12 Кріплення свердловини і її центування

12.1 Мета і способи кріплення свердловини обсадними колонами

У процесі буріння розкриваються гірські породи, які відрізняються між собою літологічним складом, фізико-хімічними властивостями, ступенем насиченості і видом пластового флюїду. Поряд із стійкими породами, ствол свердловини в яких може тривалий час залишатися незакріпленим, зустрічаються нестійкі і слабозцементовані породи, які легко осипаються, руйнуються або випучуються зразу ж після розбурювання. Нестійкі породи особливо часто зустрічаються на відносно невеликих глибинах, а також у зонах тектонічних порушень. Щоб попередити порушення стійкості стінок свердловини, ствол її необхідно укріплювати.

Кріплення свердловини проводиться з метою:

1 Створення довговічного і герметичного каналу для транспортування пластового флюїду від експлуатаційних горизонтів на денну поверхню або робочих агентів у зворотному напрямку.

2 Герметичного розмежування всіх проникних горизонтів один від одного.

3 Закріплення стінок свердловини, складених недостатньо стійкими породами.

4 Захисту експлуатаційного каналу від корозії в результаті дії пластових флюїдів.

Найрозповсюдженішим способом кріплення свердловин і розмежування проникних горизонтів є спуск обсадних колон, складених із спеціальних труб, що називаються обсадними, і цементування простору між колоною труб і стінкою свердловини. Для розмежування горизонтів з різними коефіцієнтами аномальності пластових тисків, а також для попередження газонафтоводопроявлень з горизонтів з підвищеними коефіцієнтами аномальності використовують також пакери.

Під конструкцією свердловини розуміють схему її побудови, що включає в себе сукупність даних про кількість та інтервали спуску обсадних колон, діаметри обсадних колон та ствола свердловини під кожну з колон та інтервали цементування рис. 12.1).

а-з проміжною колоною;б-з потайною проміжною колоною(хвостовиком);в-з комбінованою експлуатаційною колоною

Рисунок12.1 – Схема конструкції свердловини

Перша труба або колона труб називається направленням. Колона труб, що спускається в свердловину після направлення називається кондуктором. Колона труб, що служить не тільки для закріплення стінок свердловини та ізоляції нафтогазоводоносних горизонтів, а також служить і каналом для транспортування з продуктивного пласта рідини або газу чи для закачування в пласт рідини (газу), називається експлуатаційною.

Інтервал цементування показують штрихуванням; цифри біля границь інтервалів цементування означають глибини цих границь від устя. Діаметри доліт у міліметрах позначаються цифрою над горизонтальною лінією із стрілкою.

Так як свердловина є довготривалою капітальною спорудою, то конструкція свердловин повинна забезпечувати:

1 Міцність і довговічність свердловини;

2 Надійну ізоляцію всіх проникних горизонтів і вимоги охорони надр і навколишнього середовища;

3 Мінімум витрат на одиницю видобутої продукції;

4 Проходку свердловини до проектної глибини;

5 Досягнення проектних режимів експлуатації;

6 Найповніше використання природної енергії для транспортування нафти і газу ;

7 Проведення ремонтних робіт в свердловині, а також необхідних досліджень.

Обсадну колону компонують із стальних суцільнокатаних труб, які з’єднуються між собою з допомогою різьби або зварки. За конструкцією всі труби можна умовно розділити на дві групи. Основну групу складають труби, виготовлені у вигляді пустотілого циліндра круглого поперечного перерізу з постійною по довжині товщиною стінки. До другої групи –з потовщенням на одному кінці назовні.

Стандартом передбачений випуск п’яти різновидностей з’єднань обсадних труб:

1 З короткою трикутною різьбою;

2 З подовженою трикутною різьбою;

3 З трапецієвидною різьбою (ОТТМ);

4 Високогерметичні з трапецієвидною різьбою (ОТТГ);

5 Високогерметичні безмуфтові з’єднання з трапецієвидною різьбою (ТБО).

При спуску обсадної колони в свердловину на неї діють такі навантаження:

1 Розтягуюча сила від власної ваги колони (максимальна в місці її підвішування);

2 Виштовхувальна (архімедова) сила тиску рідини;

3 Зовнішній і внутрішній статичні тиски;

4 Сили взаємодії труб із стінкою свердловини;

5 Інерційні сили;

6 Гідродинамічні сили, виникаючі в результаті руху витісненої колоною рідини;

7 Згинаючий момент у місцях викривлення свердловини та інші.