Скважина в потай что это

Обновлено: 08.05.2024

Конструкция скважины

Скважина – это пробуренное отверстие в земле, имеющее значительную глубину при небольшом диаметре. Начало скважины называется устьем, дно – забоем, а боковые поверхности – стенками.

На рисунке показан разрез скважины.

2 – стенки скважины

6 – обсадная колонна

7 – эксплуатационная колонна

Здесь показан профиль ствола скважины, на рисунке «а« на каждом ряде обсадных колонн пишется диаметр (мм.), на рисунке «б« указана глубина (м.) установки колонн, интервал подъема цементного раствора обозначается штриховкой.

Основные характеристики скважины, это глубина, диаметр, направление. Глубина скважин зависит от назначения и колеблется от нескольких метров до нескольких километров. Диаметр скважины задается диаметром породоразрушающего инструмента – долота. Направление скважины может быть вертикальным, горизонтальным, иметь любой угол и искривление, также бывают скважины – восстающие, то есть направленные вверх (бурятся из подземных выработок).

Конструкция скважины предусматривает крепление стенок с помощью, так называемых обсадных труб. Обсадные трубы составляются в обсадные колонны и спускаются в скважину. Первая обсадная колонна, спускаемая в скважину, имеет максимальный диаметр и называется – направлением, предохраняет устье скважин от размыва грунта циркулирующим буровым раствором, её длина составляет – 5 м., а диаметр – 527 мм. Следующая колонна – кондуктор, служит для перекрытия неустойчивых верхних пород и водоносных горизонтов. При бурении скважин в условиях многолетней мерзлоты направление и кондуктор выбирают с учетом будущего растепления пород. Для предотвращения и устранения осложнений при бурении, спускают несколько промежуточных колонн. Последняя колонна, предназначаемая для работы в продуктивном горизонте, называется экcплуатационной. При подсчете числа колонн, спущенных в скважину, направление и кондуктор не учитываются. Низ всех спускаемых колонн, заканчивается короткой утолщенной трубой, называемой башмаком.При больших глубинах бурения возникает необходимость спустить колонну перекрывающую определенный интервал без выхода к устью скважины. Такая колонна называется хвостовиком или потайной колонной.

Способ крепления скважины потайной колонной с фильтром

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности для использования при строительстве скважин и спуске колонн с фильтром в стволы скважин ниже башмака эксплуатационных колонн и при ремонте скважин со спуском потайных колонн с фильтром во вторые стволы скважин. На несущей колонне спускают в необходимый интервал ствола скважины и эксплуатационной колонны потайную колонну, пакеры, фильтр, под которым устанавливают герметизатор для герметизации трубного пространства, расположенный над башмаком потайной колонны, устройство для цементирования, совмещенное с пакерным узлом, расположенным в открытом стволе скважины, и управляющую муфту. На внешней поверхности потайной колонны устанавливают разъединитель, соединяя нижнюю муфту разъединителя с держателем потайной колонны, а верхнюю муфту с несущими трубами, держатель, причем располагают его в верхней части потайной колонны, а пакер устанавливают под держателем. На верхней муфте разъединителя устанавливают подвесную пробку для обеспечения герметичности при проведении промывки во время спуска и цементирования потайной колонны между верхней муфтой и нижней муфтой разъединителя устанавливают уплотнитель, а под ним установлен в гнезде шар для обеспечения расхаживания и проворота спускаемой колонны в процессе спуска в горизонтальном участке скважины. Повышается надежность и обеспечивается регулируемость рабочего процесса крепления скважины потайной колонной с фильтром. 9 ил.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, используется при строительстве скважин и спуске колонн с фильтром в стволы скважин ниже башмака эксплуатационных колонн и при ремонте скважин со спуском потайных колонн с фильтром во вторые стволы скважин.

Известен способ крепления скважин потайными колоннами и устройство для его осуществления (авторское свидетельство SU №1819986, МПК Е21В 33/14, опубл. 07.06.1993), при котором, для предотвращения возникновения межпластовых перетоков, за счет улучшения герметизации, промывку осуществляют за пакером при обратной циркуляции, с одновременным созданием избыточного давления на пласт, а герметизацию межколонного пространства производят в конце процесса отверждения цементного раствора.

Недостатком способа является то, что осуществление крепления потайными колоннами возможно при использовании пакера, снабженного подвижной втулкой, при этом возникает трудность вращения нажимной втулки, перекрывающей циркуляционные отверстия, и приведения в действие пакера, ввиду предварительного отворота бурильных труб после подвески потайной колонны на клиньях якоря, что затруднительно сделать в скважинных условиях. Также для приведения в действие якоря, на его клинья воздействует поршень маленькой площади. При этой конструкции якоря и при любых рабочих давлениях осевое усилие поршня недостаточно, чтобы толкать клинья с зубцами в зазор между конусом и внутренней стенкой обсадной колонны и внедриться в металл труб колонны. Особенно трудно это сделать в скважине с большими зенитными углами при значительных радиальных усилиях от веса колонны.

Способ крепления скважины потайной колонной с фильтром

Известен способ крепления скважин потайными колоннами и устройство для его осуществления (авторское свидетельство SU №1819986, МПК E21B 33/14, опубл. 07.06.1993), при котором, для предотвращения возникновения межпластовых перетоков, за счет улучшения герметизации, промывку осуществляют за пакером при обратной циркуляции, с одновременным созданием избыточного давления на пласт, а герметизацию межколонного пространства производят в конце процесса отверждения цементного раствора.

Недостатком способа является то, что осуществление крепления потайными колоннами возможно при использовании пакера, снабженного подвижной втулкой, при этом возникает трудность вращения нажимной втулки, перекрывающей циркуляционные отверстия, и приведения в действие пакера, ввиду предварительного отворота бурильных труб после подвески потайной колонны на клиньях якоря, что затруднительно сделать в скважинных условиях. Также, для приведения в действие якоря, на его клинья воздействует поршень маленькой площади. При этой конструкции якоря и при любых рабочих давлениях осевое усилие поршня недостаточно, чтобы толкать клинья с зубцами в зазор между конусом и внутренней стенкой обсадной колонны и внедриться в металл труб колонны. Особенно трудно это сделать в скважине с большими зенитными углами при значительных радиальных усилиях от веса колонны.

Наиболее близким к настоящему изобретению является способ крепления скважины потайной колонной (патент РФ №2370632, МПК E21B 33/14, опубл. 20.10.2009), при котором технический эффект достигается герметизацией спускаемой колонны после спуска и промывки скважины и управлением всех элементов технологической оснастки с помощью подъема давления в замкнутой полости потайной и несущей колонны, а также совмещением на одной колонне нескольких элементов технологической оснастки, выполняющих различные функции, и их поэтапное приведение в действие.

Основным недостатком данного решения является то, что способ используется при проведении работ по креплению колонн меньшего диаметра во вторых стволах скважин и при спуске колонн ниже башмака эксплуатационной колонны, но не может обеспечить надежное крепление обсадных колонн в сочетании с фильтрами различного назначения и конструкции, например со срезными пальцами внутри фильтрующих элементов.

Задачей предлагаемого технического решения является разработка способа крепления скважины при спуске потайных колонн в боковые стволы и зумпфы скважин, ниже башмака эксплуатационных колонн в сочетании с опрессованными фильтрами любой длины и конструкции с возможностью расхаживания и вращения компоновки в процессе спуска в горизонтальный ствол скважины, где зачастую возможны посадки и затяжки компоновки.

Техническим результатом, достигаемым при реализации предлагаемого способа, является повышение надежности и обеспечение регулируемости рабочего процесса крепления скважины потайной колонной с фильтром.

Указанный технический результат достигается тем, что все устройства, входящие в компоновку спускаемой колонны, являются устройствами гидромеханического действия, причем приведение устройств в рабочее состояние производится последовательно при повышении давления, например через каждые 2 МПа (20 кгс/см 2 ) срабатывают устройства различного назначения. Причем для герметизации трубного пространства герметизатор потайной колонны располагают над башмаком колонны под компоновкой фильтров, при этом подвешивают потайную колонну и постепенно разгружают вес потайной колонны на стенки эксплуатационной колонны, поднимают давление для обеспечения срабатывания пакеров, установленных в необходимых интервалах фильтра, поднимают давление, воздействуя через радиальные отверстия ствола на поршень, конус и манжеты, которые, увеличиваясь в диаметре, входят в контакт со стенкой скважины, герметизируя пространство между стенкой скважины и фильтровыми участками эксплуатационной колонны, при дальнейшем повышении давления открывают циркуляционные отверстия управляющей муфты, при этом муфту выполняют в виде установленной с возможностью осевого перемещения втулки и связанного с ней золотника с осевым отверстием, имеющим конусную форму и канавки для фиксации и удержания шара, промывают скважину, вводят с устья в несущую колонну герметизирующий шар, который при подходе к промывочной муфте перекрывает осевое отверстие в седле золотника, при этом срезают винты, удерживающие втулку, и при ее движении перекрывают циркуляционные отверстия и фиксируют в нижнем положении, для цементирования скважины повышают давление до величины срезки винтов поршня, нажимной поршень перемещается, толкая конус под уплотнитель, который, увеличиваясь в диаметре, перекрывает и герметизирует полость между потайной колонной и стенкой скважины, предотвращая поступление цементного раствора в зону фильтров, далее повышают давление, воздействуют на торец открывающей втулки, срезают винты, и открывающая втулка перемещается вниз, открывает циркуляционные отверстия для закачки цементного раствора или технологических жидкостей в полость между стволом скважины и спускаемой колонной, в несущую колонну вводят продавочную пробку, вытесняя закачанный цементный раствор, путем срезания со срезных винтов подвесной пробки и освобождения стопорных шаров, ранее обеспечивавших возможность расхаживания и вращения потайной колонны при спуске, с последующим удержанием шаров в зоне разъединителя, пробка достигает устройства наконечником, контактирующим с седлом стопорной втулки, повышают давление, срезают винты на стопорной втулке, последняя перемещается, перекрывая циркуляционные отверстия, одновременно открывая технологические отверстия, и проточками входит в ограничители, установленные в стволе устройства, через технологические отверстия давление передается на верхний торец золотника, который, срезая винты, перемещается, перекрывая циркуляционные отверстия между стволом и кожухом, давление в спускаемой колонне снижают до гидростатического, проверяя срабатывания устройства, поднимают давление до величины срабатывания пакера, установленного в верхней части потайной колонны, и обеспечивают разобщение кольцевого пространства, разъединяют потайную колонну с несущей колонной, без ее вращения, нагрузкой компоновки несущей колонны на срезные винты, соединяющие между собой подвижно затворами и объединенными наклонными каналами, открытыми и закрытыми проточками нижнюю и верхнюю муфты разъединителя, за счет выхода затворов нижней муфты разъединителя, из проточек в верхней муфте разъединителя, до совмещения затвора на нижней муфте с открытыми проточками на верхней муфте, и приподнимают несущую колонну, вымывают излишки цементного раствора или технологической жидкости прямой или обратной циркуляцией, разбуривают без проворота управляющих деталей, за счет их снабжения ограничителями хода, в муфте для цементирования и управляющей муфте и заклиненных в потайной колонне конусообразной нижней частью втулки, размещенной в корпусе герметизатора.

Способ крепления скважины потайной колонной поясняется следующими чертежами, где:

- на фиг. 1 приведена компоновка устройств до проведения операций по креплению;

- на фиг. 2 представлена компоновка устройств после проведения операций по креплению;

- на фиг. 3 изображена компоновка готовая к эксплуатации после разбуривания внутриколонных элементов;

- на фиг. 4 изображено устройство для герметизации трубного пространства;

- на фиг. 5 представлен держатель колонны труб;

- на фиг. 6 представлен пакер;

- на фиг. 7 представлена управляющая муфта;

- на фиг. 8 изображено устройство для цементирования скважин;

- на фиг. 9 общий вид разъединителя.

Компоновка состоит из несущей колонны 1, эксплуатационной колонны 2, потайной колонны 3, башмака 4 потайной колонны, разъединителя 5, фильтра 6, пакеров 7, держателя 8, устройства для цементирования 9 с пакерным узлом, управляющей муфты 10, герметизатора 11, продавочной пробки 12, подвесной пробки 13, верхней муфты 14 разъединителя 5, нижней муфты 15 разъединителя 5 и герметизирующих шариков 16. Герметизатор 11 (фиг. 4) состоит из корпуса 17, стакана 18, горизонтальной перегородки 19, верхних циркуляционных отверстий 20 с посадочными седлами 21 и нижних циркуляционных отверстий 22 и конусообразной проточки 23 стакана 18. Разъединитель 5 (фиг. 9, фиг. 3, фиг. 2) содержит верхнюю муфту 14, нижнюю муфту 15, затвор 24, наклонную и осевую проточки 25, уплотнитель 26, стопорный шар 27 и срезные винты 28. Устройство для цементирования 9 (фиг. 8) состоит из стопорной втулки 29, ствола 30 с циркуляционными отверстиями 31, технологическими выточками 32, ограничителей хода 33, 34, стопора 35 и седла 36. Держатель 8 (фиг. 5) содержит цангу 37, конус 38, ствол 39 с отверстиями 40 и поршень 41. Пакер 7 (фиг. 6) состоит из ствола 42 с радиальными отверстиями 43, кожуха 44, поршня 45, срезных винтов 46, разжимного конуса 47, стопорного кольца 48, фиксирующего винта 49, дополнительной манжеты 50, основной манжеты 51 и обечайки 52. Управляющая муфта 10 (фиг. 7) содержит корпус 53, втулку 54 с уплотнительными кольцами 55, золотник с седлом 56 и выточками для фиксации шара, срезные винты 57, кольцо стопорное 58, корпус клапана 59, циркуляционные отверстия 60, срезные штифты 61, переводник нижний 62, кожух 63 со срезными штифтами 64 и шар 65.

Способ крепления потайной колонной с фильтром осуществляют следующим образом.

На несущей колонне 1 спускают в необходимый интервал ствола скважины и эксплуатационной колонны 2 потайную колонну 3, пакеры 7, фильтр 6, под которым устанавливают герметизатор 11 для герметизации трубного пространства, расположенного над башмаком 4 потайной колонны 3, устройство для цементирования 9, совмещенное с пакерным узлом, расположенным в открытом стволе скважины, и управляющую муфту 10. На внешней поверхности потайной колонны 3 устанавливают держатель 8, причем располагают его в верхней части потайной колонны 3, а пакер 7 устанавливают под держателем 8, разъединитель 5 устанавливают, соединяя нижнюю муфту разъединителя 15 с держателем 8 потайной колонны 3, а верхнюю муфту 14 - с несущей колонной 1. На верхней муфте 14 разъединителя 5 устанавливают подвесную пробку 13 для обеспечения продавки цементного раствора при цементировании потайной колонны, для обеспечения герметичности зазора между верхней муфтой 14 и нижней муфтой 15 разъединителя устанавливают уплотнитель 26, также между верхней 14 и нижней муфтой 15 разъединителя установлен в гнезде шар 27 для обеспечения расхаживания и проворачивания спускаемой колонны в процессе спуска в горизонтальном участке скважины.

Процесс крепления условно разделен на два этапа. На первом этапе крепления потайной колонны скважину промывают через башмак 4, после чего закачивают вязкоупругую смесь с герметизирующими шариками 16 в потайную колонну 3, и продавливают шарики до момента их посадки в посадочные седла 21 (см. фиг. 4), поднимают давление до расчетного и отделяют нижнее трубное пространство под герметизатором 11, сообщающееся с башмаком потайной колонны 4 и стволом скважины, от верхнего трубного пространства, сообщающегося с устьем скважины, стаканом 18, установленным в корпусе 17, с возможностью осевого перемещения и снабженным горизонтальной перегородкой 19, между верхними циркуляционными отверстиями 20 с посадочными седлами 21, под герметизирующие шарики 16, и боковыми нижними циркуляционными отверстиями 22, и конусообразной проточкой 23, выполненной в нижней части стакана 18, и герметизируют трубное пространство потайной колонны 3, поднимая давление в трубном пространстве выше рабочего (например, на 4 МПа). После скачка давления в трубном пространстве потайной колонны 3, что свидетельствует о срезке срезных винтов, передвижении и фиксировании стакана 18 с перегородкой 19, продолжают его поднимать до расчетного, (например, до 6 МПа), для срезки срезных винтов на поршне 41 и предварительного сцепления элементов держателя - цанги 37 со стенкой эксплуатационной колонны 2, путем воздействия давления через отверстия 40, расположенные в стволе 39. На поршень 41, конус 38, и цангу 37 с зубцами постепенно разгружают вес колонны на стенки эксплуатационной колонны 2, для устранения осевой нагрузки на разъединитель, подвешивают потайную колонну 3 в эксплуатационной колонне 2 (см. фиг. 5). Поднимают давление в потайной колонне 3 до расчетной величины, (например, до 8 МПа), но не выше давления опрессовки фильтров, и разобщают пакерами 7 кольцевое пространство между стволом скважины и потайной колонной 3 в интервале установки фильтров 6, разобщают при необходимости несколько интервалов, например пластов с разной проницаемостью, фильтрового участка в горизонтальном стволе скважины, или защищая фильтр от возможного проникновения воды из зоны водонефтяного контакта (ВНК) (см. фиг. 2, фиг. 6). С целью восстановления циркуляции выше фильтрового участка и защиты фильтров от внутреннего давления выше давления их опрессовки и от загрязнения используют управляющую муфту. Поднимают давление до расчетной величины, (например, до 10 МПа), но не выше давления опрессовки фильтров, в потайной колонне 3, срезаются штифты 61 и открываются циркуляционные отверстия 60, скважину промывают и пускают в бурильные трубы герметизирующий шар 65. Шар продвигается до золотника 56 с седлом и выточками для фиксации шара. Создается расчетное давление, (например, 4 МПа), срезаются винты 57 и золотник с шаром 63 и втулкой 54 срезает винты 57, перемещается вниз до упора, перекрывает и герметизирует циркуляционные отверстия и фиксируется стопорным кольцом 58 в нижнем положении (см. фиг. 7). Интервал фильтровой части потайной колонны 3 защищен в трубном пространстве от излишнего давления и других отрицательных факторов (проникновения воды, цементного раствора).

На втором этапе крепления цементировочным устройством 9 с пакерным узлом цементируют потайную колонну 3, с этой целью поднимают давление до расчетного в потайной колонне 3, (например, до 12 МПа), разобщают пакерным узлом 9 кольцевое пространство между потайной колонны 3 и стволом скважины, поднимают давление до расчетного, (например, до 14 МПа), открывают циркуляционные отверстия 32, закачивают цементный раствор, продавливают его в затрубное пространство потайной колонны 3, при совмещении продавочной пробки 12 с подвесной пробкой 13 срезают стопорные винты подвесной пробки и в начале их движения освобождают стопорные шары 27, с удерживанием шаров в зоне разъединителя, ранее обеспечивающие возможность расхаживания и вращения потайной колонны при спуске, и продавливаются вслед за цементным раствором до остановки пробок 12, 13 стопорной втулкой 29 и скачка давления на устье скважины, (например, на 2-4 МПа), выше рабочего давления, разобщают трубное и кольцевое пространство потайной колонны стопорной втулкой 29, размещенной в осевом канале на уровне технологических отверстий 31, а после осевого перемещения, на уровне циркуляционных отверстий 32, снабженной выточками 33, на нижнем торце стопорной втулки 29, которые после осевого перемещения стопорной втулки 29 входят в зацепление с ограничителями 34, и установки стопора 35 в седле 36 стопорной втулки 29 (см. фиг. 2, фиг. 8). С целью проверки закрытия циркуляционных отверстий 32 снижают давление до гидростатического, убеждаются в отсутствии перетока жидкости из скважины выше объема сжатия. Поднимают давление до расчетной величины (например, до 16 МПа), разобщают пакером 7 кольцевое пространство между эксплуатационной колонной 2 и верхней частью потайной колонны 3, после завершения процесса цементирования при заданном до спуска колонны осевом усилии срезаются фиксирующие винты 28, ранее соединяющие между собой верхнюю 14 и нижнюю 15 муфты, затвор 24 нижней муфты 15 выходит из замкнутой полости проточки, по наклонному каналу. При подъеме несущей колонны, затвор 24 выходит из проточки 25 в верхней муфте 14 разъединителя, несущую колонну приподнимают над «головой» спущенной колонны, контролируют разъединение по весу несущей колонны, вымывают из скважины излишки цементного раствора прямой или обратной циркуляцией (фиг. 3, фиг. 9).

Поднимают несущую колонну 1, после чего разбуривают, без проворота легкоразбуриваемых управляющих деталей 12, 13, 16, 18, 19, 27, 29, 56, 65 заклиненных в потайной колонне, за счет выполнения нижней части втулки 18, размещенной в корпусе 17, герметизатора 11 конусообразной, и за счет снабжения выточками 33 нижнего торца стопорной втулки 29, размещенной в осевом канале ствола 30 цементировочного устройства 9, которые после осевого перемещения стопорной втулки 29 входят в зацепление с ограничителями 34, установленными в стволе 30 цементировочного устройства 9, и за счет установления стопора 35 в седле 36 стопорной втулки 29 и за счет снабжения выточками 33 размещенной в осевом канале ствола 53 управляющей муфты 10, за счет опоры золотника 56 с шаром 65, опирающегося буртиком с проточками о верхний торец втулки 54, а проточки на нижнем торце втулки 54 входят в зацепление с нижним переводником 62, также имеющим выточки, для последующего разбуривания алюминиевого золотника и пластмассового шара в управляющей муфте 10.

После всех осуществленных операций, потайная колонна с фильтром спущена, подвешена и зацементирована в необходимом интервале (см. фиг. 3) и готова к дальнейшей эксплуатации после разбуривания внутриколонных управляющих элементов.

Технический эффект достигается герметизацией спускаемой колонны с фильтром после спуска и промывки скважины и управлением всех элементов технологической оснастки с помощью двухэтапного подъема давления в замкнутой полости потайной и несущей колонны, а также совмещением на одной колонне нескольких элементов технологической оснастки, выполняющих различные функции и их последовательное приведение в действие с помощью поэтапного подъема давления в замкнутой полости потайной и несущей колонны.

Способ крепления скважины потайной колонной с фильтром, при котором устанавливают герметизатор, держатель колонны, пакеры, разъединитель, соединяя его нижнюю муфту с потайной колонной, а верхнюю муфту с несущей колонной, устройство для цементирования, управляющую муфту, герметизируют трубное пространство потайной колонны, подвешивают ее в эксплуатационной колонне, приводят в действие пакеры на фильтре, цементируют скважину, разъединяют несущую колонну с потайной колонной и разбуривают управляющие детали, отличающийся тем, что для герметизации трубного пространства герметизатор потайной колонны приводят в действие под компоновкой фильтров над башмаком колонны, после этого подвешивают потайную колонну и постепенно разгружают вес потайной колонны на стенки эксплуатационной колонны, поднимают давление для обеспечения срабатывания пакеров, установленных в необходимых интервалах фильтра, поднимают давление, воздействуя через радиальные отверстия в стволе устройства на поршень, конус и манжеты, которые, увеличиваясь в диаметре, входят в контакт со стенкой скважины, герметизируя пространство между стенкой скважины и фильтровыми участками эксплуатационной колонны, при дальнейшем повышении давления открывают циркуляционные отверстия управляющей муфты, при этом муфту выполняют в виде втулки, установленной с возможностью осевого перемещения, и связанного с ней золотника с осевым отверстием и седлом, имеющим конусную форму и канавки для фиксации и удержания шара, промывают скважину, вводят с устья в несущую колонну герметизирующий шар, который при подходе к управляющей муфте перекрывает осевое отверстие в седле золотника, при этом срезают винты, удерживающие втулку, и при ее движении перекрывают циркуляционные отверстия и фиксируют в нижнем положении, герметизируя при этом фильтр и потайную колонну, для цементирования скважины повышают давление до величины срезки винтов поршня, нажимной поршень перемещается, толкая конус под уплотнитель, который, увеличиваясь в диаметре, перекрывает и герметизирует полость между потайной колонной и стенкой скважины, предотвращая поступление цементного раствора в зону фильтров, далее повышают давление, воздействуют на торец открывающей втулки, срезают винты и открывающая втулка перемещается вниз, открывает циркуляционные отверстия для закачки цементного раствора или технологических жидкостей в полость между стволом скважины и спускаемой колонной, в несущую колонну вводят продавочную пробку, вытесняя закачанный цементный раствор, путем срезания со срезных винтов подвесной пробки и освобождения стопорных шаров в разъединителе, ранее обеспечивавших возможность расхаживания и вращения потайной колонны при спуске, с последующим удержанием шаров в зоне разъединителя, пробки достигают устройства для цементирования скважин наконечником, контактируют с седлом стопорной втулки, повышают давление, срезают винты на стопорной втулке, последняя перемещается, перекрывая циркуляционные отверстия, одновременно открывая технологические отверстия, и проточками входит в ограничители, установленные в стволе устройства, через технологические отверстия давление передается на верхний торец золотника, который, срезая винты, перемещается, перекрывая циркуляционные отверстия в стволе и кожухе, давление в спускаемой колонне снижают до гидростатического, с целью проверки закрытия циркуляционных отверстий, поднимают давление до величины срабатывания пакера, установленного в верхней части потайной колонны, и обеспечивают разобщение кольцевого пространства, разъединяют потайную колонну с несущей колонной, без ее вращения, нагрузкой компоновки несущей колонны на срезные винты, соединяющие между собой подвижно затворами и объединенными наклонными каналами, открытыми и закрытыми проточками нижнюю и верхнюю муфты разъединителя, за счет выхода затворов нижней муфты разъединителя, из проточек в верхней муфте разъединителя, до совмещения затвора на нижней муфте с открытыми проточками на верхней муфте, и приподнимают несущую колонну, вымывают излишки цементного раствора или технологической жидкости прямой или обратной циркуляцией, разбуривают без проворота управляющих деталей, за счет их снабжения ограничителями хода, в муфте для цементирования и управляющей муфте и заклиненных в потайной колонне конусообразной нижней частью втулки, размещенной в корпусе герметизатора.

Сооружение скважин

При разработке конструкции скважины ее глубина определяется исходя из следующих условий:

при малой мощности водоносного горизонта его вскрывают полностью и частично водоупор для установки отстойника фильтра;
при большой мощности вскрывают интервал наибольшей водопроницаемости пород;
при большой водообильности водоносный пласт вскрывают на 5-10 м.

Исходя из расчетного расхода воды из проектируемой скважины выбирают тип водоподъемника, а по габаритным размерам последнего -диаметр эксплуатационной колонны и в зависимости от типа водоприемной части - наименьший конечный диаметр скважины (долота).
В зависимости от характера водосодержащих пород водоприемная часть скважины может быть оборудована фильтром или не иметь его.

Рис. 6.3. Типы конструкций водозаборных скважин:
а- бесфильтровые скважины; б -фильтр, установленный в эксплуатационной колонне; в,г - фильтр, установленный в потай;
1 - надфильтровая часть фильтра; 2 - рабочая часть фильтра; 3- отстойник; 4 - эксплуатационная колонна; 5 - затрубное цементирование; 6 - кондуктор; 7- вспомогательная колонна; 8 - герметизирующий сальник.

Бесфильтровые скважины ( рис. 6.3, а ) применяют, когда водоносный горизонт представлен:

трещиноватыми, но устойчивыми породами;
высоконапорными тонко- и мелкозернистыми песками с мощной и прочной водоупорной кровлей, не подверженной размыву.

Если водоносный горизонт представлен рыхлыми, сыпучими или сильно разрушенными кристаллическими породами, то скважину оборудуют фильтром.
Фильтр в скважине может быть установлен на эксплуатационной колонне ( рис. 6.3, б ) или в потай ( рис. 63, в, г ). Установка фильтра в потай позволяет получить эксплуатационную колонну большего диаметра и использовать для откачки воды более мощный водоподъемник.

Зная диаметр эксплуатационной колонны, геологический разрез и учитывая необходимость обеспечения санитарно-технической надежности скважины, определяют количество промежуточных колонн, их диаметры и глубину спуска по методике, приведенной выше.

Нефть, Газ и Энергетика

Понятие конструкции скважины. Конструкция скважины - это состав и взаимное расположение ее частей.

В процессе углубления скважины возникает необходимость закрепления ее стенок в интервалах неустойчивых пород, предотвращения межпластовых перетоков пластовых флюидов, разделения интервалов с несовместимыми условиями бурения (например, существенно отличающихся плотностью промывочной жидкости), разобщения продуктивных горизонтов и изоляции их от водоносных пластов, образовании надежного канала в скважине для извлечения углеводородов или подачи закачиваемых в пласт жидкостей или газов, создании надежного основания для установки устьевого оборудования. Эти задачи решаются путем формирования внутреннего устройства скважины основной частью которого является крепь скважины, представляющая собой систему из ряда последовательно спущенных в скважину и зацементированных ОК.

В понятие конструкции скважины включают следующие ее характеристики:

Обсадные колонны различаются по назначению, глубине спуска и имеют свое название (рис. 1.2).

Первая труба или колонна труб называется направлением. Она служит для предотвращения размыва устья скважины промывочной жидкостью, соединения его с циркуляционной системой БУ, создания направления стволу скважины. Длина направления, как правило, составляет 3-10 м. В некоторых случаях используют удлиненное направление, спускаемое на глубину 50-80 м;

Самая внутренняя колонна обсадных труб носит название эксплуатационной. Она служит, прежде всего, для извлечения или закачки в пласта различных агентов. Глубина ее спуска определяется положением эксплуатируемого пласта.

Все колонны обсадных труб между кондуктором и эксплуатационной называют промежуточными. Их спускают для перекрытия сравнительно глубоко залегающих неустойчивых пород и зон поглощения промывочной жидкости (зоны риска).

Обычно верхний конец колонны обсадных труб устанавливают на устье скважины. Нередко, однако, верхний конец колонны располагают в скважине на значительной глубине от устья. Такую колонну называют потайной (хвостовиком).

Если потайная колонна не имеет связи с предыдущей колонной, то она называется "летучкой".

Спущенную обсадную колонну цементируют в стволе скважины по всей длине или в некотором интервале, начинающемся от нижнего конца колонны.

Промежуточная колонна в отдельных случаях, когда имеется опасность чрезмерного ее износа при бурении нижерасположенного интервала, может быть съемной или проворачиваемой. В этом случае ее не цементируют.

Эксплуатационная колонна, если необходимо, может оставаться незацементированной против продуктивного пласта.

Графическое изображение конструкции скважины. Конструкцию скважины условно изображают следующим образом:

При подсчете количества колонн, входящих в конструкцию скважин, направление и кондуктор не учитывают. Конструкцию скважины, состоящую из эксплуатационной и одной промежуточной колонн, называют двухколонной, а из эксплуатационной и двух промежуточных - трехколонной и т. д.

С целью экономии материалов, расходуемых на крепление скважин, обсадные колонны стремятся собирать из труб уменьшенного диаметра с меньшей толщиной стенки. Облегченные таким образом колонны позволяют, кроме экономии металла, цемента, реагентов и других материалов, сократить срок проходки скважины, так как ствол под каждую такую колонну бурят долотом соответственно уменьшенного диаметра. Таким образом, появились термины - облегченные и упрощенные конструкции. К облегченным относят такие конструкции, в которых число колонн сохраняется без изменения, но уменьшается их диаметр и соответственно масса.

В зависимости от геолого-технических условий проходки скважин первоначально разработанная и применяемая конструкция может быть упрощена путем:

а) сокращения количества промежуточных колонн;

б) уменьшения длины спуска кондуктора или промежуточных колонн;

в) частичного крепления ствола скважин;

г) спуска колонн двумя секциями (частями) и др.

Возможность упрощения конструкции скважины появляется после приобретения опыта их проходки в различных геологических условиях. Например, применение высококачественной ПЖ позволяет бурить без спуска промежуточной колонны. Существовавшая ранее четырехколонная конструкция скважины превращается в трехколонную, трехколонная - в двухколонную.

Частичное крепление ствола возможно в тех случаях, когда часть разреза скважины состоит из прочных пород, обеспечивающих устойчивость стенок в течение длительного периода существования скважины. Например, на Туймазинских промыслах (Татария) частично закрепляли только верхнюю часть ствола кондуктором и призабойную часть с нефтяными пластами коротким хвостовиком, спускаемым на бурильных трубах с левым переводником. Средняя часть ствола, сложенная из устойчивых пород, не закреплялась трубами.

Конструкция скважины, элементы конструкции, принципы ее разработки.

На практике в глубокие скважины обычно спускают несколько обсадных колонн, которые различаются по назначению и глубине спуска:
1 - направление - служит для закрепления устья скважины и отвода изливающегося из скважины бурового раствора в циркуляционную систему, обычно спускается на глубину 3 - 10 м;
2 - кондуктор - устанавливается для закрепления стенок скважины в интервалах, представленных разрушенными и выветрелыми породами, и предохранения водоносных горизонтов - источников водоснабжения от загрязнения, глубина спуска до нескольких сот метров;
3 - промежуточная колонна - служит для изоляции интервалов слабосвязанных неустойчивых пород и зон поглощения; промывочной жидкости; глубина спуска колонны зависит от местоположения осложненных интервалов;
4 - эксплуатационная колонна - образует надежный канал в скважине для извлечения пластовых флюидов или закачки агентов в пласт; глубина ее спуска определяется положением продуктивного объекта. В интервале продуктивного пласта эксплуатационную колонну перфорируют или оснащают фильтром.
5 - потайная колонна (хвостовик) - служит для перекрытия некоторого интервала в стволе скважины; верхний конец колонны не достигает поверхности и размещается внутри расположенной выше обсадной колонны. Если она не имеет связи с предыдущей колонной, то называется «летучкой»..
КОМПОНОВКА ОБСАДНОЙ КОЛОННЫ: Обсадную колонну собирают из обсадных труб либо одного номинального размера, либо двух номинальных размеров (комбинированная колонна). Трубы подбирают в секции в соответствии с запроектированной конструкцией обсадной колонны.
Для облегчения спуска обсадной колонны и качественного ее цементирования по выбранной технологии в состав колонны вводят дополнительные элементы: башмак, обратный клапан, заливочный патрубок, упорное кольцо, заливочную муфту, трубные пакеры, центраторы (фонари), скребки.
Башмак обсадной колонны навинчивают на нижний конец первой (снизу) обсадной трубы и закрепляют сваркой. Он служит для предохранения нижнего торца обсадной колонны от смятия и для ее направления по стволу скважины в процессе спуска.
Обратный клапан устанавливают в нижней части обсадной колонны на одну-две трубы выше башмака. Обратный клапан служит для перекрытия пути поступления жидкости внутрь обсадной колонны.
Заливочный патрубок устанавливают непосредственно над башмаком (ниже обратного клапана). Он представляет собой отрезок трубы длиной около 1,5 м с отверстиями, расположенными по винтовой линии. Они соединяют затрубное пространство с внутренним объемом обсадной колонны. Заливочный патрубок применяют для подачи цементного раствора в затрубное пространство при цементировании обсадной колонны. Упорное кольцо (кольцо «стоп») устанавливают в обсадной колонне на 20 - 30 м выше башмака. Оно имеет суженный внутренний диаметр и служит для задерживания цементировочных пробок.
Заливочной муфтой обсадная колонна оснащается в том случае, если предусматривается ступенчатое цементирование. Она позволяет открыть в нужный момент каналы для подачи цементного раствора в затрубное пространство, а затем вновь их перекрыть. Место установки муфты определяется заранее по протяженности интервалов цементирования.
Трубный пакер вводят в оснащение обсадной колонны для создания надежной изоляции отдельных интервалов в затрубном пространстве. Пакер устанавливают в местах залегания устойчивых непроницаемых горных пород.
Центраторы («фонари») устанавливают на обсадной колонне для поддержания соосности ствола скважины и спущенной обсадной колонны и создания благоприятных условий для равномерного распределения цементного раствора по кольцевому зазору.
Скребки устанавливают на обсадной колонне для удаления глинистой корки со стенок скважины и повышения надежности сцепления цементного камня со стенками ствола скважины.
ПРИНЦИПЫ РАЗРАБОТКИ: Разработка конструкции скважины начинается с решения двух проблем: определения требуемого количества обсадных колонн и глубины спуска каждой из них; обоснования расчетным путем номинальных диаметров обсадных колонн и диаметров породоразрушающего инструмента.
Число обсадных колонн определяется на основании анализа геологического разреза в месте заложения скважины, наличия зон, где бурение сопряжено с большими осложнениями, анализа картины изменения коэффициентов аномальности пластового давления и индексов поглощения, а также накопленного практического опыта проводки скважин. Глубину спуска каждой обсадной колонны уточняют с таким расчетом, чтобы ее нижний конец находился в интервале устойчивых монолитных слабопроницаемых пород и чтобы она полностью перекрывала интервалы слабых пород, в которых могут произойти гидроразрывы при вскрытии зон с аномально высоким пластовым давлением (АВПД) в нижележащем интервале.

При бурении скважины обнаружен плывун. Как его пройти?

Многие из тех, чья деятельность связана с водоснабжением, наверняка знают, что такое плывун в скважине, но пока еще никто не знает ответа на вопрос: почему такое явление вообще возникает. Но, несмотря на то, что причины возникновения плывунов так до конца и не выяснены, бурить скважины на участках, где они присутствуют, люди уже научились. Чтобы понять, насколько сложно пробурить скважину через плывун, следует разобраться, что он из себя представляет.

Плывун — это подземный слой почвы, состоящий из мелкого песка и глины, которые смешаны с водой. Такая смесь, представляющая собой кашеобразную массу, обладает высокой подвижностью, что и затрудняет ее прохождение при бурении скважин.

При бурении скважин через плывун, если не подготовиться к такому процессу основательно, могут возникнуть следующие проблемы:

Между тем, несмотря на такие проблемы, квалифицированные специалисты знают, что делать в таких ситуациях и как пройти плывун, получив в итоге полноценную скважину, которая прослужит своему владельцу много лет.

Эффективные способы бурения скважин с плывуном

Основная задача при бурении скважины с плывуном состоит в том, чтобы пройти этот неустойчивый, подвижный слой почвы, не потеряв при этом буровой колонны. Для ее решения в наше время активно используют три способа.

Следует иметь в виду, что все перечисленные способы целесообразно использовать в том случае, если производится бурение глубоких скважин. Если же вас вполне устроит неглубокая скважина (10-20 метров), и вы вдруг обнаружили в такой скважине плывун, то пройти его можно традиционным методом ударного бурения. Таким методом обустраивают абиссинские колодцы, и заключается он в том, что трубу просто забивают в почву при помощи тяжелой металлической «бабы». Также, если в скважине появился плывун, то пройти его можно при помощи ударно-канатного способа бурения, предполагающего использование специального ударного стакана, помещаемого внутрь обсадной трубы.

Почему нельзя использовать пластиковую обсадную трубу

При бурении скважин с плывунами следует иметь в виду, что ни в коем случае в них нельзя устанавливать пластиковые трубы. Конечно, работать некоторое время такая скважина будет, но со временем плывун может смять пластиковую трубу или даже полностью разрушить ее.

Не копайте колодец там где плывун

Также следует иметь в виду, что при наличии плывуна на вашем участке, на нем не имеет смысла копать обычный колодец. Даже если вам удастся добиться требуемой высоты столба воды в нем, то очень быстро такое колодец придет в негодность и перестанет давать воду.

Как видите, методов, позволяющих пройти плывун при бурении скважины достаточно много, главное применять их с умом и использовать для этого надежную технику и качественные материалы.

Читайте также: