Что такое обсадная колонна в водяной скважине

Обновлено: 02.07.2024

Как понять, что вы выбрали верные обсадные колонны скважин?

Качественное водоснабжение необходимо каждой семье, решившей поселиться в загородном особняке. Однако это невозможно для владельцев многих участков. Значительное расстояние до центрального трубопровода исключает подсоединение к магистральным сетям. Следовательно, собственникам приходится искать альтернативные пути. Одним из оптимальных решений считается артезианский источник. Бурится подобная шахта на большой глубине до грунтовых водоносных слоев. Залегают такие слои между плотными водонепроницаемыми пластами. Подняться воде помогают обсадные колонны скважин Различают два вида таких вод:

Именно напорные слои называются артезианскими. Происходит оно от французского региона Артуа. Именно там появились еще в двенадцатом столетии первые фонтанирующие колодцы.

Глубина залегания

Перед бурильными работами в обязательном порядке выполняется геолого-геодезическая разведка участка. Она необходима для изучения структуры грунта и точного определения места залегания водоносного бассейна. Глубина расположения таких вод разнится. Варьируется она в диапазоне 100-1000. Однако чаще всего в быту встречаются фонтанирующие колодцы с глубиной 150-200 м. Прежде чем попасть в такой бассейн вода проходит многоэтапный процесс фильтрации. Следовательно, отличается она своей чистотой и подходит для питья. Она находится в окружении разных горных пород:

Гравия;
Доломита;
Песка;
Известняка.

Водоупорные слои образуют давление. Поэтому сразу по достижению бассейна, начинается фонтанирование.

Качество воды

Преимущества

Данный способ водоснабжения после того как будут установлены обсадные колонны скважин, имеет ряд плюсов. Важнейшим из них считается длительный эксплуатационный срок. На протяжении многих десятилетий домовладелец будет иметь бесперебойное водоснабжение. Климатические изменения или время года на такую инженерно-коммуникационную систему не действуют. Такие слои не загрязняются атмосферными осадками. Производительность инженерного сооружения варьируется в диапазоне 5-20 м3/час. Этих объемов хватит на несколько хозяйств. Следовательно, многие соседи объединяют бюджет, чтобы соорудить общую систему.

Нюансы сооружения

Прежде чем обустраивать конструкцию, необходимо пробурить шахту. Для этой задачи используется тяжелая техника. Обходятся такие работы сравнительно дорого. Дополнительно нужно позаботиться о качественном обустройстве, установке кессона и другого необходимого оборудования. Это значительно увеличивает затраты. Недопустимо принимать воду, насыщенную солями. Она негативно воздействует на человеческое здоровье. В подобных случаях используются специальные водоочистные фильтры. На некоторых участках встречаются особо прочные грунтовые слои. Бурильные работы в таких местах занимает недели. В редких случаях работы продолжаются месяцами. Также собственнику придется заранее позаботиться о получении необходимой лицензионной документации, если предназначение выходит за рамки бытового.

Процесс бурения

Эксплуатационный срок безнапорных бассейнов водоснабжения редко превышает 7 лет. Артезианский аналог служит домовладельцам 40-50 лет. Кроме этого неглубокие шахты часто заливаются и становятся непригодными. Периодически происходит их заиливание, после чего необходимо выполнить очистку. Эксплуатационный срок безнапорного известнякового источника варьируется в диапазоне 20-30 лет. Возможно продление срока службы путем монтажа двухтрубного варианта.

Сроки и стоимость

На бурение артезианских систем в среднем уходит до одной недели. Однако в зависимости от особенностей грунта, рельефа и других факторов, процесс может растянутся или сократиться. Следовательно, продолжительность работ рассчитывается индивидуально, также как и параметры будущей конструкции. Инженерные сооружения на известняк обходятся дороже песчаных аналогов. Здесь решающим фактором считается глубина залегания подземного бассейна. Безнапорные слои находятся ближе к поверхности. Поэтому их бурение обходится сравнительно дешевле. Однако насколько затратными бы не считался артезианский источник, он постепенно окупится. Прежде всего это касается долговечности данной инженерной коммуникации.

Аренда тяжелых буровых установок, используемых для сооружения артезианской конструкции, обходится дорого. Кроме этого необходимо позаботиться о соответствующем диаметре обсадной колонны скважин. Труб в такой шахте должно быть больше. Обустройство выполняется с использованием качественных стройматериалов, имеющих длительный эксплуатационный срок. В некоторых случаях дополнительно требуется затрубная цементация. Все эти факторы имеют воздействие на окончательную цену. Хотя, экономить на такой коммуникации нельзя. Качественное, бесперебойное водоснабжение с хорошим дебетом компенсирует все траты хозяев.

Конструкционные элементы

Бурение является первым этапом сооружения подобных коммуникаций. Следующая фаза заключается в обустройстве и оснащении необходимым оборудованием. Выделяют несколько общих элементов, из которых состоят данные конструкции:

Обсадные колонны скважин;
Забойный фильтр.

Сборка выполняется на основе резьбовых соединений. Сварочные аппараты в сборке обычно не используются.

Обсадные колонны скважин

Металлические образцы

Металлические изделия классифицируются на следующие виды:

Чугунные;
Из нержавейки;
Оцинкованные;
Эмалированные;
Стальные.

Асбестоцементные изделия

Сравнительно недорогими являются асбестоцементные аналоги. Эксплуатационный срок асбестоцементной колонны скважин достигает 65 лет. Коррозия на поверхностях такого трубопровода не развивается. Их всегда можно найти в продаже. Однако для артезианских источников подобный вариант не пригодится. Монтаж отличается сложностью. Без спецтехники в этом деле не обойтись. Материал отличается своей хрупкостью. Следовательно, во время установки нужно избегать механических ударов. Это касается и процесса транспортировку. После завершения установки, стыки остаются негерметичными. Хозяевам придется регулярно обслуживать такую коммуникацию и следить за колоннами.

Пластиковые аналоги

Альтернативными и сравнительно новыми материалами изготовления обсадных труб являются:

Пластик;
Полипропилен;
Поливинилхлорид;
Полиэтилен НД.

Изделия из перечисленных материалов постепенно вытесняют бетонные и металлические аналоги. Обусловлено это рядом преимуществ, которыми обладают подобные изделия. Это увеличенный эксплуатационный срок и устойчивость перед воздействием различных агрессивных факторов и химических веществ. Очаги коррозии на таких материалах не образуются. А легкий вес позволяет легко транспортировать и собрать изделия на месте. Тяжелая спецтехника для этого не требуется. Современные технологии позволяют достичь абсолютной герметичности в местах стыков

Обсадные трубы для скважин на воду: обзор конструкций, размеры, характеристики и установка

Обсадная труба является важной деталью во время обустройства автономной системы водоснабжения. Ее применяют, чтобы укрепить стенки гидротехнического сооружения, увеличить их срок эксплуатации, повысить качество получаемой воды.

Обсадные трубы применяют для скважин, через которые добывают воду из недр Земли. Но прежде, чем выбрать такие системы, необходимо разобраться с материалами, из которых их изготавливают, определить размер для монтажа.

По бурению скважин применяют обсадные трубы.

Определение и назначение обсадной трубы

Обсадной называют специальную трубу, которая имеет кожух с армированием. Она используется, чтобы укреплять внутренние стены скважины. Часто глубокая конструкция предполагает использование и установку нескольких функциональных деталей, которые между собой герметично закрепляются. Получается 1 обсадка по всей длине скважины.

Толщина стенок такой колонны зависит от используемого материала, а также от типа гидротехнического сооружения, где она будет вмонтирована.

У бетонных и металлических изделий диаметр, толщина стен намного больше, чем размеры пластиковых. На 1 конце располагается муфта. Она применяется, чтобы выполнять герметичное соединение 2 деталей. На второй части располагается кольцо, которое надежно защищает резьбу и предотвращает любые ее поломки.

Обсадные конструкции для скважин обладают следующими габаритами:

Длина: минимум 3, максимум 13 м, при этом классическим вариантом является 8 м.
Толщина стенок: минимум 0,5, максимум 1,6 см, но универсальным вариантом считается 1,2 см. Изделия бывают толстостенными и тонкостенными.
Диаметр внутренний: минимум 6,5, максимум 42,5 см.
Диаметр наружный: минимум 8, максимум 45 м.

Обсадную трубу применяют для укрепления стенок скважины.

Дополнительно для труб из металла пишется категория прочности.

Обсадные колонны, используемые в скважинах, должны выполнять следующие задачи:

Поддерживать целостность всей конструкции во время ее срока службы. Колонны должны быть прочными, устойчивыми к деформациям, сдвигам грунта, различным повреждениям.
Поддерживать полную герметичность, чтобы предотвращать попадание вод из грунта внутрь конструкции и не допускать проникновения грязи в источник.
Сдерживать питьевую воду из прослоек в обсадке.
Защищать конструкцию от повышенного грунтового давления.
Защищать насос и прочее оборудование внутри колоны от различной грязи.

Чтобы герметизация была максимальной, специалисты советуют выбирать изделия с типом соединения в виде резьбы.

Разновидности труб для обсадки скважин

Качество скважины во многом зависит и от материалов, которые используются для производства таких конструкций.

Применяют следующие варианты: пластик, древесина, металлы, асбестоцемент. Сложно однозначно определить, какие трубы буду лучшими для обустройства скважины. Выбор такой детали зависит от технических характеристик, климатических условий, производительности, диаметра точки забора воды, параметров насоса и прочего оборудования. Все это влияет на требования к обсадным трубам.

Обсадные трубы из металла

Трубы для колонны обсадки могут быть выполнены из следующих материалов:

чугун;
сталь;
нержавеющая сталь;
оцинкованное покрытие;
эмалированное покрытие.

Стальные изделия являются самыми востребованными. Это наиболее практичный вариант для создания колонны.

Изделия соответствуют всем требованиям и условиям, которые предъявляются к такому элементу конструкции. Стальные трубы используют в артезианских скважинах, когда происходит бурение через песчаные либо известняковые почвы.

Трубы из металла считаются самыми практичными.

К преимуществам стальных обсадных систем относится следующее:

Повышенная устойчивость к износу, деформациям, повреждениям. Изделие обладает высокой прочностью.
Наличие соединения посредством резьбы, чтобы герметичность конструкции была максимальной.
Срок службы продолжительный. Он составляет 50 лет для изделий, у которых стенки в толщину по 0,6 см.
Наличие возможности очищать скважину бурильным оборудованием, если дно заиливается.
Подача воды для питья без сбоев в течение всего периода эксплуатации оборудования.

Но вместе с тем необходимо помнить и о недостатках стальных обсадных конструкций, это:

Возможность возникновения ржавчины и соответствующего осадка в воде.
Сложность в самостоятельном осуществлении монтажа из-за того, что у толстостенных изделий вес большой.
Учет затрат на расходные материалы.

Трубы с эмалированной поверхностью тоже являются склонными к ржавчине, которая возникает, если эмаль повреждается либо само изделие деформируется. У оцинкованных труб срок эксплуатации длительный, но они часто загрязняют источник воды оксидом цинка.

Обсадные трубы из асбестоцемента

Изделия из асбестоцемента активно применяются для создания различных гидротехнических сооружений благодаря их низкой стоимости, стойкости к агрессивному влиянию химических соединений.

К преимуществам таких обсадных систем относится следующее:

устойчивость к возникновению ржавчины;
небольшая цена, доступность;
безопасность;
практичность;
долгий срок применения – до 65 лет.

Трубы из асбестоцемента применяются в самых разных областях строительства.

Несмотря на то что асбестоцементные трубы для обсадки обладают множеством достоинств, необходимо учитывать и их ограничения:

Монтаж своими руками осуществлять сложно. Требуется дорогое оборудование подъемного типа.
Материал является хрупким.
Отсутствует резьба для фиксации изделий. Их соединять придется посредством стыка. А такой метод не может гарантировать полную герметизацию всей конструкции.
Сложно чистить и обслуживать детали. Бетонное основание является пористым, из-за чего на нем накапливается много грязи. Чистить поверхности стен разрешается только после полного осушения источника воды.

Запрещено использовать асбестоцемент для артезианских скважин, которые проходят в почве известнякового типа.

Обсадные трубы из пластика

Обсадные трубы из пластика стали конкурентами традиционным изделиям из бетона и стали. Их делают из ПВХ, полиэтилена НД и полипропилена.

Пластиковые обсадные трубы обладают следующими положительными характеристиками:

долгий срок эксплуатации материала;
устойчивость к негативному влиянию солей и прочих химических соединений;
устойчивость к появлению ржавчины;
простота установки конструкции, так что каждый сможет выполнить это собственноручно;
высокая герметизация конструкции за счет использования соединения в виде резьбы;
малый вес деталей;
невысокая стоимость, доступность.

В пластиковых обсадных трубах вода для питья из скважины не будет менять свой химический состав. Кроме того, в ней не развивается патогенная микрофлора.

Но необходимо помнить, что такие обсадные трубы используют для обустройства скважины в почвах песчаного типа и при этом их глубина не должна быть больше 55 м. Еще такие пластиковые конструкции подойдут для колонн с фильтрованием.

Пластиковые трубы наиболее распространенный вариант при бурении скважин.

Что касается недостатков подобных труб для обсадки, то они склонны к повреждениям, деформациям и восприимчивости к низкой температуре.

Расчет диаметра трубы для обсадки

От того, насколько правильно подобраны трубы с соответствующим диаметром, зависит эффективность работы всей скважины и ее производительность. Чем больше размеры обсадной колонны, тем выше дебит источника воды.

Для этого вычисляют затраты жидкости при максимальных нагрузках. Нормы ее расхода составляет за час около 0,7 куб. м. Она может применяться для бытовых и хозяйственных целей.

Во время вычисления требуемого диаметра обсадной трубы учитывают размер, тип и производительность насоса и подключаемого к нему оборудования. Например, если затраты составляют 4 куб. м в единицу времени, то рекомендуется использовать оборудование, у которого диаметр 80 мм. Этот показатель максимально допустимый.

К показателю диаметра, который есть у оборудования с насосом, необходимо прибавлять еще 0,5 см. Это дистанция, которая должна быть от поверхности насоса до самой обсадной трубы. Также требуется добавить еще 0,5 см, что представляет собой саму толщину стен обсадки.

Чтобы определить внутренний диаметр обсадной трубы, необходимо использовать как раз такую формулу. Например, если насос составляет 9 см, то к нему нужно добавить еще 1 см. Получается 10 см (100 мм). Но при этом, учитывая размер стенок (0,5 см), диаметр трубы будет 110 мм, т. к. необходимо прибавить 10 мм.

Обсадные детали производятся по 8,9, 10,8, 11,4, 12,7, 13,3 см.

Устройство обсадки для скважины

Колонна обсадки для гидротехнического сооружения отличается соответствующим строением.

Она включает следующие детали:

Фильтр в начале. Он очищает питьевую воду от песчаных и глинистых включений. Для его создания применяют проволоку либо сетку из нержавеющего материала.
Фильтр на дне. Он выполнен из гравия. Предназначен защищать точку забора жидкости от грунтовых вод и грязи, которая может попадать в питьевую воду из более низких прослоек.
Герметичный оголовок. Он защищает скважину от негативного влияния наружных факторов окружающей среды.

Большое количество труб, которые представлены на строительном рынке, позволяет выбрать максимально подходящий вариант, который будет обеспечивать долгий период эксплуатации скважины.

Скважины на воду: обсадная колонна – что это и зачем нужно

Обсадная колонна один из важнейших элементов водозаборной скважины. Она предназначена для защиты ствола скважины от обрушения стенок. Кроме этого колонна может выполнять вспомогательные функции в процессе бурения (защита инструмента от блокировки в результате обвала породы). Иногда на обсадную колонную возлагают дополнительную функциональную нагрузку и в процессе эксплуатации. Например, используют ее для заземления (что не очень хорошо, но это тема для отдельной публикации). В этой статье подробно рассмотрим в формате ликбеза ключевые вопросы, связанные с обсадной колонной.

Из каких материалов можно сделать обсадную колонну водяной скважины?

Классическим решением является изготовление обсадной колонны из стальных труб. При этом сталь может быть как черная, так и высоколегированная. Кроме этого применяют стальные трубы с цинковым защитным покрытием (хотя тут есть ряд слабых мест). Имеют место, и варианты комбинации стали с пластиком (пнд или нпвх наносятся на сталь в качестве защитного покрытия).

Скважина на воду со стальной обсадной колонной в режиме прокачки. Скважина на воду со стальной обсадной колонной в режиме прокачки.

В последние годы активно стали использовать для создания обсадных колонн скважин на воду пластики (ПНД и нПВХ). Эти материалы обладают достаточной прочностью и пластичностью. При этом они инертны при контакте с водой (хотя в отношении нПВХ труб изготовленных из пластика на основе соединений хлора есть определенные сомнения).

Скважина на воду с пластиковой обсадной колонной (нПВХ диаметром 165 мм) Скважина на воду с пластиковой обсадной колонной (нПВХ диаметром 165 мм)

В качестве экстравагантных бюджетных решений встречаются варианты обсадных колонн из:

ПВХ труб (канализационных);
Асбестоцементных труб.

Обсадные колонны из асбестоцементных и канализационных труб не очень удачное решение. И сам материал вызывает больше сомнения с точки зрения безопасности. И имеет место уязвимость в виде не очень надежного соединения этих труб. Асбестоцементные трубы соединяют «в стык» с помощью муфт. Канализационные соединяют «в натяг». Оба варианта соединений неудобны и при монтаже/демонтаже колонны и не особо устойчивы к подвижкам грунтов.

Как соединяют трубы в обсадную колонну водяной скважины?

Здесь обсудим два варианта профессионального соединения обсадных труб в колонну:

На резьбе;
На сварном соединении.

Варианты крепления асбестоцементных и канализационных труб обсудили выше. Возвращаться к ним нет смысла.

Резьбовое соединение на нПВХ трубе. Резьбовое соединение на нПВХ трубе.

Резьбовое соединение обсадных труб скважин на воду наиболее удобный вариант. Это соединение разъёмное. Значит, не будет затруднений при монтаже и демонтаже колонны. Используется такое соединение для стальных труб (обычно до диаметра 219 мм) и для пластиковых труб (по нашим данных до диаметра 225 мм, хотя возможно есть и варианты обсадки с большим диаметром).

Сварное соединение труб большого диаметра в обсадную колонну водозаборной скважины Сварное соединение труб большого диаметра в обсадную колонну водозаборной скважины

Сварное соединение обсадных труб применяется в основном для стальной обсадки диаметром больше 219 мм. Так же сварку используют для монтажа колонн из оцинкованных труб малых диаметров. Правда, из-за разрушения защитного слоя в результате проведения сварочных работ с эксплуатацией этих труб могут возникать трудности (но это тема для отдельной статьи).

Теоретически имеется возможность сваривания обсадных ПНД труб. Правда, на практике с такими решениями встречаться не приходилось.

Ключевой недостаток сварного соединения – его неразъемность. В результате увеличивается трудоемкость с демонтажем колонны (в случае ремонта или неудачной установки колонны).

Конструкции обсадных колонн водозаборных скважин.

В самом общем случае обсадные колонны по конструкции можно разделить по способу организации участка притока воды в ствол колонны на:

Фильтровые;
Бесфильтровые.

Фильтровые обсадные колонны в основном используют для создания скважин на пески и песчаники. Можно также ставить такие колонны при создании скважин на мягкие (подвижные) известняки (например, доломиты). Правда делать такие скважины имеет смысл лишь там, где получить воду с других водоносов нет возможности.

Варианты фильтровальных участков на базе пластиковых труб. Слева на право: с сеткой нержавейкой, щелевой, с ЭФВП фильтрующим элементом. Варианты фильтровальных участков на базе пластиковых труб. Слева на право: с сеткой нержавейкой, щелевой, с ЭФВП фильтрующим элементом.

Бесфильтровые колонны используют при создании скважин на песок с забором воды из каверны и для скважин на известняк. Скважины на каверну предполагают, создание в водоносном слое ниши из которой вода с помощью насоса поднимается на поверхность.

Второй принцип классификации обсадных колонн – количество труб используемых в конструкции. По этому признаку колонны делят на:

однотрубные (в основном используют для создания скважин на песок);
многотрубные.

В однотрубных конструкциях колонна собирается из труб одного диаметра.

Многотрубные колонны предполагают использование труб разных диаметров. При этом соединение труб разных диаметров между собой может быть реализовано разными способами. Например, трубы можно соединить впотай с развальцовкой, трубу меньшего диаметра можно поставить на пакер. Так же используют вариант вывода всех обсадных труб на уровень земли. Последний вариант обычно используют, в случае если обсадную колонну собирают из стальных и пластиковых труб. При этом пластиковую колонну выводят до уровня земли.

Двухтрубная обсадная колонна. Внешняя обсадка сталь диаметром 159 мм. Внутренняя обсадка нПВХ диаметром 125 мм. Двухтрубная обсадная колонна. Внешняя обсадка сталь диаметром 159 мм. Внутренняя обсадка нПВХ диаметром 125 мм.

Скважины без обсадной колонны – такое может быть?

Да. В случае если до водоносного слоя ствол скважины сформирован в твердых породах неподверженных разрушения, можно обойтись без обсадной колонны. Так же иногда для частного использования делают скважины небольшой глубине без обсадных колонн, например в плотных глинах. Правда такие скважины в основном рассчитаны на один сезон и имеет место риск блокировки насосного оборудования в них.

Какие еще колонны могут быть в скважине

Кроме обсадной колонны в скважине выделяют еще:

Водоподъемную колонну – это соединенные вместе трубы, идущие от насоса по которым осуществляется подача воды из скважины.

Кроме этого в качестве самостоятельного сооружения в составе скважины можно рассматривать и кондуктор. Кондуктором называют вспомогательную обсадную колонну, которая служит для фиксации подвижных пород в ходе буровых работ. Хотя обычно кондуктор рассматривают как часть обсадной колонны.

Обсадная колонна (труба)

Обсадная колонна - это труба, применяемая в скважинах для изоляции ствола скважины от пластовых флюидов и укрепления стенок ствола скважины.

Обсадные трубы, применяемые при бурении нефтяных и газовых скважин, чаще всего изготовляются из стали с двумя нарезанными концами и навинченной муфтой на одном конце (иногда безмуфтовые c раструбным концом).
Резьба труб выполняется конического, треугольного или специального трапецеидального профиля.
Для создания герметичности при высоких давлениях нефти и газа (более 30 МПa) применяются соединения с уплотнительными элементами.

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.

Элементы оснастки низа обсадной колонны

В конструкцию низа обсадных колонн входит технологическая оснастка для успешного спуска обсадных колонн и цементирования скважин, разобщения пластов и эксплуатации скважин.

крепление стенок скважины после бурения,
перекрытие и изоляция друг от друга нефтеносных, газоносных, водоносных пластов и пропластков.

Элементы низа обсадной колонны:

Переводники для перехода с замковой резьбы на резьбу обсадных труб предназначены для соединения колонны бурильных и обсадных труб. Представляют собой сочетание муфтового замка с ниппельным концом обсадной трубы.
Направляющие пробки, предназначенные для правильного направления спускаемой обсадной колонны по стволу скважины, изготавливают из серого чугуна. Применяют бетонную направляющую пробку ПБН, состоящую из металлического корпуса и бетонного наконечника.
Цементирующие пробки - для продавки и разделения тампонажного раствора от бурового и продавочной жидкости при цементировании обсадных колонн нефтяных и газовых скважин;
Упорное кольцо (кольцо «стоп»), изготовляемое из серого чугуна, предназначено для установки цементировочной пробки на заданной глубине и получения четкого сигнала об окончании продавки цементного раствора.
Башмак, предназначен для придания жесткости низу обсадной колонны, для направления труб по стволу скважины и защиты от повреждения при спуске. Представляет собой толстостенный стальной патрубок.
Обратный клапан применяют для облегчения спуска колонны обсадных труб.
Скребки - удаляют в процессе спуска и подъема обсадной колонны глинистые отложения со стенок скважины перед цементированием. Бывают пружинные, тросовые, корончатые;

Рис. 1. Башмачные направляющие пробки: а - деревянная; б - бетонная; в - чугунная; г - стальная - паук; 1 - башмак/

Башмак.
Существует 2 типа башмака:
- БП - с направляющей чугунной пробкой, поставляемый свинченным с направляющей пробкой.
- Б - с фаской без направляющей пробки (короткий патрубок с боковыми отверстиями).
Башмак колонны устанавливается на первой трубе для предупреждения смятия торца нижней трубы обсадной колонны при спуске в скважину и представляет собой толстую короткую (0,5 м) трубу.
Наружный диаметр башмака равен диаметру муфты, а внутренний Ø - внутреннему Ø обсадной трубы.
На башмаках клеймением наносят маркировку с указанием товарного знака завода - изготовителя, условного обозначения башмака, порядкового номера и даты выпуска.

Пробка.
Башмачная направляющая пробка крепится к башмаку обсадной колонны и служит направляющей при ее спуске.
Без направляющей пробки башмак колонны при спуске срезает со стенок скважины глинистую корку и породу.
В результате загрязняется ствол скважины и закупоривается нижняя часть колонны.
Из-за образования патронных сальников или невозможности продавить промывочную жидкость обсадную колонну нередко приходится поднимать из скважины.
Применяют несколько типов направляющих пробок: деревянные, бетонные и чугунные (рис. 1).
Деревянные пробки бывают 2 видов: крестообразные, изготовляемые из 8. 10 см сосновых досок на гвоздях; точеные - из дерева крепких пород (Рис. 1 а).
Бетонные пробки отливают в специальной форме, смесь прочно прихватывается к башмаку (Рис. 1 б).
Такие пробки легко разбуриваются.
Чугунные пробки имеют 1 центральное и 2 боковых отверстия (Рис. 1 в).
В башмаке они крепятся на резьбе.
Чугунные пробки обладают высокой механической прочностью и в то же время сравнительно легко разбуриваются.
Башмачный патрубок с отверстиями используют, когда существует опасность забивания промывочных отверстий направляющей насадки.

Иногда при спуске эксплуатационных колонн или хвостовиков вместо башмака с направляющей пробкой обсадная колонна заканчивается «пауком» (Рис. 1 г).

Рис. 2. Тарельчатый клапан: 1 - стержень; 2 - пружина; 3 - седло клапана; 4 - тарелка

Обратный клапан.

Функции:
- для облегчения спуска колонны обсадных труб
- предотвращают заполнение обсадной колонны буровым раствором при спуске ее в скважину, что в конечном счете уменьшает нагрузку на вышку;
- препятствуют обратному перетоку цементного раствора, из кольцевого, заколонного пространства в обсадную колонну.
- для непрерывного наполнения спускаемой колонны промывочной жидкостью,
- способствует частичной промывке и очищению заколонного пространства скважины.
Наиболее простой и распространенный тарельчатый клапан (рис. 2) состоит из седла клапана 3, ввинчиваемого в муфту, тарелки 4, стержня 1 и пружины 2.
Пружину затягивают при помощи гайки и контргайки.

Рис. 3. Обратный дроссельный клапан: I - корпус; 2 - нажимное кольцо; 3 - разрезная шайба; 4 - резиновая диафрагма; 5 - упорное кольцо; 6 - шар; 7 - ограничитель; 8 - эластичная мембрана; 9 - дроссель/

Используются также шаровые и дроссельные обратные клапаны (рис. 3).
Обратные клапаны устанавливаются на расстоянии 2. 12 м от башмака.
При спуске обсадных колонн значительной длины или хвостовиков устанавливаются два обратных клапана на расстоянии 8. 12 м друг от друга.
В скважинах с возможными газопроявлениями обратные клапаны устанавливают вне зависимости от глубины спуска колонны во избежание газового выброса через колонну в процессе ее спуска и цементирования.
Обратный клапан перед спуском в скважину опрессовывают на давление, в 1,5 раза превышающее его рабочее давление.

Упорное кольцо
Так как обсадную колонну с обратным клапаном спускают порожней, то периодически (через 100. 200 м) следует доливать ее буровым раствором.
Если этого не делать, наружное давление может достигнуть критической величины, угрожающей или смятию колонны, или прорыву обратного клапана.
Упорное кольцо(кольцо-стоп) устанавливается для четкого фиксирования окончания процесса цементирования над обратным клапаном (на расстоянии 6. 12 м).
Упорное кольцо изготавливается из чугуна в виде шайбы толщиной 12. 15 мм; диаметр отверстия делается на 60-75 мм меньше наружного Ø.
В некоторых случаях упорное кольцо имеет не 1 отверстие, а 2 или 4.

Кольца жесткости
Кольца жесткости служат для усиления отдельных интервалов обсадной колонны.
Их рекомендуется устанавливать на кондукторы и промежуточные колонны.
Для усиления нижней части обсадной колонны и повышения прочности соединения на нижние 4. 5 труб одеваются короткие (100. 200 мм) патрубки и закрепляются электросваркой. Изготавливаются они из обсадных труб следующего за данной обсадной колонной размера.

Рис. 4. Турбулизатор
Турбулизатор
Турбулизаторы способствуют лучшему замещению бурового раствора цементным в процессе цементирования обсадных колонн.
Турбулизатор (рис. 4) состоит из корпуса 1, неподвижно закрепляемого на обсадной трубе, упругими (обычно резиновыми) лопастями 2, наклоненными под углом 30. 50° к образующей оси. Лопасти изменяют направление восходящего потока промывочной жидкости и цементного раствора, способствуют образованию местных вихрей и разрушению структуры в застойных зонах. Для крепления на обсадной трубе служат спиральный клин 3.
Турбулизаторы целесообразно устанавливать в интервалах недостаточно хорошего центрирования колонны со сложной конфигурацией сечения ствола скважины, а также на участках с не очень большими кавернами.

Рис. 5. Центрирующий фонарь (центратор): 1 — обсадная труба; 2 — кольцо; 3 — отверстия для сварки; 4 — планки; 5 — упорное кольцо
Центраторы
Центрирующие фонари (центраторы) значительно улучшают вытеснение бурового раствора. Если обсадная колонна не отцентрирована в скважине, то цементный раствор не вытесняет буровой по всей площади кольца, а оставляет застойные зоны бурового раствора. Центрирующий фонарь (центратор) представляет собой устройство, центрирующее обсадную колонну в скважине, способствуя, таким образом, образованию более равномерного цементного кольца вокруг колонны.
Применяют центрирующие фонари (центраторы) двух видов: пружинные разборные (рис. 5) и жесткие неразборные.
Число фонарей на спускаемой обсадной колонне в каждом конкретном случае определяют мощностью интервала, в котором необходимо надежно разобщить пласты. Должно быть не менее двух направляющих фонаря над продуктивным горизонтом и столько же под ним. Размещать фонари следует равномерно в местах, где кавернограмма показывает отсутствие увеличения ствола скважины.

Рис. 6. Скребок
Скребки (рис. 6) применяют для удаления со стенок скважины фильтрационной глинистой корки при спуске обсадной колонны.
Их устанавливают на тех же участках обсадной колонны, что и центрирующие фонари (центраторы).
Наибольший эффект получается при совместном применении скребков и центраторов.

Читайте также: