2.3. Конструкция скважины

Конструкция эксплуатационной скважины определяется числом радов труб, спускаемых в скважину, и оборудованием её забоя. Существуют следующие названия колонн труб, определяющих её конструкцию: направление, кондуктор, промежуточная (или техническая) и эксплуатационная колонны.

Направление – это клона труб, спускаемая в скважину на глубину 100-200 м, которая цементируется от устья по всей длине и служит для надежного крепления верхних интервалов и предотвращения размыва устья скважины. Её диаметр колеблется в пределах 426 – 630 мм.

Кондуктор – служит для крепления верхних не устойчивых интервалов, имеющая длину от 200 до 700 м, и цементируется на всю длину. Диаметр данной колонны составляет 219 – 426 мм.

Промежуточная – предназначена для крепления и изоляции вышележащих зон, несовместимых по условиям бурения с нижележащими зонами для предотвращения осложнений и аварий при бурении последующих интервалов. Может применятся для скважин глубиной более 3000 м.

Эксплуатационная колонна крепит и разобщает продуктивные пласты и вышележащие зоны геологического разреза от продуктивных пластов, обеспечивает размещение в ней оборудования для подъема жидкости или закачки необходимых агентов в пласт.

Колонная головка, входящая в конструкцию скважины и монтируется на кондукторе, обвязывают в единую систему кондуктор, техническую и эксплуатационную колонну скважины и служит базой для спуска в скважину эксплуатационного оборудования.

2.4. Эксплуатационная колонна и силы, действующие на неё

Диаметр труб эксплуатационной колонны выбирают в зависимости от типоразмера применяемого оборудования и согласно ГОСТ 632-80 имеет следующие условные значения (наружный диаметр): 114, 127, 140, 146, 168, 178, 194, 219 мм и т.д. Толщина стенки колеблется в пределах 5,2-16,5 мм.

Эксплуатационную колонну оборудуют элементами колонной, призабойной и заколонной оснасткой (пакеры, башмак, обратный клапан, фильтры, центратор, упорное кольцо и т.д.).

В процессе эксплуатации скважин обсадные колонны находятся под постоянным давлением горных парод, а эксплуатационная – под давлением пластов или закачиваемой жидкости или газа. Кроме внутреннего и наружного давлений эксплуатационные колонны несут нагрузку от собственного веса. Но нельзя забывать, что величины наружного и внутреннего давлений меняются. При эксплуатации скважины фонтанным способом пульсирующая работа подъемника приводит к появлению переменных нагрузок, то же самое наблюдается и при эксплуатации скважины штанговым скважинным насосом, приводимым в действие механическим приводом, на систему обсадных труб и цементное кольцо действуют переменные нагрузки, рассматривающие эту систему.

При штанговой эксплуатации насосных трубы из за переменных нагрузок постоянно перемещаются в эксплуатационной колонне и истирают её. При форсированном отборе пластовой жидкости с механическими примесями возникает условия для гидроабразивного износи колонны.

2.5. Оборудование устьевой части

Устьевая часть скважины оборудуется колонной головкой.

Простейшая конструкция, используемая при эксплуатации одноколонной скважины, представлена на рисунке 1. Колонная головка состоит их корпуса 4, навинченного на осадную трубу 6. Внутренняя поверхность корпуса коническая, и в ней размещены клинья 3, удерживающие внутреннею колонну обсадных труб 7. На фланце корпуса установлена катушка 1, надетая на трубу и обычно сваренная с ней. Катушка болтами 8 соединена с корпусом. Межтрубное пространства разобщаются уплотнениями 2. В колонной головки предусмотрена задвижка 5 для обеспечения доступа в затрубное пространство. Высота головки составляет около 1 м, а масса колеблется в зависимости от диаметра обсадных труб до 500-550 кг и рассчитаны на рабочее давления до 25 МПа.

Колонные головки используются и с большим числом обсадных колонн.

Корпус катушки изготавливается из литых стальных, реже из комбинированных заготовок с литым корпусом и приваренными кованными или штампованными горловинами и фланцами. Заготовки после сварки подвергают термообработке для снятия напряжений и улучшения механических свойств металла. Для изготовления колонных головок, работающих в тяжелых условиях, используются низколегированные стали типа 35ХМЛ. Штампованные или кованные привариваемые фланцы изготавливают из сталей 35ХМ, 40Х.

На колонные головки для нефтяных и газовых скважин, не расположенных под водой, распространяется действие отраслевого стандарта ОСТ 26-02-77-73, которым регламентируется тип, способ присоединения к обсадной колонне и основные параметры (максимальный внутренний диаметр, рабочее давление, условный диаметр обсадной колонны). Стандартом предусмотрены рабочие давления 14, 21, 35, 70, 105 МПа.

Расчет корпуса при его проектировании необходимо вести с учетом реальной картины контактных усилий. То же касается и клина. Расчеты прокладок, фланцев, болтов или шпилек колонных головок выполняются аналогично расчётам фонтанной арматуры (рассматривается ниже).

Рисунок 1-Конструкция колонной головки