4. Обсадные колонны

Обсадные колонны используются для закрепления стенок скважины сложенных недостаточно устойчивыми горными породами, разобщения различных пластов и создания долговременного канала для извлечения нефти и газа из скважины. Обсадные колонны могут служить каналом для нагнетания в скважины жидкости и газа. По назначению обсадные колонны подразделяются на:

• направление - первая колонна труб, предназначенная для закрепления устья скважин от обрушения и размыва промывочным раствором, поступающим в процессе бурения из скважины в систему циркуляции;

• кондуктор - колонна труб для разобщения верхних разрезов горных пород, изоляции водосодержащих горизонтов от загрязнения, монтажа противовыбросового оборудования и подвески последующих обсадных колонн;

• промежуточные колонны для разобщения несовместимых по условиям бурения пластов, вскрываемых при углублении скважины до проектной глубины;

• эксплуатационную колонну - последняя колонна труб, предназначенная для разобщения продуктивного пласта от всех остальных пород и извлечения нефти или газа в процессе эксплуатации скважины.

В тяжелых условиях бурения используются специальные виды промежуточных обсадных колонн - поворотные или сменные.

4.1. Обсадные трубы

Обсадные трубы изготовляют из бесшовных стальных труб, на концах которых нарезают коническую соединительную резьбу. В отличие от бурильных концы обсадных труб не высаживаются, и поэтому их прочность на растяжение лимитируется прочностью резьбы.

ГОСТ 632-80 на обсадные трубы предусматривает их производство. В двух исполнениях А и Б, отличающихся точностью и качеством изготовления. Обсадные трубы различаются также по типу соединения, диаметру и толщине стенки трубы, группе прочности стали и виду муфт.

По типу соединения предусмотрены пять разновидностей обсадных труб:

• трубы с короткой треугольной резьбой и муфты к ним;

• трубы с удлиненной треугольной резьбой и муфты к ним - У;

• трубы с трапецеидальной резьбой и муфты к ним - ОТТМ;

• трубы с высокогерметичными соединениями и муфты к ним, ОТТГ;

• трубы без муфтовые раструбные - ТБО.

В соединении всех разновидностей труб по ГОСТ 632-80 резьба имеет конусность 1:16.

В соединении труб ОТТМ, ОТТГ и ТБО применяется трапецеидальная резьба, имеющая некоторые отличия от применяемой в бурильных трубах с коническими стабилизирующими поясками.

Трубы исполнения А и Б изготовляются длиной от 9,5 до 13 м.

Согласно ГОСТ 632-80, обсадные трубы изготовляются диаметром от 114 до 508 мм. В зависимости от диаметра труб толщина их стенок изменяется от 5,2 до 16,5 мм.

Обсадные трубы и муфты изготовляют из стали одной и той же группы прочности. По требованию потребителей специальные муфты с уменьшенным наружным диаметром к трубам ОТТМ и ОТТГ изготовляют из стали, группа прочности которой на одну группу выше, чем у трубы.

К обсадным трубам и муфтам предъявляются следующие основные требования:

предельные отклонения по наружному диаметру труб всех условных диаметров +0,75 % (исполнение А); с условным диаметром до 219 мм включительно ±1% (исполнение Б); с условным диаметром больше 219±l,25 % (исполнение Б); предельные отклонения по толщине стенки - 12,5 %;

предельные отклонения по наружному диаметру муфт: ±1%, но не более +3 мм, специальных муфт ±O,8 % и - 0,4 мм;

предельное отклонение по длине муфт ± 3 мм.

Трубы с навинченными муфтами, а также раструбные безмуфтовые трубы должны выдержать испытание внутренним гидравлическим давлением согласно условию

p=2sR/D

где р - давление испытания, МПа; s - номинальная толщина стенки, мм; R - допускаемое напряжение, МПа; D - номинальный наружный диаметр трубы, мм.

Допускаемое напряжение принимается:

для труб исполнения А с условным диаметром 273 мм и более R=0,6 σ_Тmin;

для остальных труб этого исполнения R=0,8 σ_Тmin;

для труб исполнения Б с условным диаметром 219 мм включительно R=0,8 σ_Тmin, более 219 мм R=0,6 σ_Тmin.

Для труб, у которых давление ограничивается прочностью муфт, величина испытательного давления

р=0,8σ_Тmin(D_M-d_p)/D_M

где D_M - номинальный наружный диаметр нормальной и специальной муфты, мм; d_p - наружный диаметр резьбы муфты в плоскости торца трубы после свинчивания на муфтонаверточном станке, мм; σ_Тmin - минимальный предел текучести, МПа.