IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Конструкция скважины - 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.

Рис. 1. Конструкция скважины Основные элементы скважины

Основными элементами скважины являются: устье, забой, ствол, обсадная колонна, фильтр, цементное кольцо.

Устье - это начало скважины, образованное короткой вертикальной зацементированной трубой - направлением.

Забой - это дно ствола скважины.

Ствол - это горная выработка, внутри которой располагаются обсадные колонны и производится углубление скважины.

Фильтр - 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.

Цементное кольцо - 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 крепь скважины.

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 2-3 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.

Труба обсадная помещается в скважину таким образом, чтобы ее стены не позволяли рыхлой почве осыпаться. Необходимо плотное прилегание к стене скважины, именно в этом случае обеспечивается соответствующее качество. После того как осуществлено бурение верхних слоев породы, в отверстие помещается рассматриваемая конструкция, а в пространство между самой системой колонн и основной стеной заливается бетон для лучшего закрепления. В эту схему помещают колонну других труб с меньшим диаметральным размером, для того чтобы осуществить дальнейшую эксплуатацию.

Любые трубы, используемые в качестве обсадных, вне зависимости от того, из какого материала они изготовлены, какая у них толщина стенки, разностенность, овальность и параметры сечения, должны соответствовать требованиям по допустимой непрямолинейности на один метр их длины. Так, для труб повышенной точности этот показатель должен составлять:

• до 0,5 мм — для изделий диаметром 108–146 мм;

• до 0,3 мм — для изделий диаметром 33,5–89 мм.

Для обсадных труб, относящихся к категории изделий обычной точности, этот показатель не должен превышать 0,7 мм на один метр их длины.

Отдельную категорию составляют обсадные трубы, изготовленные из асбоцемента. У них достаточно толстые стенки, но при этом их отличает высокая хрупкость. Их большими преимуществами является доступная стоимость, а также продолжительный срок эксплуатации при условии правильного монтажа. Прежде чем использовать такие изделия, следует внимательно ознакомиться с правилами их стыковки. Кроме того, важно знать, что для бурения скважин, в которые планируется установить асбестовые трубы, следует использовать бур большего диаметра, чем это предусмотрено по проекту.

Рис.2 Стальные обсадные трубы

Асбестоцементные обсадные трубы

При бурении неустойчивого грунта следует применять только стальные трубы, которые способны успешно противостоять даже значительному давлению почвы. К слову сказать, такие трубы для скважин могут успешно эксплуатироваться до 50 лет. Конечно, есть у них и недостатки: это достаточно высокая стоимость, подверженность образованию и развитию коррозионных процессов. Несмотря на эти минусы, стальные обсадные трубы используются активно, так как их просто невозможно заменить в некоторых ситуациях, связанных как со сложностью проектируемой скважины, так и с неустойчивостью грунта.

Причины популярности пластиковых труб

Обсадные трубы из пластика, набирающие все большую популярность, подразделяются на следующие категории:

• изготовленные из полипропилена;

• выполненные из ПВХ;

• изготовленные из полиэтилена низкого давления.

Рис.3 Обсадные полипропиленовые трубы для скважин

Обсадные трубы из данных материалов отличают следующие характеристики:

• возможность достигать исключительной герметичности в местах соединений;

• способность не подвергаться коррозионным процессам, чего не скажешь о стальных изделиях;

• доступная стоимость;

• легкий вес;

• возможность успешной и длительной эксплуатации даже в условиях воздействия агрессивной среды;

• простота и невысокая стоимость монтажа.

Естественно, есть у таких изделий и недостатки, к наиболее значимым из которых можно отнести:

• невысокую по сравнению со стальными и чугунными трубами механическую прочность;

• неспособность выдержать значительные как статические, так и динамические нагрузки.

Литература:

1. В.И. Щуров. Технология и техника добычи нефти. – М.: Недра, 1983г., 504 с.

2. Басарыгин Ю.М., Булатов А.И., Проселков Ю.М. Технология бурения нефтяных и газовых скважин. – М.: Недра, 2001г. – 679 с.

3. Мищенко И.Т. Скважинная добыча нефти. – М.: изд-во Нефть и газ, 2003 г., 816 с.

Код для цитирования: Скопировать