Конструкция скважин

ОБЩАЯ СХЕМА БУРЕНИЯ

Для бурения нефтяных и газовых скважин в России при­меняют только вращательный метод. При этом методе сква­жина как бы высверливается вращающимся долотом. Разбуренные частицы породы выносятся на поверхность циркули­рующей струей промывочной жидкости либо с нагнетаемым в скважину воздухом или газом. В зависимости от местона­хождения двигателя вращательное бурение разделяют на ро­торное и турбинное. При роторном бурении двигатель нахо­дится на поверхности и приводит во вращение долото на забое при помощи колонны бурильных труб. При турбинном бурении двигатель (турбобур или электробур) перенесен к забою скважины и установлен над долотом.

Процесс бурения включает в себя следующие операции: 1) спускоподъемные работы — спуск бурильных труб с до­лотом в скважину до забоя и подъем их с отработанным долотом; 2) работа долота на забое — разрушение породы долотом.

Эти операции периодически прерываются для спуска в скважину обсадных труб, которые используются для предох­ранения стенок скважины от обвалов и разобщения нефтя­ных (газовых) и водяных горизонтов [9, 30].

Одновременно в процессе бурения выполняется ряд вспо­могательных работ: отбор керна, приготовление промывоч­ной жидкости, каротаж, замер кривизны ствола скважины, освоение ее с целью вызова притока нефти или газа.

Полный цикл строительства скважины включает следую­щие основные элементы:

1) монтаж буровой вышки, бурового (силового) оборудова­ния и строительства привышечных сооружений;

2) подготовительные работы к бурению скважин;

3) процесс бурения;

4) вскрытие и разобщение пластов (спуск обсадных труб и их цементирование);

5) испытание скважины на приток нефти или газа (освое­ние);

6) демонтаж оборудования.

Как правило, верхние участки разреза скважины пред­ставлены современными отложениями, легко размывающи­мися в процессе бурения циркулирующим потоком жидко­сти. Поэтому бурить скважину начинают только после того, как предпримут необходимые меры против размывания поро­ды под основанием буровой. Для этого до бурения скважины сооружают шурф до устойчивых пород (4 —8 м) и в него спускают трубу с вырезанным окном в ее верхней части. Пространство между трубой и стенкой шурфа заполняют бутовым камнем и цементным раствором. В результате устье скважины надежно укрепляется. К окну в трубе приварива­ют короткий металлический желоб, по которому в процессе бурения промывочная жидкость направляется в желобную систему и к очистным механизмам. Трубу, устанавливаемую в шурфе, называют направлением.

После установки направления и проведения ряда других работ (контрольный осмотр оборудования, монтаж и наладка приборов, оснастка полиспастной системы, бурение шурфа под ведущую трубу) составляют акт о готовности смонтиро­ванной буровой и приступают к бурению скважины.

Пробурив неустойчивые, мягкие, трещиноватые и кавер­нозные породы, осложняющие процесс бурения (обычно 50 — 400 м), перекрывают и изолируют эти горизонты, для чего в скважину спускают обсадную колонну, состоящую из свин­ченных стальных труб, а ее затрубное пространство цементи­руют. Первая обсадная колонна называется кондуктором.

После спуска кондуктора не всегда удается пробурить сква­жину до проектной глубины из-за прохождения новых ос­ложняющих горизонтов или из-за необходимости перекры­тия продуктивных пластов, не подлежащих эксплуатации дан­ной скважиной. В таких случаях возникает потребность в спуске и последующем цементировании второй обсадной колонны, которая называется промежуточной колонной.

При дальнейшем углублении скважины вновь могут встре­титься горизонты, подлежащие изоляции. Тогда спускают и изолируют третью обсадную колонну, называемую второй промежуточной колонной. В этом случае ранее спущенная обсадная колонна будет называться первой промежуточной. В осложненных условиях бурения таких промежуточных ко­лонн может быть три и даже четыре.

Пробурив скважину до проектной глубины, спускают и цементируют эксплуатационную колонну, предназначенную для подъема нефти или газа от забоя к устью скважины или для нагнетания воды (газа) в продуктивный пласт в целях поддер­жания давления.

После спуска и цементирования эксплуатационной колон­ны проверяют качество цементного кольца, образовавшегося в затрубном пространстве, и все обсадные колонны на устье скважины обвязывают друг с другом, применяя специальное оборудование.

Расположение обсадных колонн с указанием их диамет­ров, глубины перехода с большего диаметра скважины на меньший, глубина спуска обсадных колонн и интервалов их цементирования составляют понятие конструкции скважины. Если в скважину кроме направления и кондуктора спускают только эксплуатационную колонну, то конструкцию называ­ют одноколонной. Если в скважину, кроме направления и кондуктора, спускают промежуточные и эксплуатационные колонны, то конструкцию называют двухколонной (при одной промежуточной колонне) или трехколонной (при двух промежуточных колоннах). На рис. 2.2 показана двухколон­ная конструкция скважины.

Конструкцию скважины выбира­ют с учетом геологических особенностей месторождения (глу­бины залегания зон обвалов, поглощений, водопроявлений, глубины расположения продуктивных горизонтов), вида до­бываемого продукта (нефть или газ), способов эксплуатации и бурения, техники и технологии бурения.

Рис. 2.2. Двухколонная конструкция сква­жины: D_1′ D_2′ D₃ — диаметры долот, применяе­мых соответственно при бурении под кон­дуктор, промежуточную и эксплутационную колонны; d_1′ d_2′′ d₃′ d₄ — диаметры соответственно направления, кондуктора, промежуточной и эксплутационной колонны; Л,, h₂, h_v h_t — интервалы цемен­тирования затрубного пространства соот­ветственно за направлением, кондуктором, промежуточной и эксплутационной колон­нами; L_1′ L_2′ L_3′ L₄ — глубина спуска соот­ветственно направления, кондуктора, про­межуточной и эксплутационной колонн

После спуска последней эксплуатационной колонны приступают к работам, выполнение которых обеспечит вызов притока нефти из пла­ста в эксплуатационную колонну и сдачу скважины в эксплу­атацию. В результате развития техники и технологии буре­ния конструкции нефтяных и газовых скважин за последние десятилетия претерпели значительные изменения в сторону упрощения и снижения массы (облегчения). Под упрощением конструкции понимают уменьшение зазоров между стенкой скважины и обсадными колоннами, что приводит к уменьше­нию объема выбуриваемой породы и сокращению расхода цемента для цементирования скважины [9, 30].

Под облегчением конструкции скважины следует пони­мать уменьшение диаметра эксплуатационной колонны, а сле­довательно, и диаметров других колонн; отказ от применения вспомогательных колонн (кондуктора, промежуточной колон­ны); уменьшение глубины спуска колонн. В итоге при облег­чении конструкции скважины сокращается расход металла на скважину.

Дата добавления: 2014-11-06