Файл: Бурение нефтяных и газовых скважин учебное пособие.pdf

101 3. На совмещенный график наносят точки эквивалентов и строят кривые эквивалентов градиентов давлений (см. рис. 32, точки 1, 2..., 19 –пластовых давлений, точки 20, 21,..., 39 – давле- ний гидроразрыва).
4. Параллельно оси ординат проводят линии АВ, EF, KL и ОР касательно крайних точек эквивалентов градиентов пластового (по- рового) давления и линии CD, GH, MN, QS –касательно крайних точек кривой эквивалентов градиентов давления гидроразрыва.
5. Зоны ABCD, EFGH, KLMN, OPQS являются зонами совме- стимых условий бурения.
6. Линии АВ, EF, KL, ОР определяют граничные условия по пластовым давлениям для соответствующих интервалов разреза, а линии CD, GН, MN, QS –по давлениям гидроразрыва.
7. Зоны совместимых условий бурения являются зонами креп- ления скважины обсадными колоннами. Количество зон крепления соответствует количеству обсадных колонн.
8. Глубина спуска обсадной колонны (установки башмака) принимается на 10 – 20 м выше окончания зоны крепления (зоны совместимых условий), но не выше глубины начала следующей зоны совместимых условий.
9. Плотность бурового раствора, применяемого при бурении в данной зоне крепления, должна находиться в пределах зоны сов- местимых условий и отвечать следующим требованиям: для сква- жин глубиной до 1200 м гидростатическое давление в скважине, создаваемое столбом бурового раствора, должно превышать пла- стовое на 10 % (не более 1,5 МПа), а для скважин глубиной от
1200 м до проектной глубины на 5 % (не более 2,5 – 3,0 МПа).
В предварительном варианте конструкции скважины преду- сматривают перекрытие каждой зоны, выделенной с помощью совмещенного графика, самостоятельной обсадной колонной. Сле- довательно, число обсадных колонн в нем равно числу зон с несовместимыми условиями бурения, а глубины спуска колонн соответствуют границам этих зон. Затем число обсадных колонн и глубины их спуска корректируют:
1. С целью защиты устьевого участка ствола от размыва и ка- нализации восходящего потока промывочной жидкости в очист- ную систему в конструкции скважины предусматривают направ- ление.

102
Рис. 32. Совмещенный график давлений для выбора конструкции
скважины
2. Если зоны с несовместимыми условиями бурения отсут- ствуют, то в конструкциях всех скважин, устья которых на период
Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

103 бурения должны быть оснащены противовыбросовым оборудова- нием, а также скважин на месторождениях, в разрезе которых имеются горизонты пресных вод, предусматривают установку кондукторов.
3. Если расстояние между нижними концами двух смежных обсадных колонн очень велико и за время бурения ствола под внутреннюю из них наружная может быть изношена до аварийно- го состояния или прочность последней из-за износа может умень- шиться настолько, что возникнет опасность разрыва этой колонны в случае закрытия установленного на ней превентора при газоне- фтеводопроявлениях, то в конструкции скважины предусматрива- ют замену изношенного верхнего участка колонны новым до вскрытия горизонта, из которого возможно проявление, или спуск дополнительной промежуточной колонны для установки на ней противовыбросового оборудования.
4. Если для разбуривания пород в одной зоне требуется такая по составу промывочная жидкость, применение которой в смеж- ной зоне недопустимо из-за опасности возникновения серьезных осложнений или экономически невыгодно из-за необходимости расходования большого количества химических реагентов на ее обработку, в конструкции скважины может быть предусмотрена дополнительная промежуточная колонна.
5. Если ту или иную зону можно надежно изолировать другим способом, помимо спуска обсадной колонны, и стоимость строи- тельства скважины при этом не возрастет, то соответствующую колонну из конструкции исключают.
6. Если расстояние между нижними концами двух смежных колонн очень велико и существует большая опасность, что внут- реннюю колонну не удастся спустить до необходимой глубины из- за большой величины сил сопротивления, обусловленных прежде всего прижатием ее к стенкам необсаженного участка ствола скважины, то увеличивают глубину спуска предыдущей колонны или предусматривают дополнительную промежуточную колонну между ними.
7. Уточняют глубины спуска тех обсадных колонн, на кото- рых должно быть установлено противовыбросовое оборудование.
Башмак колонны нужно устанавливать с таким расчетом, чтобы в случае частичного или полного выброса промывочной жидкости при дальнейшем углублении скважины и заполнения последней
Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

104 пластовой жидкостью породы, залегающие ниже этого башмака, не могли быть разорваны тем давлением, которое возникнет в стволе после герметизации устья превентором.
8. Выбирают схему оборудования призабойного участка и в конструкцию добывающей (нагнетательной) скважины вносят корректив, обусловленный выбранной схемой.
Глубина спуска эксплуатационной колонны определяется спо- собами заканчивания и эксплуатации скважины.
Глубина спуска кондуктора определяется требованиями охра- ны источников водоснабжения от загрязнения, предотвращения осложнений при бурении под очередную обсадную колонну, об- вязки устья скважины противовыбросовым оборудованием и под- вески обсадных колонн. Кондуктором следует перекрывать все водоносные горизонты, имеющие выходы на поверхность, питаю- щие водоемы и артезианские скважины, неустойчивые горные по- роды в верхней части разреза, в том числе толщи солей.
Глубину спуска направления определяют так, чтобы предупре- дить размыв и разрушение устья скважины. Направлением перекры- ваются неустойчивые наносы (обычно четвертичные отложения).
В целях уменьшения расхода металла на крепление некоторые из обсадных колонн делают потайными. Сплошную колонну можно за- менить потайной в том случае, если за период бурения от башмака предыдущей сплошной колонны до глубины спуска последующей сплошной колонны предыдущая не может быть изношена до аварий- ного состояния или до такого состояния, при котором устье ее в слу- чае газонефтяного выброса нельзя герметизировать из-за неизбежно- сти разрыва изношенных обсадных труб. Не рекомендуется делать потайными две смежные обсадные колонны. Верхний конец потай- ной колонны должен быть расположен выше башмака предыдущей обсадной колонны; если предыдущая колонна перекрывает толщу пород, склонных к выпучиванию под влиянием горного давления, то верхний конец потайной колонны нужно размещать выше кровли такой толщи не менее чем на 25–50 м.
Определение диаметров обсадных колонн и долот
Диаметры обсадных колонн выбирают в соответствии с вели- чиной кольцевого зазора между долотом и спускаемой обсадной колонной, и кольцевого зазора между обсадной колонной и спус- каемым в нее долотом для бурения последующего интервала.
Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

105
Диаметры обсадных колонн и долот выбирают снизу вверх, начиная с эксплуатационной колонны [3]. Диаметр эксплуатаци- онной колонны зависит от способа заканчивания скважины, усло- вий ее эксплуатации и задается заказчиком на буровые работы.
Диаметральные размеры конструкции скважины рассчитыва- ют по следующим соотношениям: диаметр долота для бурения ствола под обсадную колонну с наружным диаметром d н d
д
= d м
+

, (15.4) где d м
– наибольший наружный диаметр обсадной колонны (обыч- но наружный диаметр ее муфты); Δ – разность между диаметрами скважины и муфты обсадной колонны, мм. внутренний диаметр предыдущей обсадной колонны d
пред
= d д
+ 2

в
,
(15.5) где

в
– радиальный зазор между долотом и внутренней поверхно- стью той колонны, через которую оно должно проходить при бу- рении скважины (

в
≥3...5). наружный диаметр предыдущей обсадной колонны
(d н
)
пред
= d пред
+ 2δ (15.6)
где δ – наибольшая возможная толщина стенки труб данной ко- лонны, мм.
Расчетные значения диаметров долот уточняют по ГОСТ
20692–75, а обсадных труб – по ГОСТ 632–80.
Минимально допустимая разность диаметров муфт обсадных труб и скважин приведена в табл. 15 [4].
Таблица 15
Размеры колонн, муфт и зазоров, мм d
н
114,3 127,0 139,7 146,0 168,3 178,0 193,7 219,1 244,5 d
м
133 146 159 166 188 198 216 245 270

15 15 20 20 25 25 25 25 25 d
н
273,1 298,5 323,9 339,4 351,0 377,0 406,4 425,5 508 d
м
299 324 351 365 376 402 432 451 533

35 35 39-45 39-45 39-45 39-45 39-45 39-45 45
Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

106
Диаметры шарошечных долот, выпускаемых промышленно- стью, приведены в табл. 16.
Таблица 16
Диаметры долот
D
д
, мм 112,0 120,6 132,0 139,7 146,0 151,0 165,1 190,5
D
д
, мм 215,9 244,5 269,9 295,3 320,0 349,2 393,7 490,0
Определение высоты подъема тампонажного раствора
за колонной
Направления и кондуктора цементируются до устья. В ниже- лежащей части стратиграфического разреза цементированию под- лежат [4]:
– продуктивные горизонты, кроме запроектированных к экс- плуатации открытым забоем;
– продуктивные отложения, не подлежащие эксплуатации, в том числе с непромышленными запасами;
– истощенные горизонты;
– водоносные проницаемые горизонты;
– горизонты вторичных (техногенных) скоплений нефти и газа;
– интервалы, сложенные пластичными породами, склонными к деформациям;
– интервалы, породы которых или продукты их насыщения способны вызывать ускоренную коррозию обсадных труб.
Высота подъема тампонажного раствора над кровлей продук- тивных горизонтов, а также устройством ступенчатого цементирова- ния или узлом соединения секций обсадных колонн, а также башма- ком предыдущей обсадной колонны, в нефтяных и газовых скважи- нах должна составлять соответственно не менее 150 м и 500 м.
Все вышеуказанные интервалы цементирования объединяют- ся в один общий. Разрыв сплошности цементного кольца по высо- те за обсадными колоннами не допускается. Исключения состав- ляют случаи встречного цементирования в условиях поглощения.
Общая проектная высота подъема тампонажного раствора за обсадными колоннами должна обеспечивать:
– превышение гидростатических давлений составного столба бурового раствора и жидкости затворения цемента над пластовы- ми давлениями перекрываемых флюидосодержащих горизонтов;
– исключение гидроразрыва пород или развитие интенсивного поглощения раствора;
Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

107
– возможность разгрузки обсадной колонны на цементное кольцо для установки колонной головки.
При ступенчатом цементировании, спуске колонн секциями нижние и промежуточные ступени обсадных колонн, а также по- тайные колонны должны быть зацементированы по всей длине.
Задания для работы на занятии
После ознакомления с методическими рекомендациями, по- строить совмещенный график давлений для выбора конструкции скважин на миллиметровой бумаге. Определить количество обсад- ных колонн спускаемых в скважину и соответствующие диаметры для каждой из них. Далее определить высоту подъема тампонаж- ного раствора за колонной. Задания выдаются индивидуально каждому по различным месторождениям Российской Федерации.
Вопросы по лабораторной работе
1. Что понимают под конструкцией скважины?
2. Что такое несовместимые интервалы бурения?
3. С какой целью в конструкции скважины предусматривают- ся направление и кондуктор?
4. Алгоритм построения совмещенного графика давлений для выбора конструкции скважины.
5. Как определяется глубина спуска кондуктора?
6. Что такое потайная колонна?
7. Каким образом определяются диаметры обсадных колонн?
8. Каким образом определяется высота подъема тампонажно- го цемента за колонной?
Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

108
Лабораторная работа № 16
ОСНАСТКА ОБСАДНЫХ КОЛОНН, НАЗНАЧЕНИЕ,
КОНСТРУКЦИИ
Цель: изучение назначения и конструкций основных элемен- тов оснастки обсадных колонн.
Знания и умения: применять профессиональную терминоло- гию в области бурения, разработки месторождения, эксплуатации скважин, транспорта нефти и газа.
Формируемые компетенции:
ПК-2 – выбирать технические средства для решения общепро- фессиональных задач и осуществлять контроль за их применением.
Актуальность темы: спуск обсадных колонн, секций и по- тайных колонн, как и проведение технологической операции, осу- ществляют с помощью специальных приспособлений и устройств, объединяющихся под общим названием элементов технологиче- ской оснастки.
Теоретическая часть
Элементы оснастки обсадных колонн представляют комплекс устройств, применяемый для успешного спуска обсадных колонн и качественного цементирования скважин, надежного разобщения пластов и нормальной последующей эксплуатации скважин.
Башмак с направляющей насадкой предназначен для оборудо- вания нижней части обсадной колонны с целью повышения ее проходимости по стволу скважины и предупреждения поврежде- ния нижней трубы при посадках. Башмаки присоединяют к ниж- ней части обсадной колонны на резьбе или сварке. Направляющие насадки в основном изготовляютизчугуна или бетона. В проме- жуточных колоннах при после дующем углублении ствола их раз- буривают. Для обсадных колонн диаметром 351 мм и более в ряде случаев применяют башмаки с фаской без металлических направ- ляющих насадок с целью исключения работ по разбуриванию ме- талла на забое.
Башмачный патрубок с отверстиями применяют в тех случаях, когда существует опасность забивания промывочных отверстий направляющей насадки.
Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»

109
Рис. 33. Башмак колонный БКМ-146
Характеристики башмаков представлены в таблице 17
Таблица 17
Технические характеристики башмаков обсадных колонн
Параметры
Шифр башмака
БКМ-140,
БКМ-140
ОТТМ
БКМ-146,
БКМ-146
ОТТМ
БКМ-168,
БКМ-168
ОТТМ
БКМ-245,
БКМ-245
ОТТМ
БКМ-324,
БКМ-324
ОТТМ
Условный диаметр обсадных труб, мм
140 146 168 245 324
Наружный диаметр башмака, мм
159 166 188 270 351
Высота башмака, мм
296 298 303 378 390
Диаметр центрально- го отверстия, мм
70 70 80 120 160
Масса, кг
16 17 23 53 85
Обратный клапан предназначен для предотвращения перето- ков бурового или тампонажного раствора из заколонного про- странства в обсадную колонну в процессе крепления скважины.
Его монтируют в башмаке обсадной колонны или на 10-20 м выше него. Обратные клапаны изготовляют корпусными и бескорпус- ными. По виду запорного элемента они делятся на тарельчатые, шаровые и имеющие шарнирную заслонку.
По принципу действия различают три группы обратных кла- панов: а) исключающие перемещение жидкости из заколонного про- странства в обсадную колонну при ее спуске в скважину; б) обеспечивающие самозаполнение спускаемой обсадной ко- лонны буровым раствором при определенном (задаваемом) пере- паде давлений над клапаном и в заколонном пространстве, но ис- ключающие возможность обратной циркуляции раствора;
Copyright ООО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»