Крепление скважин
КРЕПЛЕНИЕ СКВАЖИН (а. well lining; н. Воhrlochverrohrung; ф. cuvelage, tubage; и. entibacion de pozos, entubado, entubado de pozos) — процесс укрепления стенок буровых скважин обсадными трубами и тампонажным раствором. Наиболее распространено крепление скважин последовательным спуском и цементированием направляющей колонны, кондуктора, промежуточной и эксплуатационных колонн. Промежуточная и эксплуатационная колонны могут быть спущены целиком, секциями и в виде потайных обсадных колонн, которые, как правило, входят в башмак предыдущей колонны и в процессе проводки скважины могут быть наращены до устья.
Перед спуском обсадной колонны производят комплекс геофизических работ, среди которых важное место занимают кавернометрия и профилеметрия, что позволяет определить количество тампонажного цемента и др. Для выбора числа обсадных колонн (зон крепления) используется совмещённый график изменения пластового давления, давления гидроразрыва пород и гидростатического давления столба бурового раствора, построенный на основании исходных данных в прямоугольных координатах «глубина — эквивалент градиента давления». Под эквивалентом градиента давления понимают плотность жидкости, столб которой в скважине в точке замера создаёт давление, равное пластовому (поровому) или давлению гидроразрыва.
Подготовку обсадных труб к спуску в скважину осуществляют централизованно на трубных базах или непосредственно на буровых. Обсадные трубы должны иметь заводские сертификаты и маркировку, подтверждающие их соответствие требованиям стандартов. Все обсадные трубы, предназначенные для крепления скважины, на буровой подвергаются гидравлическому испытанию труб на внутреннее давление для определения их пригодности и внешнему осмотру.
Расчёт обсадных колонн (эксплуатационных и промежуточных) производится по нескольким методикам. Для эксплуатационных колонн определяется наружное и внутреннее давление и проводится расчёт обсадных колонн на растяжение, для промежуточных колонн учитывается их износ. Существуют особенности расчёта колонн применительно к многолетнемёрзлым породам, соляным залежам и т.д.
Реклама
Обсадные колонны, собираемые с помощью муфтовых соединений или на сварке, спускают обычно в один приём. При спуске труба, находящаяся у буровой, с помощью элеватора поднимается на талевой системе лебёдкой, нижним концом свинчивается с муфтой уже спущенной и висящей на роторном столе обсадной трубой, затем опускается вся колонна обсадных труб. Процесс повторяется до спуска всех труб. После спуска обсадной колонны скважина промывается и цементируется.
Процесс цементирования начинается с приготовления цементного раствора с помощью цементно-смесительных машин и цементировочных агрегатов, потом закачивается в обсадную колонну и вытесняется в заколонное пространство. Цементирование (тампонирование) скважин повышает герметичность обсадной колонны и предотвращает сообщение между пластами, дневной поверхностью или зоной перфорации. Герметичность скважины обеспечивается контактированием колонны обсадных труб и стенки скважины с тампонажным раствором низкой водоотдачи, затвердевающим в безусадочный камень. Для осуществления процесса крепления и цементирования применяются заколонная оснастка и колонная оснастка.
При обоснованном времени загустевания тампонажного раствора определяющим фактором обеспечения герметичности заколонного пространства скважин является высокая степень вытеснения бурового раствора из интервала цементирования. Полнота вытеснения бурового раствора из заколонного пространства тампонажным раствором (величина статистического характера) определяется реологическими свойствами жидкостей, эксцентриситетом обсадной колонны, временем контакта тампонажного раствора и буферной жидкости со стенками скважины, коэффициентом турбулентного переноса, степенью отклонения формы ствола скважины от идеальной, коэффициентом Рейнольдса и др. Лучший случай обеспечения герметичности крепи наблюдается, когда тампонажный раствор, вытеснив буровой, занял все каверны и контактирует с породой и обсадной колонной. Степень вытеснения бурового раствора тампонажным характеризуется коэффициентом вытеснения, под которым понимается отношение объёма вытесненного бурового раствора к полному объёму скважины на высоте подъёма тампонажного раствора.
Разработаны количественные требования к ряду технологических параметров крепления скважин. Изготавливаются устройства для центрирования (центраторы) обсадной колонны, турбулизации (турбулизаторы) потока тампонажного раствора. Подобраны составы буферных жидкостей, разделяющие буровой и тампонажный растворы, устраняющие их смешивание и способствующие более полному вытеснению бурового раствора тампонажным. В среднем расход цементного раствора 0,07 м на 1 м проходки, для глубоких скважин — 0,03-0,2 м 3 в зависимости от их конструкции.
Источник
Крепление скважин
В настоящее время нефть – практически незаменимый компонент, на основе которого производится множество продуктов, необходимых для жизни человека. Не зря нефть наряду с углем называют еще и «черным золотом».
Добыча нефти представляет собой очень сложный и трудоемкий процесс, требующий огромных усилий, знаний, опыта, а также техники. Глубина залежей нефти колеблется от нескольких метров до 5-6 километров. Как правило, перед началом добычи нефти, осуществляются ее поиски, разведка, и только потом сама разработка месторождений. Бурение скважин является неотъемлемой частью каждого этапа работы по выявлению и добычи нефти. Вид работ определяет тип скважины, которые классифицируются на:
- Опорные;
- Параметрические;
- Структурные;
- Поисковые;
- Разведочные;
- Эксплуатационные;
- Нагнетательные;
- Наблюдательные
Поговори об эксплуатационных скважинах, с помощью которых, собственно, и происходит добыча нефти.
Для того, чтобы обеспечить правильную работу скважины, следует соблюдать множество правил во время ее формирования, начиная от проектировки и заканчивая креплением ствола скважины.
Крепление скважин при бурении
Крепление скважин является одним из наиболее важных процессов во время нефтедобычи, поскольку оно влияет на:
- Работоспособность скважины;
- Сроки работы скважины;
- Прочность и герметичность канала, по которому будет поступать добываемый продукт от горизонта к дневной поверхности;
- Защиту эксплуатационного канала от коррозии;
- Прочность стенок скважины в местах, где породы недостаточно устойчивые;
- Герметичность разделения всех проницаемых горизонтов друг от друга.
Крепление нефтяных скважин предполагает использование специальных колонн или же пакеров. Использование колонн является наиболее популярным способом, который позволяет сделать скважину прочной, долговечной, а также разобщить проницаемые горизонты. Такие колонны составляются из специальных труб, называемых обсадными.
Крепление скважин трубами
Обсадные трубы – это специальные трубы, изготавливаемые в промышленности с четкой целью ее применения, которая заключается в предотвращении обвалов недостаточно устойчивых пород в стенках разных скважин.
Итак, для того, чтобы закрепить скважину с помощью колонн, в скважину погружаются обсадные трубы, после чего цементируется затрубное пространство.
Благодаря наличию в скважине обсадных труб, скважина полностью защищена от сложных напряжений, а именно:
- Внешнего давления, которое образуют горные породы;
- Внутреннего давления, возникающего в результате течения по трубам рабочих агентов;
- Продольного растяжения;
- Изгиба, который может возникнуть под собственным весом;
- Температурного удлинения, вероятность появления которого в некоторых случаях очень высока.
Все это испытывают именно трубы, тем самым, защищая скважину и обеспечивая ее целостность.
В настоящее время существует множество видов обсадных труб, которые отличаются между собой материалом изготовления, диаметром, длиной, способом соединения и т.д. Такое количество труб обусловлено их применением разных скважинах, с определенными целями эксплуатации. Однако, для нефтяных скважин необходимы очень прочные и долговечные трубы. Такие трубы производятся цельнотянутыми или цельнокатными. А соединяются они посредством муфт или сваркой. Длина обсадных труб колеблется в диапазоне от 6 до 13 метров.
Перед тем, как обсадные трубы будут погружены внутрь скважины, с применением каверномера устанавливается внутренний диаметр скважины, а также производится расчет объема цементного раствора, необходимого для цементации затрубного пространства.
Этот процесс является обязательным, так как именно благодаря качеству цементного раствора и его заливки будет определен успех в добыче полезного ископаемого. Ведь цементный раствор не только обеспечивает полную герметичность скважины, но и является отличной защитой труб от воздействия на них агрессивных сред, таких как соляные растворы и подземные воды. Когда процесс крепления скважины трубами полностью завершен, скважину оставляют «отдохнуть» на время от 16 до 24 часов. Это делается для того, чтобы цемент полностью застыл. Однако, скоростью застывания раствора можно управлять, применяя различные химические вещества. Так, время застывания можно либо увеличить, либо уменьшить.
Также очень важным моментом является тот факт, что во время приготовления цементного раствора для крепления скважин трубами не используется пресная вода. Это связано с тем, что цемент на пресной воде не обеспечивает надлежащей герметизации скважины в силу образования рыхлого пограничного слоя. Причиной образования такого слоя является взаимодействие избытка пресной воды в растворе с породами. Гораздо более высокое качество взаимодействия цемента с глиной, например, обеспечивается насыщенным водным раствором соли.
Во время крепления ствола скважины с помощью труб, используется достаточно концентрированный раствор поваренной соли с целью промывки скважин перед цементацией, а также во время продавки цемента. В последнем случае, для правильного распределения цемента в затрубном пространстве, скорость подаваемого насыщенного раствора соли должна составлять минимум 1,2 м/сек.
Скважина перед началом эксплуатации. Испытание
Крепление ствола скважины считается завершенным только после испытания скважины, которое предполагает проведение двух этапов.
Проведение первого этапа осуществляется сразу после застывания цементного раствора. Если скважина не глубокая, то испытание колонны происходит под давлением в 2-3 раза большем, чем давление, которое имеет рабочий агент непосредственно во время разработки. Проверка на прочность глубоких скважин осуществляется при давлении 600-1000 МПа.
Второй этап испытания нефтяных скважин в трубе и под колонной обсадных труб после того, как цементный башмак разбурен. В данном случае для испытания оптимальным давлением является такое, которое равно двойному давлению рабочего агента.
Проведение всех нужных испытаний позволяет вовремя определить наличие или отсутствие повреждений и всяческих неисправностей, которые бы могли навредить скважине, и вовремя их ликвидировать.
Таким образом, скважина, образованная с учетом всех тонкостей, является долговечным и прочным инструментом для добычи нефти.
Источник
ЦЕЛИ И СПОСОБЫ КРЕПЛЕНИЯ СКВАЖИН.
План темы.
1. ЦЕЛИ И СПОСОБЫ КРЕПЛЕНИЯ СКВАЖИН.
2. ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОНСТРУКЦИИ СКВЖИНЫ.
3. ОБСАДНЫЕ ТРУБЫ И ИХ СОЕДИНЕНИЯ.
4. ПРОЧНОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ИХ СОЕДИНЕНИЯ.
5.УСЛОВИЯ РАБОТЫ ОБСАДНЫХ КОЛОНН В СКВАЖИНАХ.
6. ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ СПУСКА ОБСАДНЫХ КОЛОНН В СКВАЖИНУ.
ЦЕЛИ И СПОСОБЫ КРЕПЛЕНИЯ СКВАЖИН.
Основные цели крепления скважин:
а) создание долговечного, прочного и герметичного канала для транспорта жидкости от эксплуатационных горизонтов к дневной поверхности или в противоположном направлении;
б) герметичное разобщение всех проницаемых горизонтов друг от друга;
в) укрепление стенок скважины, сложенных недостаточно устойчивыми породами;
г) защита эксплуатационного канала от коррозии пластовыми жидкостями.
Наиболее распространенным способом крепления скважин и разобщения проницаемых горизонтов является спуск колонн, составленных из специальных труб, называемых обсадными, и цементирование пространства между колонной труб и стенками скважины. Для разобщения горизонтов с разными коэффициентами аномальности пластовых давлений , а также для предотвращения газрнефтепроявления из горизонтов с повышенными коэффициентами аномальности используют также пакеры.
3. ОБСАДНЫЕ ТРУБЫ И ИХ СОЕДИНЕНИЯ.
Обсадную колонну составляют из стальных цельнокатаных труб, соединенных друг с другом с помощью резьбы или сварки. Обсадные трубы для нефтяных и газовых скважин изготовляют в состветствии с ГОСТ 632-80. По конструкции все трубы можно разделить на две группы. Основную группу составляют трубы, изготовляемые в виде полого цилиндра круглого поперечного сечения с постоянной по длине толщиной стенки. Вторую группу — трубы изготовляемые в форме цилиндра такого же сечения, утолщенного на одном конце наружу. Трубы с постоянной по длине толщиной стенки соединяют друг с другом в колонну
муфтами. Трубы с утолщенными концами соединяют без помощи муфт, ввинчивая неутолщенный конец одной трубы а утолщенный конец другой. Стандартом предусмотрено 5 разновидностей соединений обсадных труб, четыре из которых — муфтовые: с короткой треугольной резьбой; с удлиненной треугольной резьбой, с трапецеидальной резьбой (ОТТМ); высокогерметичные с трапецеидальной резьбой (ОТТГ). Пятая разновидность — высокогерметичные безмуфтовые соединения ТБО с трапецеидальной резьбой. Согласно ГОСТ 632-80 обсадные трубы с короткой треугольной резьбой могут быть 19 размеров с условным диаметром в диапазоне от 114 до 508 мм. Ассортимент труб с соединениями других разновидностей меньше. По точности и качеству трубы могут быть двух исполнений — А и Б; исполнение «А» более точное. Трубы могут иметь небольшую овальность. ГОСТом предусмотрено изготовление труб одного условного диаметра с разными толщинами стенок (от 5.2 до 16.5 мм — в зависимости от диаметра, группы прочности и конструкции соединения). Наиболее широк ассортимент труб из стали группы прочности «Д». С увеличением группы прочности, как и с увеличением сложности конструкции соединения, а также стоимости трубы ассортимент сокращается. Согласно стандарту обсадные трубы должны изготовляться из сталей 7 групп прочности. После изготовления трубы с навинченными муфтами и безмуфтовые трубы подвергают гидравлическому испытанию. Давление гидравлического испытания рассчитывают так, чтобы приведенное напряжение в теле труб с условным диаметром по 219 мм исполнения «Б» было равно 80% от предела текучести, а в теле труб большего диаметра — 60 %.
Варианты обсадных труб.
Одним из важнейших элементов формирования скважины является обсадка трубами. Она необходима для того, чтобы грунт не обрушивался в скважину. Как правило, для формирования скважин используются стальные, асбестоцементные или пластиковые трубы ПВХ. От выбора трубы зависит качество поставляемой воды, а кроме того, срок службы скважины. Стальные трубы для обсадки скважины изготавливаются из черной стали и имеют стенки толщиной не менее 6 мм. Такой вариант труб достаточно долговечен и служит не менее 50 лет. Как правило, стальные обсадные трубы считаются экологически чистыми, но все же могут выделять ржавчину, поэтому необходима дополнительная фильтрация воды. В настоящее время такие трубы используются крайне редко из-за сложностей в установке и дороговизны труб. Такой трубой целесообразно обсаживать артезианские скважины в местах с сильно подвижным грунтом, так как смещение тяжелой стальной трубы будет минимальным.
Второй вариант — это асбестобетонные трубы. Такие трубы имеют практически неограниченный срок службы, не подвержены коррозии. Несмотря на видимые преимущества, данный вид труб имеет и ряд недостатков. Дело в том, что сама труба достаточно хрупкая, что в значительной мере усложняет процесс установки, к тому же толщина стенок достигает 5 см, а это требует бурения скважины большего диаметра. Асбестобетонные труды, как правило, используют для глубоких артезианских скважин, так как для неглубоких это будет неоправданно дорого. Пластиковые трубы для обсадки скважин являются прекрасным вариантом при бурении скважин глубиной не более 50 м.
Как правило, используются трубы из полиэтилена, полипропилена и ПВХ. Трубы данного вида не подвержены коррозии, имеют практически неограниченный срок службы, герметичны, имеют удобные крепления, практичны в установке. Как правило, для формирования обсадки скважины берутся трубы с внутренним диаметром от 125 мм и выше. Диаметр обсадной трубы подбирается в зависимости от потребностей в воде, к примеру, для коттеджа на одного хозяина вполне достаточно будет установить трубу диаметром в 125-135 мм, хотя здесь, помимо всего прочего, нужно учесть планируемую глубину залегания водоносного слоя.
План темы.
1. ЦЕЛИ И СПОСОБЫ КРЕПЛЕНИЯ СКВАЖИН.
2. ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОНСТРУКЦИИ СКВЖИНЫ.
3. ОБСАДНЫЕ ТРУБЫ И ИХ СОЕДИНЕНИЯ.
4. ПРОЧНОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ИХ СОЕДИНЕНИЯ.
5.УСЛОВИЯ РАБОТЫ ОБСАДНЫХ КОЛОНН В СКВАЖИНАХ.
6. ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ СПУСКА ОБСАДНЫХ КОЛОНН В СКВАЖИНУ.
ЦЕЛИ И СПОСОБЫ КРЕПЛЕНИЯ СКВАЖИН.
Основные цели крепления скважин:
а) создание долговечного, прочного и герметичного канала для транспорта жидкости от эксплуатационных горизонтов к дневной поверхности или в противоположном направлении;
б) герметичное разобщение всех проницаемых горизонтов друг от друга;
в) укрепление стенок скважины, сложенных недостаточно устойчивыми породами;
г) защита эксплуатационного канала от коррозии пластовыми жидкостями.
Наиболее распространенным способом крепления скважин и разобщения проницаемых горизонтов является спуск колонн, составленных из специальных труб, называемых обсадными, и цементирование пространства между колонной труб и стенками скважины. Для разобщения горизонтов с разными коэффициентами аномальности пластовых давлений , а также для предотвращения газрнефтепроявления из горизонтов с повышенными коэффициентами аномальности используют также пакеры.
3. ОБСАДНЫЕ ТРУБЫ И ИХ СОЕДИНЕНИЯ.
Обсадную колонну составляют из стальных цельнокатаных труб, соединенных друг с другом с помощью резьбы или сварки. Обсадные трубы для нефтяных и газовых скважин изготовляют в состветствии с ГОСТ 632-80. По конструкции все трубы можно разделить на две группы. Основную группу составляют трубы, изготовляемые в виде полого цилиндра круглого поперечного сечения с постоянной по длине толщиной стенки. Вторую группу — трубы изготовляемые в форме цилиндра такого же сечения, утолщенного на одном конце наружу. Трубы с постоянной по длине толщиной стенки соединяют друг с другом в колонну
муфтами. Трубы с утолщенными концами соединяют без помощи муфт, ввинчивая неутолщенный конец одной трубы а утолщенный конец другой. Стандартом предусмотрено 5 разновидностей соединений обсадных труб, четыре из которых — муфтовые: с короткой треугольной резьбой; с удлиненной треугольной резьбой, с трапецеидальной резьбой (ОТТМ); высокогерметичные с трапецеидальной резьбой (ОТТГ). Пятая разновидность — высокогерметичные безмуфтовые соединения ТБО с трапецеидальной резьбой. Согласно ГОСТ 632-80 обсадные трубы с короткой треугольной резьбой могут быть 19 размеров с условным диаметром в диапазоне от 114 до 508 мм. Ассортимент труб с соединениями других разновидностей меньше. По точности и качеству трубы могут быть двух исполнений — А и Б; исполнение «А» более точное. Трубы могут иметь небольшую овальность. ГОСТом предусмотрено изготовление труб одного условного диаметра с разными толщинами стенок (от 5.2 до 16.5 мм — в зависимости от диаметра, группы прочности и конструкции соединения). Наиболее широк ассортимент труб из стали группы прочности «Д». С увеличением группы прочности, как и с увеличением сложности конструкции соединения, а также стоимости трубы ассортимент сокращается. Согласно стандарту обсадные трубы должны изготовляться из сталей 7 групп прочности. После изготовления трубы с навинченными муфтами и безмуфтовые трубы подвергают гидравлическому испытанию. Давление гидравлического испытания рассчитывают так, чтобы приведенное напряжение в теле труб с условным диаметром по 219 мм исполнения «Б» было равно 80% от предела текучести, а в теле труб большего диаметра — 60 %.
Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.
Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).
Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.
Источник
