2. Оборудование ствола и устья скважины

Назначение и оборудование скважин

По назначению выделяют такие скважины:

добывающие — нефтяные и газовые, предназначенные для добычи нефти, газа и попутной воды;

нагнетательные, служащие для нагнетания в пласт воды, пара, газа и различных растворов;

специальные, используемые для выполнения специальных работ и исследований.

В настоящее время нефть добывают тремя основными способами: фонтанным, газлифтным и насосным. При фонтанном , способе жидкость и газ поднимаются по стволу скважины от забоя на поверхность только под действием пластовой энергии,, которой обладает нефтяной пласт. Фонтанный способ наиболее экономичен, и как естественный, его применяют на вновь открытых, энергетически не истощенных месторождениях. Если скважины не могут фонтанировать, то их переводят на один из механизированных способов добычи нефти: газлифтный или насосный с расходованием дополнительной, искусственно вводимой в скважину энергии. При газлифтном способе добычи нефти в скважину для подъема нефти на поверхность подают (или закачивают с помощью компрессоров) сжатый газ (углеводородный газ или крайне редко воздух), т. е. подают энергию расширения сжатого газа. В насосных скважинах жидкость поднимают на поверхность с помощью спускаемых в скважину насосов— скважинных штанговых насосов и погружных центробежных электронасосов.

В газовых скважинах газ поступает на поверхность под действием пластового давления (скважины фонтанируют газом).

Оборудованием скважины называют все те части ее конструкции, которые обеспечивают отбор продукции (закачку) в надлежащем режиме, проведение всех технологических операций в процессе эксплуатации и гарантируют от возникновения открытых фонтанов и загрязнения окружающей ореды. Обычно различают наземное и подземное оборудование. Наземное (устьевое) оборудование включает арматуру, устанавливаемую на устье, подземное (скважинное) —оборудование ствола скважины.

В целом конструкция ствола скважины представлена в зависимости от геологических и технологических факторов несколькими концентрически спущенными на различную глубину колоннами обсадных труб: кондуктором, одной, двумя или тремя техническими и эксплуатационной колоннами. Эксплуатационная колонна окончательно образует ствол скважины. Внутренний ее диаметр при толщине стенки труб б—14 мм изменяется от 96,3 до 140,3 мм, составляя в большинстве 114—140,3 мм.

Верхняя часть обсадных труб всех скважин заканчивается колонной головкой. Она предназначена для подвешивания и обвязки обсадных колонн с целью герметизации всех межтрубных пространств, контроля и управления межтрубными проявлениями и служит основанием для устьевого оборудования.

Широкое применение нашли колонные головки муфтового типа (ГКМ). Их основные узлы — корпус, навинченный на внешнюю трубу, и специальная муфта с фланцем для подвешивания внутренней трубы. Уплотнение межтрубного пространства достигается самоуплотняющейся резиновой манжетой и двумя медными кольцами за счет прижатия муфты в корпусе фланцем через два полукольца. В случае трех и более колонн обсадных труб используется две и более таких секций ГКМ.

Более совершенна колонная головка клинового типа (ГК.К). Она состоит из корпуса, клиньев для подвешивания внутренней колонны труб, пакера, обеспечивающего герметичность меж- трубного пространства, катушки для установки фонтанной арматуры и промежуточного патрубка.

Для скважин, предназначенных для закачюи горячей воды или пара в пласт, разработаны колонные головки сальникового типа (КГС). Они отличаются от головки ГКМ и ГКК наличием сальникового устройства, позволяющего эксплуатационной колонне перемещаться вверх или вниз при температурных деформациях.

В зависимости от назначения и способа эксплуатации скважины на колонную головку устанавливают соответствующее устьевое оборудование, которое рассмотрено в последующих разделах. Выходящие из бурения, а также фонтанные, газлифт-, ные и газовые скважины оборудуют фонтанной арматурой, которая включает трубную головку, елку, и оканчивается сверху буферным патрубком (см. раздел 9.3).

Насосно-компрессорные трубы

При всех способах эксплуатации скважин подъем жидкости и газа на поверхность происходит обычно по насосно-компрессорным трубам (НКТ), которые спускают в скважины перед началом их эксплуатации. Эти трубы применительно к способам эксплуатации еще называют фонтанными, компрессорными, насосными, подъемными или лифтовыми.

ГОСТ 633—80 предусматривает изготовление стальных бесшовных насосно-компрессорных труб гладких, с высаженными наружу концами — В, гладких высокогерметичных — НКМ и без- муфтовых с высаженными .наружу концами — НКБ. Трубы с высаженными наружу концами (равнопрочные) рассчитывают по пределу прочности с учетом собственной массы при коэффициенте запаса, равном 1,5, а остальные (неравнопрочные)—по страгивающей нагрузке.

Трубы всех типов исполнения А изготовляют длиной 10 м, а исполнения Б — двух длин: от 5,5 до 8,5 м и свыше 8,5 до 10 м.

Гладкие трубы исполнения Б изготовляют до группы прочности Е включительно с термоупрочненными концами (ТУК).

На каждую трубу на расстоянии 0,4—0,6 м от ее конца наносят ударным способом и накаткой маркировку: условный диаметр трубы в миллиметрах; номер трубы; группа прочности; толщина стенки в миллиметрах (для труб с условным диаметром 73 и 89 мм), товарный знак предприятия — изготовителя, месяц и год выпуска. Рядом с этой маркировкой накосят еще маркировку устойчивой светлой краской (кроме труб с условным диаметром 27—48 мм): условный диаметр трубы в миллиметрах; группа прочности (в том числе с ТУК); толщина стенки в миллиметрах (для труб с условным диаметром 73 и 89 мм); длина трубы в сантиметрах; масса трубы в килограммах; тип трубы (кроме гладких труб); вид исполнения (для труб исполнения А); наименование или товарный знак предприятия-изготовителя.

В основном применяют трубы условным диаметром (округленным наружным) 60 и 73 мм. Предельная глубина спуска НКТ в фонтанную скважину в зависимости от диаметра и группы прочности составляет 1780—4250 м, а допускаемый минимальный зазор между внутренней стенкой обсадной колонны и- наружной стенкой муфты НКТ—12—15 мм. Это значит, что максимальный диаметр НКТ не должен превышать при 146-ми эксплуатационной колонне 73 мм, при 163-мм — 89 мм и при 194-мм — 114 мм (взято по условным диаметрам обсадных труб и НКТ).