважины. Их устанавливают на обсадной колонне в зонах расширения ствола скважины на расстоянии не более 3 м друг от друга. Лопасти турбулизаторов могут быть металлическими или резиновыми (резина покрывается двумя слоями кордной хлопчатобумажной ткани). Муфты ступенчатого цементирования применяют для крепления скважин в тех случаях, когда необходим подъем цементного раствора на большую высоту. При оснащении муфтами обсадных колонн становится возможным цементирование скважин в две ступени как с разрывом во времени между ступенями, так и без него. В стволе скважин их рекомендуется устанавливать в интервалах устойчивых непроницаемых пород и на участках, где отсутствуют уширения, каверны или желобообразования, а в наклонно направленных скважинах — также в вертикальной части ствола. Разъединители хвостовиков и секций обсадных колонн предназначены для безопасного спуска на бурильных трубах и цементирования потайных колонн (хвостовиков) или секций обсадных колонн и последующего отсоединения от них бурильных труб. Разъединители делятся на резьбовые (левая резьба) и безрезьбовые, к которым относятся кулачковые, замковые и штифтовые. Разъединители оснащены внутренним пакерующим узлом для обеспечения циркуляции жидкости через башмак потайной колонны или секции обсадной колонны после отсоединения обсадных труб от бурильных в разъединителе и цементирования их. Наличие секционной разъединительной пробки в разъединителях позволяет в процессе цементирования потайных колонн или секций обсадных колонн разобщать цементный раствор и продавочную жидкость.

---

Подвесные устройства применяют для подвешивания хвостовиков или секции обсадных колонн в стволе скважины в целях предотвращения их изгиба от действия собственного веса. Глубинную подвеску потайных колонн или секций обсадных колонн при креплении скважин производят тремя способами — на цементном камне, клиньях и опорной поверхности. Способ подвески на цементном камне применяют в обсаженной и необсаженной частях ствола без ограничений их длины, глубины скважины и кольцевых зазоров, но при обязательном подъеме цементного раствора на всю длину цементируемой колонны. Соединители секций обсадных колонн предназначены для их глубинной стыковки и образования сплошной обсадной колонны. Они подразделяются на устройства для соединения цементируемых и не- цементируемых (съемных) секций обсадной колонны. Соединители должны обеспечить соосность соединяемых секций, герметичность соединения секций обсадных колонн и проходимость по ним долот, инструментов и приборов. Герметизирующие устройства применяют для герметизации верхней части зацементированных потайных колонн или секций обсадных колонн. Они перекрывают кольцевое заколонное пространство. Наружные пакеры для обсадных колонн предназначены для качественного разобщения и изоляции продуктивных горизонтов, близкорасположенных пластов с большим перепадом пластовых давлений, а также для предупреждения затрубных газонефтеводопрояв- лений. Они могут быть гидравлического или механического действия и срабатывают после достижения давления «стоп» в конце процесса цементирования. Заколонные гидравлические пакеры используют для разобщения пластов двухступенчатого и манжетного цементирования обсадных колонн. Для предотвращения затрубных перетоков, газонефтеводо- проявлений и разрушения цементного кольца в процессе бурения скважины под эксплуатационную колонну применяют гидравлические пакеры для герметизации башмака обсадной колонны.

Разделительные цементировочные пробки используют для разобщения цементного и бурового растворов, а также продавочной жидкости при цементировании обсадных колонн. Кроме того, их применяют для получения сигнала об окончании процесса продавли- вания цементного раствора. Пробки делятся на нижние, которые вводят в обсадную колонну непосредственно перед закачкой цементного раствора для предотвращения его смешивания с буровым раствором; и верхние, которые вводят после закачки цементного раствора и перед закачкой продавочной жидкости. При цементировании потайных колонн и секций обсадных колонн

---