Способы спуска обсадных колонн

Технология спуска обсадных колонн

Крепление некоторого интервала ствола скважины обсадной ко­лонной с последующим ее цементированием весьма важный и ответст­венный этап в строительстве скважины. От качества этих работ в зна­чительной степени зависит успешное выполнение последующих работ в скважине, ее надежность и долговечность.

Спуску колонны предшествуют подготовительные мероприятия, направленные на то, чтобы этот процесс проходил без вынужденных остановок и колонна, лишенная дефектов не подвергалась непредви­денным перегрузкам.

Комплекс подготовительных работ включает: расчет обсадных колонн на прочность, составление плана крепления; проведение гео­физических исследований для выявления зон сужений и уширений, пространственных перегибов ствола; подготовку обсадных труб, буро­вого оборудования и ствола скважины.

Данные геофизических исследований с учетом технического со­стояния ствола скважины позволяют установить объем и технологию подготовительных работ, комбинацию типов и размеров технологиче­

ской оснастки обсадных колонн, рассчитать количество тампонажных материалов, выбрать тип буферной жидкости.

В подготовку обсадных труб входит проверка качества их изго­товления и обеспечение сохранности при транспортировании к месту проведения работ, а также при их перемещении на буровой.

При хорошей организации контроля обсадные трубы неоднократ­но подвергаются проверке и проходят следующие виды контрольных испытаний и обследований:

— гидравлические испытания на заводах — изготовителях;

— обследование наружного вида обсадных труб, проверку резьб и шаблонирование внутреннего диаметра труб на трубно — инструмен­тальной базе бурового предприятия (УБР);

— гидравлические испытания обсадных труб на трубно- инструментальной базе бурового предприятия, в отдельных случаях испытания труб можно проводить непосредственно на буровой;

визуальное обследование доставленных на буровую труб, промер длины каждой трубы;

— шаблонирование, проверку состояния резьбы трубы над устьем скважины во время спуска обсадной колонны.

Завод — изготовитель при проверке качества готовой продукции проводит гидравлические испытания обсадных труб. По действующим инструкциям необходимо испытывать все трубы диаметром до 219 мм включительно и 50% труб диаметром свыше 219 мм. Каждая труба поступает на испытание с навинченной и закрепленной муфтой.

Трубы испытывают опрессовкой внутренним давлением. Его ве­личина рассчитывается по следующей формуле:

При D 219 мм имеем [σ] = 0,6«г_т.

На трубно-инструментальной базе бурового предприятия все тру­бы, прошедшие осмотр и инструментальный контроль, подвергают гидравлическим испытаниям на специальных стендах. Предельное давление при испытании определяют в зависимости от ожидаемых максимальных давлений. Для эксплуатационных и промежуточных колонн оно должно превышать ожидаемое внутреннее избыточное давление на 5 — 20 %. Но при этом давление испытания не должно пре­вышать допустимых значений, определенных по формуле. Трубу вы­держивают под максимальным давлением не менее 10 с и слегка об­стукивают ее поверхность вблизи муфты. Труба признается годной, если не обнаруживается никаких следов проникновения влаги изнутри. У прошедшей испытания трубы на прочищенные и смазанные резьбы

навинчивают специальные предохранительные колпаки для их защиты in повреждения при транспортировке на буровую.

Обеспечить безотказную работу бурового оборудования и создать наиболее благоприятные условия для буровой бригады на период спуска обсадной колонны — таковы основные задачи подготовки обо­рудования. Одновременно на буровую должны быть доставлены весь необходимый инструмент и материалы.

Буровая бригада совместно с представителями механической службы проверяет буровое и силовое оборудование. Особое внимание обращают на надежность крепления и исправность буровой лебедки и се тормозной системы, проверяют исправность буровых насосов и за­меняют изношенные детали, проверяют состояние вышки и талевой системы, в случае необходимости осуществляют переоснастку талевой системы для повышения ее грузоподъемности. На высоте 8 — 10 м от пола на вышке устанавливают передвижную люльку для рабочего, который будет занят центрированием верхнего конца наращиваемой обсадной трубы. Проверяют состояние контрольно-измерительных приборов на буровой.

Подготавливают рабочее место у устья скважины: убирают инст­румент, который не понадобится при спуске колонны, и очищают пол буровой, вровень со столом ротора устанавливают временный дере­вянный настил. Обращают внимание на усиление освещенности рабо­чих мест, навешивают дополнительные светильники.

В подготовительный период на буровую доставляют достаточное количество (с резервом) дополнительного инструмента, который пона­добится при спуске обсадной колонны. Обсадные трубы подвозят спе­циальными транспортными средствами и размещают на стеллажи по секциям в порядке их спуска. На каждый комплект предусматривается резерв в количестве 5 % от длины труб.

Чтобы избежать осложнений при спуске обсадной колонны, пре­дусматривается комплекс работ по подготовке ствола скважины. Виды и объем работ зависят от состояния ствола скважины, сложности гео­логического разреза и протяженности открытой части ствола. О со­стоянии ствола судят по наблюдениям при спуске и подъеме буриль­ной колонны (посадки, прихваты, затяжки и т.д.), по прохождению геофизических зондов, по данным кавернометрии и инклинометрии.

Заранее выделяют интервалы, где отмечены затруднения при спуске бурильного инструмента, зоны сужения ствола, образования уступов, участки резкого перегиба оси скважины и т.д. В этих интер­валах в подготовительный период проводят выборочную проработку ствола. В скважину спускают новое долото (с центральной промыв­кой) в сочетании с жесткой компоновкой и, удерживая инструмент на весу, прорабатывают выделенные интервалы с промывкой при скоро­сти подачи 40 м/ч. Вращение инструмента на одном месте не допуска­

ется во избежание зарезки нового ствола. Если отмечаются трудности при прохождении инструмента, его приподнимают и спускают не­сколько раз. В сложных условиях скорость подачи инструмента может быть снижена до 20 -25 м/ч.

При проработке скважины забойными двигателями необходимо периодически вращать бурильную колонну ротором во избежание ее прихвата. В процессе проработки контролируется качество бурового раствора, которое должно быть таким же, как и при бурении.

При подъеме бурильной компоновки с затяжками, не связанными с желобообразованиями, ствол скважины необходимо проработать повторно. Справочник по креплению нефтяных и газовых скважин. Под общий редакцией А.И. Булатова, М., Недра. 1997. Авт. А.И. Була­тов; Л.Б. Измайлов, В.И. Крылов и др. После проработки рекомендует­ся проводить калибровку ствола бурильными компоновкам, прибли­жающими по жесткости к обсадной колонне, которая подготовлена к спуску в скважину. Благодаря калибровке скважины устраняются «по­садки» и «затяжки», что обеспечивает успешный спуск обсадной ко­лонны до заданной глубины.

Для калибровки могут быть рекомендованы следующие компо­новки нижней части бурильной колонны в порядке повышения жесткости:

а) долото, УБТ длиной 20 м, шарошечный или лопастной расши­ритель, УБТ длиной 10 м, УБТ и бурильные трубы;

б) долото, УБТ длиной 10 м, шарошечный или лопастной, расши­ритель, аналогичный расширитель, УБТ и бурильные трубы;

в) долото, шарошечный или лопастной расширитель, УБТ данной 10 м аналогичный расширитель, УБТ и бурильные трубы;

г) долото, два расширителя, УБТ длиной 10 м, расширитель, УБТ и бурильные трубы;

д) долото, три расширителя, УБТ длиной 10 м, расширитель, УБТ и бурильные трубы.

Выбор компоновок по жесткости и чередование их при калибров­ке ствола зависит от конфигурации ствола скважины, величины коль­цевого зазора между ее стенкой и намечаемой к спуску обсадной ко­лонны, а также жесткости последней.

При калибровке неосложненного ствола, стенки которого сложе­ны прочными породами, можно ограничиться одним спуском жесткой бурильной компоновки, приближенной к жесткости обсадной колонны.

Скорость спуска жестких бурильных компоновок должна быть такой, какая будет при спуске обсадной колонны, т. е. не более 1 м/с, во избежание заклинивания или возникновения гидроразрыва пород поглощении.

Через спущенный инструмент скважину тщательно промывают до полного выравнивания свойств промывочной жидкости. Общая про­должительность непрерывной промывки не менее двух циклов. В кон­

по промывки в закачиваемую промывочную жидкость добавляют нефть, графит и другие аналогичные добавки для облегчения спуска обсадной колонны.

Подъем бурильной колонны должен сопровождаться непрерыв­ным заполнением скважины качественным буровым раствором, пара­метры которого полностью должны отвечать свойствам раствора перед подъемом труб.

При извлечении из скважины длину инструмента измеряют и по его суммарной длине контролируют протяженность ствола скважины.

Завершив подготовительные работы, приступают к спуску обсад­ной колонны в скважину.

Последовательность спуска секций в скважину и использование вспомогательных элементов (центраторы, скребки, турбулизаторы и др.) определяются конструкцией обсадной колонны, предусмотренной в индивидуальном плане работ по ее подготовке, спуску и цементирова­нию, который разрабатывается технологическим или производственно- технологическим отделом УБР. Во время спуска осуществляют стро­гий контроль за соблюдением порядка комплектования колонны в со­ответствии с планом по группам прочности толщине стенок труб.

При спуске колонн для улучшения герметизации резьбовых со­единений в обязательном порядке применяются смазки, содержащие графитовый порошок, чешуйчатую медь, а также свинцовый порошок и цинковую пыль. Графит и медь предохраняют от задиров, а свинец и цинк дают смазке уплотняющую способность (см. табл. 10.4).

Сначала в скважину спускают низ обсадной колонны, включаю­щий башмак, заливочный патрубок, обратный клапан и упорное коль­цо. Все элементы низа колонны рекомендуется свинчивать с использо­ванием твердеющей смазки на основе эпоксидных смол. Использова­ние обратного клапана обязательно, если в скважине имелись газопро­явления. Надежность работы клапана на пропуск жидкости проверяют на поверхности посредством пробной циркуляции с помощью цемен­тировочного агрегата, который подключают к компоновке. Затем в порядке очередности спуска к устью скважины подают обсадные тру­бы и перед наращиванием их шаблонируют. Со стороны муфты в тру­бу вводят жесткий цилиндрический шаблон.

Нормальный диаметр обсадной трубы, мм 114-219 245-340 407-508

Длина шаблона, мм. 150 300 300

Разница между внутренним номинальным

диаметром трубы и наружным диаметром шаб- 3 4 5

При подъёме трубы шаблон должен свободно пройти через нее и выпасть. Если шаблон задерживается, то трубу отбраковывают. Над

устьем скважины с нижнего конца приподнятой трубы свинчивают предохранительное кольцо, промывают и смазывают резьбу.

У кондуктора и промежуточных колонн резьбовые соединения нижних труб обычно проваривают прерывистым сварным швом для предупреждения их отвинчивания при последующих работах в скважине.

Во время спуска обсадной колонны ведут документальный учет каждой наращиваемой трубы: указывают номер трубы, группу проч­ности стали, толщину стенки, длину трубы, отмечают суммарную дли­ну колонны и общую ее массу. На заметку берут все особые условия и осложнения, возникающие при спуске, записывают сведения об отбра­ковке отдельных труб и их замене.

Скорость спуска колонны поддерживают в пределах 0,3 — 0,8 м/с.

Если колонна оснащена обратным клапаном, после спуска 10-20 труб доливают промывочную жидкость внутрь колонны, чтобы не до­пустить смятия труб избыточным наружным давлением.

По мере необходимости проводят промежуточные промывки с помощью цементировочного агрегата или бурового насоса. Во время промывки необходимо непрерывно расхаживать колонну.

В нашей стране разработан метод секционного спуска обсадных колонн. Длину секций определяют с учетом грузоподъемности буро­вой установки, состояния скважины и прочности труб. Для спуска об­садных колонн секциями применяют специальные разъединители и стыковочные узлы, обеспечивающие соединение секций в скважине. Все секции, кроме верхней, спускают на колонне бурильных труб, ко­торую после закачки цементного раствора отсоединяют и извлекают на поверхность. Спуск обсадных колонн секциями позволяет значи­тельно снизить нагрузки, возникающие в буровом оборудовании при этих работах, и повысить надежность цементирования. Недостаток этого метода состоит в том, что создается некоторая опасность нару­шения герметичности колонны на стыках секций и повышается сум­марная продолжительность работ по креплению скважины.

Перед спуском секции обсадной колонны или хвостовика ото­бранные бурильные трубы дополнительно рассчитывают на прочность с учетом веса обсадных труб, затем опрессовывают, шаблонируют, проверяют дефектоскопом, нумеруют и измеряют их длину. Во время спуска запрещается вращать бурильную колонну.

Секцию допускают на ведущей трубе с промывкой. Длину бу­рильной колонны подбирают с таким расчетом, чтобы при установке башмака колонны на заданной глубине ведущая труба заходила в скважину не более чем на 3 м. После спуска секции или хвостовика сразу начинают цементирование.

Источник

Спуск обсадных колонн

Перед спуском обсадных труб, они шаблонируются шаблоном соответствующего размера. Трубы, через которые шаблон не проходит, бракуют и заменяют новыми. Свинчивание обсадных труб производят с определенной величиной натяга. Для труб с треугольным профилем резьбы натяг контролируется величиной момента, которая зависит от диаметра труб, и числом не завернутых витков резьбы, которое не должно быть более трех-четырех. Для труб с трапецеидальным профилем резьбы натяг контролируется метками, нанесенными на поверхности муфты и ниппеля.

Спуск колонны осуществляют в один прием, т.е. сразу до забоя, или по частям — секционный способ спуска.

Первый способ применяют, когда грузоподъемность буровой установки соответствует весу обсадной колонны; когда в течение2-3 суток отсутствия циркуляции не происходит осложнение ствола скважины; когда имеется весь ассортимент труб, определенный расчетами и когда гидравлическая мощность имеющихся цементировочных агрегатов обеспечит подъем тампонажного раствора в заколонном пространстве на требуемую высоту.

В процессе спуска колонны, в особенности, когда она оборудована обратным клапаном, во избежание смятия требуется периодически доливать ее промывочной жидкостью. Долив ее, обычно производят через каждые 300-400 м, а иногда и чаше. В этом случае лучше использовать обратные клапаны диафрагменного типа. Однако и в этом случае для избежания газирования раствора, также требуется проводить промежуточные промывки, которые осуществляют через 500-600 м. Промывку ведут в течении одного цикла циркуляции для данной глубины спуска, а при сильном газировании раствора — до полного удаления газа из него.

По окончании спуска всей колонны, скважину, как правило, промывают в течении одного-двух циклов. Восстанавливать циркуляцию при этом, во избежание поглощения, следует с малой скоростью, увеличивать скорость подачи следует только после разрушения тикстропной структуры промывочной жидкости. Желательно при этом рассматривать возможность расхаживания колонны либо ее вращение. Затем производят докрепление резьбовых соединений машинными ключами с контролем крутящего момента.

Спуск длинных колонн занимает длительное время, иногда 2-3 суток. При этом увеличивается вероятность возникновения осложнений в виде обвалов, осыпей, прихватов и т.д., которые вызывают недохождение колонны до проектной глубины.

В этих случаях осуществляют спуск колонны в несколько приемов. Секционный спуск колонны осуществляют в следующих случаях:

1. Когда вес обсадной колонны превышает грузоподъемность буровой установки;

2. Когда отсутствие циркуляции в течении 1-2 суток приведет к осложнениям в стволе скважины; ‘

3. Когда отсутствует требуемый ассортимент труб и гидравлическая мощность цементировочных агрегатов не обеспечивает подъема тампонажного раствора на требуемую высоту.

Крепление скважин с использованием секционного спуска обсадных колонн позволяет:

— перекрывать интервалы осложнений на больших глубинах с минимальной затратой времени от конца последней промывки до начала цементирования;

— надежно изолировать два или более продуктивных горизонта скважин с высоким пластовым давлением или какие-либо осложненные интервалы, разделенные между собой мощной устойчивой толщей горных пород;

— применять комбинированный бурильный инструмент, в результате чего увеличивается прочность бурильной колонны, снижаются гидравлические сопротивления, обеспечивается эффективность буровых работ и возможность углубления скважины на большую глубину;

— экономить металл в результате использования обсадных труб с меньшими толщинами стенок по сравнению со сплошными колоннами, а также использовать трубы с пониженными прочностными характеристиками.

При секционном спуске сначала спускают участок колонны, длина которого достаточна для перекрытия открытого ствола, при этом верхний ее конец должен располагаться в предыдущей колонне. Если длина открытого ствола большая, то крепят его в несколько приемов. Верхний конец нижнего участка следует размещать против устойчивых пород, на участке ствола с номинальным диаметром.

Длину первой секции обсадной колонны выбирают из геологических требований перекрытия интервала осложнений в минимально возможное время и из условий прочности верхних труб секции на растягивающую нагрузку. В случае установки головы секции в открытом стволе местоположения устройства для стыковки секций выбирают с учетом данных кавернометрии на номинальном по диаметру участке ствола скважины. При перекрытии высоконапорных горизонтов и наличии заколонных проявлений над головой опущенной секции необходимо наращивать последующую секцию обсадной колонны с применением герметизирующих заколонных устройств.

Нижние участки обсадных колонн спускают на бурильных трубах. Для соединения бурильной и обсадной колонн применяют специальные переводники, которые позволяют цементировать нижний участок, промывать верхнюю часть скважины после цементирования и отсоединять бурильные трубы от обсадных по окончании цементирования и стыковать последующие секции.

Существует несколько конструкций стыковочных узлов, конструкция которых в основном включает в себя направляющее устройство, левый переводник, посадочный переводник, специальную муфту по конструкции

решающая задача ступенчатого цементирования. Стыковочные поверхности покрываются слоем мягкого металла (свинца). Заканчивают спуск верхней секции с малой скоростью. Перед посадкой осуществляют промывку скважины и наблюдают за изменением давления. Быстрое увеличение давления свидетельствует о вхождении нижнего участка верхней секции в муфту нижней. Верхнюю секцию спускают до соприкосновения сочленяемых поверхностей, и затем, приподнимают так, чтобы ее нижний конец располагался внутри муфты. Цементирование этой секции колонны осуществляется на весу. После цементирования соединительный конус верхнего участка сажают на коническую поверхность специальной муфты нижнего участка и колонну оставляют в покое на твердение цементного раствора.

Источник