Цементное кольцо скважины это
Обновлено: 04.07.2024
Кольца для колодца своими руками: пошаговая технология изготовления железобетонных колец
Для строительства колодезных шахт когда-то использовали только природные материалы: камни и бревна. С появлением железобетонных изделий технология возведения объектов автономного водоснабжения намного упростилась.
Мы подскажем вам, какой размер колец лучше выбрать для колодца, опишем методику изготовления бетонной смеси и способы сооружения разъемных форм для заливки конструкции. Пошаговую технологию мы дополнили наглядными фото-инструкциями, схемами и видео-роликами.
Типовые размеры железобетонных колец
Если по каким-то причинам готовыми изделиями воспользоваться нельзя, то владельцу загородного или дачного участка стоит подумать о вариантах их самостоятельного изготовления.
Для этого необходимо из подручных материалов сделать форму, установить в нее арматурную сетку, а затем залить бетонный раствор, замешанный в строго определенных пропорциях.
На заводах, выпускающих железобетонные изделия и конструкции, используется специальная маркировка продукции. Типовые размеры колодезных колец:
Толщина стенки цилиндра и его диаметр могут быть разными.
С увеличением диаметра кольца и толщины его стенок повышается расход бетона. Масса изделия также зависит от данных размеров. Для уменьшения массы готового изделия стараются снизить только высоту жб-кольца, а стенки делают как можно толще.
В продаже можно увидеть изделия высотою 350, 450 или 500 мм. Их называют еще доборными кольцами и устанавливают при завершении работ, когда изделие стандартных размеров уже не входит целиком во выкопанный колодец.
Снижать вес колодезного кольца приходится для того, чтобы не использовать грузоподъемную технику во время проведения монтажных работ. Это важно для дачников и садоводов, решивших не только изготовить изделия своими руками, но и перемещать их по участку без привлечения спецтехники.
Галерея изображений Собственноручным изготовлением бетонных колец чаще всего занимаются для строительства водозаборных колодцев Их весьма выгодно использовать в сооружении смотровых и поворотных колодцев ливневой и дренажной канализационных систем Бетонные кольца собственноручного производства гарантируют снижение расходов в организации автономной канализации Короткие бетонные кольца отлично смотрятся в качестве элементов ландшафтного оформления территории Бетонные кольца для строительства колодца Поворотный канализационный колодец из ж/б кольца Устройство септика из бетонных колец Кольца из бетона в обустройстве участкаЗамешивание бетонной смеси
Для приготовления бетона, идущего в дальнейшем на изготовление колец, понадобится:
Для получения качественного бетона покупают цемент марки «400», упакованный в бумажные мешки по 25 кг. Если сразу использовать строительный материал не предполагаете, то побеспокойтесь о его правильном хранении.
Мешки складируют в сухом месте. Еще лучше пересыпать цемент в закрытые железные емкости. При возможности используйте приобретенный цемент сразу же после покупки.
Для замеса бетона запаситесь кварцевым песком, который считается идеальным мелким наполнителем. Илистые, глинистые и иные виды примесей, содержащиеся в привезенном сыпучем материале, негативным образом скажутся на качестве бетонной смеси. Поэтому такой песок промывают водой, избавляя его от ненужных примесей.
Не всякий щебень подходит для замеса бетона, идущего на отливку колец. Выбирают гранитный щебень с зернами, имеющими кубическую форму, способствующую лучшей сцепке материала с другими ингредиентами бетонной смеси.
Не следует использовать щебень пластинчатой (игольчатой) формы. Щебень, загрязненный глиной, также до замеса промывают водой.
Для отливки железобетонных колец приобретается гранитный щебень с размером фракций, не превышающих четверти толщины изделия. Для кольца с 10-сантиметровой стенкой подойдет щебень, размер зерен которого не будет превышать 20 мм.
Соотношение ингредиентов в бетонном растворе
Свойства бетонного раствора напрямую зависят от количества компонентов, входящих в его состав, а также от их объема и массы. При составлении соотношения между тремя основными ингредиентами, необходимыми для получения качественного бетона, исходят из того, что количество цемента равно единице.
Для отливки колодезных колец затворяют бетонную смесь, взяв цемент, песок и гравий в пропорциональном соотношении по объему 1:2:3 или по массе 1:2,5:4.
Например, в емкость засыпают ведро цемента, два ведра песка и три ведра гравия. Добавляют полведра воды. Или берут 100 кг цемента (4 мешка), добавляют 250 кг песка и 400 кг щебня. Добавляют 50 литров воды.
На приготовление одного кубометра бетона уходит 300 кг цемента М-400, 750 кг песка и 1200 кг щебенки. Смесь разбавляется 150 литрами воды.
Как высчитывается количество воды?
Вода влияет на подвижность бетонной смеси и на прочность изделий после ее затвердевания. Соотношение воды и цемента в растворе называют водоцементным отношением и обозначают В/Ц.
Для железобетонных колец данное значение должно составлять не более 0,5-0,7. В рассмотренных выше примерах В/Ц равнялось 0,5. При этом массу или объем взятого цемента делят пополам и получают необходимый литраж воды.
Более жидкий раствор легче заливать в формы и трамбовать, но его придется дольше держать в заготовке. Увеличивается время на первичное затвердевание раствора.
Смесь, не расползающаяся после сжатия ее ладонью в комок, позволяет сразу же снимать заготовку и использовать ее для штамповки следующего изделия. Правда, трамбовать ее удобнее с помощью вибраторов.
Способы замеса бетонного раствора
Ручной способ перемешивания компонентов бетонной смеси сейчас используется редко. Бетономешалки заводского и кустарного производства лучше справляются с этим трудоемким занятием.
В бетономешалку засыпают песок и цемент, далее добавляют воду, а потом щебень, предварительно смоченный водой. Получив однородную массу, оборудование выключают и переливают раствор в емкость на колесах. Это позволяет довезти тяжелый бетон до места заливки кольца.
Изготовление разъемных форм
Перед тем как заняться изготовлением колец для строительства колодца своими руками, надо сначала смастерить металлическую разъемную форму для заливки бетона или деревянную опалубку из составных частей. И то, и другое делается из подручных материалов, имеющихся на участке или позаимствованных у друзей.
Готовые формы для изготовления ж/б колец предлагают многие компании. Приобретать их для одного раза нерентабельно, лучше взять в аренду. Можно посмотреть, как они сконструированы, и позаимствовать некоторые элементы для сборки собственной формы.
Галерея изображений Для заливки ж/б колец, требующихся в обустройстве частного участка, можно купить или арендовать готовую опалубку Выполненные из листового металла пресс-формы предложены в обширном размерном диапазоне К пресс формам прилагаются ограничители ширины стенки кольца, позволяющие добиться равенства толщины во всех точках изделия Конструкция опалубки продумана так, чтобы установка и съем были наименее трудозатратными Для отливки бетонных элементов квадратного сечения можно подобрать готовую опалубку соответствующей конфигурации При необходимости в изготовлении узких железобетонных колец лучше подобрать опалубку соответствующей высоты, а не заливать форму до половины Для того чтобы не бурить в стенке железобетонного кольца отверстие под ввод коммуникаций на объекте, лучше во время заливки заложить гильзу Если предполагается изготовление железобетонного кольца, надо перед заливкой бетона устроить внутри опалубки арматурную сетку и вывести монтажные петли Изготовление кольца в заводской опалубке Пресс-формы заводского производства Ограничители ширины заливаемого кольца Преимущества готовой металлической опалубки Бетонные элементы с квадратным сечением Узкие кольца из железобетона Формирование входных отверстий в кольце Армирование бетонного кольца перед заливкойКак сделать металлическую форму?
Самодельная разборная форма, состоящая из двух колец разного диаметра, изготавливается из металлических бочек, труб, воздуховодов и других металлоконструкций, подходящих для этой цели.
Два цилиндра, вставляют один в другой так, чтобы между ними оставалось одинаковое расстояние, равное толщине колодезного кольца. Чтобы внешнюю и внутреннюю часть формы можно было легко снимать после схватывания бетона, надо разрезать их на две части болгаркой.
На всех составных частях формы необходимо предусмотреть наличие крепежных элементов, не позволяющих форме раздвигаться во время заполнения межкольцевого пространства бетоном.
В качестве крепежа используют:
На стенки цилиндров желательно приварить ручки, чтобы было удобнее отрывать форму от бетона. Чтобы максимально облегчить процесс съемки формы, надо поверхности цилиндров, соприкасающиеся с бетоном, выстилать полиэтиленовой пленкой. Можно смазывать их отработанным машинным маслом, но это не приветствуется экологами.
Чтобы выдержать одинаковые расстояния между цилиндрами, используют деревянные или металлические распорки, надежно фиксирующие положение двух кольцеобразных частей формы.
Как собрать деревянную опалубку?
Хорошему плотнику нетрудно сделать опалубку для отливки бетонных колец из обрезков пиломатериала. Две цилиндрические поверхности получают из деревянных колец, к одной стороне которых прибивают доски. Их толщина должна быть не менее 20 мм, но не более 40 мм.
С обеих сторон доски хорошо остругивают, делая поверхность максимально гладкой. Для удобства разборки деревянный цилиндр разрезают на четыре части. Для скрепления соседних заготовок используют деревянные планки, засовы, крючья, стальные скобы и другие приспособления.
В итоге получается два приставных цилиндра, образующие между своими поверхностями пространство, заполняющееся впоследствии бетоном. Меньший цилиндр распиливают на три части. Если распилить пополам, то необходимо предусмотреть наличие небольшого зазора (1,5-2 см), облегчающего съемку внутренней опалубки.
Методика изготовления деревянных колец
Сторона квадратного щита высчитывается с учетом:
- внутреннего диаметра бетонного кольца (1000 мм);
- толщины его стенки (80 мм);
- толщины доски опалубки (20 мм);
- ширины деревянного кольца опалубки (150 мм).
В скобках приведены примерные числа, позволяющие посчитать сторону квадратного щита. Итак, к 1000 мм прибавляем два раза по 20 мм, затем два раза по 80 мм и два раза по 150 мм. В итоге получаем: 1500 мм или 1,5 м.
Из одного щита выпиливают сразу большое кольцо для внешней опалубки и малое кольцо для внутренней опалубки. Кольца размечают на щите с помощью карандаша и веревки, заменяющей циркуль.
Гвоздь вбивают в точку пересечения диагоналей квадрата, которую находят путем пересечения двух натянутых бичевок, соединяющих противоположные углы щита.
Далее ножовкой, электролобзиком или бензопилой пилят по вычерченным окружностям, получая два кольца опалубки. То же самое проделывают еще раз, получая вторую пару колец.
После изготовления цилиндрических стенок внешней и внутренней опалубок, приступают к их распиливанию на четыре части. Так получают разъемную деревянную форму для изготовления железобетонных колец в домашних условиях.
Изготовление армирующего каркаса
Использование армирования позволяет уменьшить толщину кольца, а следовательно и его вес. При этом прочностные характеристики изделия и срок его эксплуатации увеличиваются.
Для армирующего каркаса потребуется:
Высчитываем длину каркаса. Для этого вспоминаем формулу расчета длины окружности: число Пи (равное 3,14, округляем до 3) надо умножить на диаметр. Диаметр окружности берем равный 104 см, чтобы каркас проходил посередине бетонного кольца.
Умножаем это число на 3, получаем 312 см. Делим это число на 10, получаем при 31,2 см. Округляем до 31 см. Итак, раскладываем стальные стержни на ровной поверхности на расстоянии 31 см друг от друга.
Далее привариваем к ним куски проволоки длиной 315-318 см через 160 мм. Проволоку берем чуть длиннее рассчитанной длины каркаса, чтобы при свертывании заготовки в кольцо, можно было сварить ее концы или скрутить.
Из стальной толстой проволоки вручную изгибаем монтажные петли и привариваем их к каркасу (можно прикрутить тонкой проволокой). Все, каркас готов. Если нет сварочного аппарата, то все элементы каркаса можно скрутить тонкой проволокой.
Заливка бетонной смеси в форму
Когда все подготовительные работы завершены, приступают к изготовлению колодезного кольца.
- Подготовка основания. На ровную поверхность укладывают лист железа или деревянный щит.
- Сборка формы. Устанавливают заготовки (одна в другую), тщательно закрепляют части опалубки.
- Армирование формы. Между внешней и внутренней стенками опалубки опускают армирующий каркас, фиксируя его положения клиньями.
- Заливка конструкции. Густой бетонный раствор (В/Ц=0,5) укладывают в межкольцевое пространство небольшими слоями (около 100 мм) и уплотняют, используя стальной штырь диаметром 20 мм. С метанообразный раствор (В/Ц=0,7) сразу заливают в форму до краев, а затем уплотняют смесь штырем.
- Выравнивание колец. После заполнения всей формы, приступают к разравниванию торца бетонного кольца, докладывая мастерком раствор, где его не хватает. И зделие накрывают полиэтиленом или плотной тканью.
- Снятие опалубки. К распалубке приступают через 3-4 дня (если бетон был густой), через 5-7 дней (если раствор был жидкий), оставляя кольцо на металлическом листе или деревянном щите.
- Дозревание бетона. Железобетонное кольцо обматывают упаковочной пленкой, чтобы состав дозревал равномерно в течение 2-3 недель, набирая окончательную прочность.
Рекомендуется смачивать изделие водой через каждые 4-5 дней во время дозревания бетона.
По такой же технологии делают кольца для выгребной ямы. Подробную информацию о классификации и методах изготовления бетонных колец для канализации можно узнать из этой статьи.
Полезное видео по теме
В видео-ролике мастер самостоятельно собирает металлическую форму, обмазывает ее стенки отработанным маслом, готовит бетонный раствор и заполняет опалубку. С помощью специального оборудования смесь в форме тщательно уплотняют, чтобы не было в стенках колодца дефектов.
В видео показано, как легче снимать опалубку, начиная с внутреннего кольца. Кстати, колодезное кольцо изготавливается без армирующего каркаса, поэтому толщина изделия составляет не менее 15 см.
В этом видео-ролике форма рассчитана на отливку более тонкого железобетонного кольца. В качестве армирования мастер использует стальную проволоку. В сюжете более подробно показан процесс закладывания ингредиентов в бетономешалку.
Как видите, сделать железобетонные кольца для колодца вполне под силу любому здоровому мужчине. Особых навыков в изготовлении форм и замешивании бетонного раствора не требуется.
Маленькие хитрости можно посмотреть в видео-сюжетах на эту тему. За месяц человек своими силами может отлить до десяти железобетонных колец, используя одну форму. Этого вполне хватит для обустройства шахты колодца. Его глубина зависит от уровня залегания водоносного слоя на вашем участке.
Имеете опыт изготовления бетонных колец? Пожалуйста, поделитесь информацией с нашими читателями, расскажите об особенностях своего метода. Оставлять комментарии и задавать вопросы по теме статьи можно в форме, расположенной ниже.
Цементирование обсадной колонны скважины и тампонаж
Цементирование обсадной колонны - одна из самых ответственных операций, от успешности которой зависит долговечность и дальнейшая нормальная эксплуатация скважины.
Цементирование - закрепление обсадной колонны на стенке ствола скважины и отсечение избыточных флюидов от попадания в ствол скважины посредством нагнетания цементного раствора по обсадной трубе и вверх по кольцевому зазору.
Это процесс закачивания тампонажного раствора в пространство между обсадной колонной и стенкой скважины.
Способ цементирования выбирают в зависимости от вида колонны, спущенной в пробуренный ствол (сплошной или хвостовика).
Рис 1. Схема этапов выполнения 1- циклового цементирования обсадной колонны:I - начало подачи цементного раствора в скважину, II - подача закачанной порции цементного раствора по обсадной колонне, III - начало продавки в затрубное пространство, IV - окончание продавки;
1 - манометр, 2 - цементировочная головка, 3 - верхняя пробка, 4 - нижняя пробка, 5 - цементируемая обсадная колонна, 6 - стенки скважины, 7 - стоп-кольцо, 8 - продавочная жидкость, 9 - буровой раствор, 10 - цементный раствор.
- колонну обсадных труб периодически расхаживают,
- непрерывно промывают скважину для предотвращения прихвата колонны, ее устанавливают на 1-2 м выше забоя, оборудуют цементировочной головкой,
- закачивают расчетный объем цементного раствора.
Многоступенчатое цементирование
Многоступенчатое цементирование - цементирование нескольких горизонтов (интервалов) пласта за обсадной колонной скважины с использованием соединений с отверстиями.
При этом, обсадная колонна на разных уровнях оснащена дополнительными приспособлениями (заливочными муфтами), позволяющими подавать тампонажный раствор в затрубное пространство поинтервально на разной глубине.
Распространено 2-ступенчатое цементирование - раздельное последовательное цементирование 2 х интервалов в стволе скважины (нижнего и верхнего).
- позволяет снизить гидростатическое давление на пласт при высоких уровнях подъема цемента,
- существенно увеличить высоту подъема цементного раствора в затрубном пространстве без значительного роста давления нагнетания;
- уменьшить загрязнение цементного раствора от смешения его с промывочной жидкостью в затрубном пространстве;
- избежать воздействия высоких температур на свойства цементного раствора, используемого в верхнем интервале, что позволяет эффективнее подбирать цементный раствор по условиям цементируемого интервала.
Рис. 2 Заливочная муфта для ступенчатого цементирования:
а - при цементировании первой ступени, б - при цементировании второй ступени;
1 - корпус, 2 - верхнее седло, 3 - верхняя втулка, 4 - заливочные отверстия, 5 - нижнее седло, 6 - нижняя втулка
Для проведения 2-ступенчатого цементирования в обсадной, колонне на уровне, соответствующем низу верхнего интервала, устанавливают специальную заливочную муфту (рис. 2).
Подготовку скважины аналогична 1- ступенчатому цементированию.
После промывки скважины и установки на колонну цементировочной головки приступают к закачке 1 й порции цементного раствора, соответствующей цементируемому объему 1 й ступени. Закачав нужный объем цементного раствора, в колонну вводят верхнюю пробку 1 й ступени, которая проходит через заливочную муфту (рис. 2, а).
Продавочной жидкостью вытесняют раствор в затрубное пространство.
После закачки объема продавочной жидкости, равного внутреннему объему обсадной колонны в интервале между заливочной муфтой и упорным кольцом, освобождают находящуюся в цементировочной головке нижнюю пробку 2 й ступени.
По достижении заливочной муфты, пробка садится во втулку, резко понижая давление нагнетания, но под давлением смещает ее вниз, открывая сквозные отверстия в муфте (рис. 2, б). .
При использовании способа непрерывного цементирования, тампонажный раствор для цементирования второй ступени закачивают тотчас за нижней пробкой второй ступени.
2-ступенчатое цементирование с разрывом - после открытия отверстий в заливочной муфте возобновляют циркуляцию бурового раствора, а тампонажный раствор 2 й ступени подают в скважину спустя некоторое время, к примеру, после схватывания раствора 1 й порции.
Цементирование хвостовика.
После промывки ствола скважины на устье ее устанавливают цементировочную головку, в которую вставляют верхнюю секцию разделительной заливочной пробки.
Закачивают расчетное количество цементного раствора, который продавливают буровым раствором или водой.
Когда раствор будет продавлен в объеме, равном внутреннему объему бурильных труб, верхняя секция пробки войдет в нижнюю и перекроет отверстия кольца.
При этом давление в бурильных трубах резко возрастет.
Шпильки, удерживающие нижнюю секцию в переводнике, срезаются, и обе секции, как одно целое, перемещаются вниз по хвостовику до резкого подъема давления.
После этого колонну необходимо посадить на забой, и путем вращения инструмента по часовой стрелке освободить бурильные трубы с переводником от хвостовика и вымыть излишек цементного раствора.
Через 16-20 часов следует определить высоту подъема цемента за колонной, оборудовать устье скважины, испытать колонну на герметичность и перфорировать в интервале продуктивного пласта.
Заключительный этап процесса восстановления скважины методом зарезки и бурения 2 го ствола - испытание эксплуатационной колонны на герметичность, перфорирование отверстий против продуктивного горизонта и освоение скважины (вызов притока нефти или газа из пласта).
Тампонаж
Тампонирование (цементирование) скважин - технологический процесс упрочнения затрубного пространства и обсадной колонны от разрушающего действия горных пород и грунтовых вод.
В процессе цементирования заданный интервал заполняется раствором вяжущих материалов (цемента), который в состоянии покоя превращается в прочный непроницаемый камень.
Используется специальный тампонажный цемент - модификацию портландцемента с повышенными требованиями к минералогическому составу клинкера.
В состав цемента введены добавки, замедляющие его застывание.
МАТЕРИКОВАЯ ДОБЫЧА НЕФТИ
- 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.
- это начало скважины, образованное короткой вертикальной зацементированной трубой - направлением.
- это дно ствола скважины.
- это горная выработка, внутри которой располагаются обсадные колонны и производится углубление скважины.
- 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.
- 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 скважины.
Обсадные колонны
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
Диаметр обсадной колонны
Проектирование диаметров обсадных колонн и долот начинают с эксплуатационной колонны и далее методом снизу-вверх. Расчет диаметров обсадных труб ведется «изнутри» с диаметра эксплуатационной колонны. Исходя из предполагаемого дебита скважины и экономического обоснования, выбирается диаметр эксплуатационной колонны. Диаметр эксплуатационной колонны определяет диаметры бурения под обсадные колонны для всей скважины, а количество промежуточных колонн определяет конструкцию колонной головки. Увеличение диаметра эксплуатационной колонны позволяет использовать более производительное скважинное оборудование, позволяет эксплуатировать в скважине одновременно несколько пластов и облегчает проведение подземного ремонта. С другой стороны увеличение диаметра эксплуатационной колонны ведет к увеличению металлоемкости обсадных колонн, объему бурения и цементирования. Возрастают нагрузки на колонную головку и ее металлоемкость. Все это ведет к увеличению затрат на строительство скважины. Уменьшение диаметра эксплуатационной колонны снижает стоимость ее строительства, но увеличивает затраты, связанные с эксплуатацией скважины. Так применение малогабаритного оборудования ведет к увеличению затрат на приобретение до 2-3х раз. Усложняется поведение подземного ремонта, что ведет, как правило, к увеличению затрат времени, и, следовательно, и материалов, а в некоторых случаях не позволяет произвести необходимый ремонт.
Сооружение скважины
Только сооруженная скважина может ответить на вопрос: имеется ли в данном районе нефтяное или газовое месторождение и какова промышленная ценность залежи углеводородов.
Сооружение скважины, независимо от ее назначения (разведочная, параметрическая, эксплуатационная и т.д.), включает в себя следующие основные этапы:
- Геологическое обоснование места сооружения и составление проекта скважины, которые позволяют наилучшим образом выполнить поставленную задачу.
- Монтаж технических средств для наиболее качественного и экономичного сооружения скважины.
- Проводку ствола скважины, обеспечивающую высокую скорость углубления при минимальных затратах.
- Глубинные геофизические и технологические исследования, позволяющие подробно изучить геологический разрез, термодинамические параметры вскрытых скважиной пластов, отобрать образцы горных пород и пластовых флюидов для лабораторных исследований.
- Крепление ствола обсадными трубами и цементом, обеспечивающее длительную безаварийную эксплуатацию скважины как инженерного сооружения и ее экологическую безопасность.
- Изготовление глубинного фильтра, обеспечивающего качественную и надежную гидродинамическую связь продуктивного пласта с полостью эксплуатационной колонны и препятствующего проникновению в колонну горной породы и других загрязняющих углеводороды примесей.
- Оборудование устья скважины, включающее, при необходимости, подвеску колонны насосно-компрессорных труб, обеспечивающее качественное испытание скважины и дальнейшую длительную эксплуатацию ее как объекта добычи углеводородов.
При бурении в скважину последовательно спускается определенная конструкция, состоящая из обсадных труб. Каждая последующая колонна вставляется в предыдущую, и поэтому имеет все меньший диаметр.
Дно скважины называется забоем. После проведения цементирования скважины образуется новый забой, который называется «искусственный забой». В процессе эксплуатации на забой осаждаются примеси, части изношенного оборудования или упущенный при проведении подземного ремонта инструмент и т.п., что при замерах изменяет глубину скважины и новая точка называется «текущий забой».
Если продуктивный пласт обсаживается, то низ или башмак эксплуатационной колонны устанавливается всегда (после прохождения через пористый продуктивный пласт) в непроницаемую породу. Это позволяет вскрыть продуктивный пласт, предотвратив его обводнение, что само по себе является серьезной проблемой, и может сделать скважину непродуктивной, т.е. не давшей нефти.
После создания герметичной конструкции скважины в эксплуатационную колонну, напротив продуктивного пласта, спускается на забой устройство (перфоратор), которое проделывает отверстия в обсадных трубах и цементном кольце и соединяет продуктивный пласт и скважину. Эти отверстия заполняются газом и пластовой жидкостью (нефтью), поступающей из пласта под избыточным давлением и заполняют скважину.
Требования к конструкции скважин
В зависимости от назначения скважин конструкция может существенно изменяться, но всегда должна удовлетворять некоторым общим требованиям, которые сводятся к следующему:
- надежное разобщение пройденных пород и их герметизация, что вытекает из требований охраны недр и окружающей среды и достигается за счет прочности и долговечности крепи, герметичности обсадных колонн, межколонных и заколонных пространств, а также за счет изоляции флюидонасыщенных горизонтов;
- получение максимального количества горно-геологической и физической информации по вскрываемому скважиной разрезу;
- возможность оперативного контроля за вероятным межколонным или заколонным перетоком флюидов;
- длительная безаварийная работа при условии безопасного ведения работ на всех этапах жизни скважины;
- конструкция должна иметь определенный диаметр обсадных труб, что особо относится к эксплуатационной колонне;
- быть стабильной (не изменять своих первоначальных характеристик в течение длительного времени или после проведения определенных технологических операций);
- эффективное фиксирование конструкции в стволе скважины;
- возможность аварийного глушения скважины;
- возможность трансформации одного вида скважины в другой за счет максимальной унификации по типоразмерам обсадных труб и ствола скважины.
Кроме перечисленных, конструкция скважины должна удовлетворять определенным технологическим требованиям, основными из которых являются:
- хорошая гидравлическая характеристика (минимум сопротивлений);
- максимально возможное использование пластовой энергии в процессе подъема продукции на дневную поверхность за счет выбора оптимального диаметра эксплуатационной колонны и конструкции забоя;
- возможность проведения всех видов исследований известными и перспективными глубинными приборами;
- проведение всех технологических операций в скважине, в том числе и по воздействию на продуктивный горизонт;
- применение различных способов эксплуатации с использованием эффективного оборудования, в том числе и с большими нагрузками на стенку скважины (колонны).
Разработка конструкции скважины
Основные параметры конструкций скважины: число и диаметр обсадных колонн, глубина их спуска, диаметр долот, которые необходимы для бурения под каждую обсадную колонну, а также высота подъема и качество тампонажного раствора за ними, обеспечение полноты вытеснения бурового раствора.
Разработка конструкции скважины базируется на следующих основных геологических и технико-экономических факторах:
- геологические особенности залегания горных пород, их физико-механическая характеристика, наличие флюидосодержащих горизонтов, пластовые температуры и давления, а также давление гидроразрыва проходимых пород;
- назначение и цель бурения скважины;
- предполагаемый метод заканчивания скважины;
- способ бурения скважины;
- уровень организации, техники, технологии бурения и геологическая изученность района буровых работ;
- уровень квалификации буровой бригады и организация материально-технического обеспечения;
- способы и техника освоения, эксплуатации и ремонта скважины.
К объективным геологическим факторам относят предполагаемую и фактическую литологию, стратиграфию и тектонику разреза, мощность пород с различными проницаемостью, прочностью, пористостью, наличие флюидосодержащих пород и пластовые давления.
Геологическое строение разреза горных пород при проектировании конструкции скважин учитывают как неизменный фактор.
В процессе разработки залежи ее начальные пластовые характеристики будут изменяться, так как на пластовые давления и температуру влияют продолжительность эксплуатации, темпы отбора флюидов, способы интенсификации добычи и поддержания пластовых давлений, использование новых видов воздействия на продуктивные горизонты в целях более полного извлечения нефти и газа из недр, поэтому эти факторы необходимо учитывать при проектировании конструкции скважин.
Конструкция скважин должна отвечать условиям охраны окружающей среды и исключать возможное загрязнение пластовых вод и межпластовые перетоки флюидов не только при бурении и эксплуатации, но и после окончания работ и ликвидации скважины. В связи с этим необходимо обеспечивать условия для качественного и эффективного разобщения пластов. Это один из главнейших факторов.
Все технико-экономические факторы - субъективные и изменяются во времени. Они зависят от уровня и степени совершенства всех форм организации, техники и технологии буровых работ в совокупности. Эти факторы влияют на выбор конструкции скважин, позволяют ее упростить, однако не являются определяющими при проектировании. Они изменяются в широких пределах и зависят от исполнителей работ.
Таким образом, принципы проектирования конструкций скважин прежде всего должны определяться геологическими факторами.
Простая конструкция (кондуктор и эксплуатационная колонна) не во всех случаях рациональна. В первую очередь это относится к глубоким скважинам (4000 м и более), вскрывающим комплекс разнообразных отложений, в которых возникают различные, иногда диаметрально противоположные по характеру и природе осложнения.
Следовательно, рациональной можно назвать такую конструкцию, которая соответствует геологическим условиям бурения, учитывает назначение скважины и другие, отмеченные выше, факторы и создает условия для бурения интервалов между креплениями в наиболее сжатые сроки. Последнее условие является принципиальным, так как практика буровых работ четко подтверждает, что чем меньше времени затрачивается на бурение интервала ствола между креплениями, тем меньше число и тяжесть возникающих осложнений и ниже стоимость проводки скважины.
Конструкция скважины
Конструкция скважины зависит от целей, геологических условий, глубины, техники бурения, метода разработки месторождения и других факторов.
Определяется глубиной начального и конечного диаметра бурения, числом, Ø и длиной спущенных обсадных колонн, толщиной их стенок, Ø различных участков ствола, углом наклона скважины или отклонением ее от вертикали.
- координаты устья;
- глубина и способ бурения;
- диаметры колонн для каждого интервала, планируемые по показателю планируемого дебита;
- данные геологоразведки конкретного региона и данные геологических разрезов;
- особенности конкретных горных пород, в аспекте методов бурения;
- наличие в пластах жидкостей и их состав;
- назначение и тип скважины;
- профиль;
- интервалы нефтегазоносных пластов;
- способы дальнейшей эксплуатации;
- значения внутрипластового давления;
- показатели давлений для определения гидравлического разрыва (ГРП).
- обсадные колонны,
- интервалы бурения,
- интервалы цементирования,
- устье, стенки и забой скважины,
- продуктивный горизонт и зона перфорации.
Интервал бурения – это часть траектории скважины, сооруженная с помощью долота одного диаметра и преимущественно с применением одной запроектированной технологии бурения.
Интервал цементирования – это интервал, в котором цементируется конкретная обсадная колонна.
Обсадные колонны могут цементироваться до устья (в основном, направление и кондуктор) и «внахлест» с предыдущей (обычно, технические и эксплуатационные).
Для нефтяных скважин величина перекрытия предыдущей колонны – 150 м, для газовых скважин – 500 м.
Обсадные колонны разведочных скважин цементируются обычно на всю длину.
Устье скважины – верхняя, приповерхностная, часть скважины.
Забой скважины – самая нижняя часть скважины, «дно».
Стенки скважины – боковая часть цилиндрической основы скважины.
Продуктивный горизонт – пласт в разрезе, в котором находятся природные ресурсы.
Зона перфорации – часть обсадной колонны в интервале продуктивного пласта, в которой делаются отверстия для эксплуатации.
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Прочность цементного кольца , взаимодействующего с обсадными трубами, зависит от соотношения между деформацией труб и пределом растяжимости тампонажного камня - - обобщенной характеристикой его упругопрочностных свойств. [2]
Рассмотрим прочность эксцентричного цементного кольца в системе обсадная труба - цементное кольцо, нагруженной внутренним давлением. Этому благоприятствует отсутствие сил сцепления на контакте цемента с трубами, смоченными буровым раствором. [3]
Для расчета прочности цементного кольца необходимо правильно оценивать возможность наступления различных предельных механических состояний камня, что требует прежде всего согласованного учета его хрупких и пластических свойств. [4]
Для расчета прочности цементного кольца необходимо иметь тарировочную зависимость между давлением в патрубках и деформацией их внешней поверхности. [6]
Для оценки прочности цементного кольца важно определить ви ] п, напряженного состояния в его точках. Вначале оно близко к равномерному объемному сжатию, что позволяет цементному камню выдерживать довольно большие нагрузки. Со временем ( при / 5) состояние трехосного сжатия становится существенно неравномерным: например для / 13 разница между радиальным ( аг) и тангенциальным ( ае) напряжениями достигает 70 %, что увеличивает опасность разрушения цементного кольца. [7]
Таким образом, прочность цементного кольца может быть связана с предельной деформацией цементного камня обобщенной характеристикой его упругопрочностных свойств. [8]
Вопрос о заметном влиянии прочности цементного кольца на эффективность перфорационных работ поднят нами в 1956 г. С целью выявления поведения цементного камня, твердеющего при различных температурах и давлениях, при кумулятивной и пулевой перфорации автором была проведена специальная работа. [9]
Данные табл. 17 позволяют судить о прочности цементного кольца различной высоты . [10]
В реальной скважине воздействие этих причин на прочность цементного кольца определить очень трудно. [11]
Нами был собран в объединении Татнефть промысловый материал, позволяющий судить о прочности цементного кольца между интервалами перфорации. При этом были отобраны те материалы, где имелись надежные данные о перепаде давления, воспринимаемого цементным кольцом, и его целостности. [12]
Расчеты по формулам (8.8) - (8.13) убеждают, что решающее значение для прочности цементного кольца скважины имеет деформативность тампо-нажного камня, что позволяет наметить пути модификации механических свойств тампонажных материалов. [13]
С этой целью нами был собран и проанализирован имеющийся на Ромашкинском месторождении материал, позволяющий судить о прочности цементного кольца между двумя интервалами перфорации. [14]
Поэтому для снижения отрицательных последствий ГРП необходимо оценить герметичность затрубного пространства с помощью геофизических методов, а также сопоставить прочность цементного кольца выше и ниже интервала перфорации с прочностью горных пород, подвергаемых гидроразрыву. Очевидно, что в некоторых случаях необходимо откладывать проведение операций на более поздний срок с тем, чтобы камень набрал необходимую прочность, или при первичном цементировании использовать активированные тампонажные материалы с высокой скоростью твердения. [15]
Читайте также: