Основы технологии спуска обсадных колонн в скважину.

Спуск обсадной колонны - ответственная операция. До начала спуска должны быть закончены все исследовательские и измерительные работы в скважине,тщательно проверено состояние бурового оборудования и инструмента, соответствие грузоподъемности вышки и талевой системы весу подлежащей спуску колонны, подготовлен ствол скважины.

За несколько дней до спуска колонны на буровую завозят обсадные трубы, элементы технологической оснастки и необходимый дополнительный инструмент, тщательно проверенные и испытанные, а также специальную смазку для обеспечения герметичности резьбовых соединений при наиболее высоких температурах, возможных в данной скважине.

На буровой обсадные трубы вновь осматривают, проверяют овальность жесткими двойными шаблонами соответствующих диаметров; трубы поврежденные при транспортировке и повышенной овальности отбраковывают, а годные сортируют по группам прочности, толщинам стенок и видам резьбовых соединений и укладывают на стеллажи в порядке, противоположном очередности спуска их в скважину. При укладке каждую трубу нумеруют, измеряют ее длину; номер трубы, ее длину и нарастающую длину колонны записывают в специальный блокнот.

По данным каверно- и профилеграмм выявляют участки резкого искривления. Эти участки тщательно прорабатывают новыми долотами со скоростью не более 35 - 40 м/час и расширяют до нормального диаметра. При проработке целесообразно применять ту же компоновку низа бурильной колонны, которую использовали для бурения последнего интервала скважины (справочн.). После проработки ствол скважины, особенно если условия бурения сложные, калибруют; спускают бурильную колонну, низ которой имеет примерно такую же жесткость, как и подлежащая спуску обсадная колонна, и следят за успешностью прохождения такой компоновки до забоя. Если наблюдаются посадки или затяжки, ствол прорабатывают повторно с несколько меньшей скоростью. По окончании калибровки скважину тщательно промывают в течение одного-двух циклов циркуляции. При проработке применяют промывочную жидкость с минимальной фильтратоотдачей, низкими значениями статического и динамического напряжения сдвига и пластической вязкости, а также с хорошими смазочными характеристиками.

При подъеме бурильной колонны после проработки или калибровки измеряют ее длину и уточняют длину скважины; при этом надо учитывать, что действительная длина скважины больше суммарной измеренной длины поднятых из нее бурильных труб на величину удлинения колонны.

К спуску колонны приступают сразу же, как только закончен подъем бурильных труб после промывки скважины.

Обсадные колонны длиной до 3000 - 3500 м спускают с помощью механизированных клиньев и одного элеватора; при большей длине клинья обычно не применяют из-за опасности повреждения обсадных труб сухарями; вместо клиньев используют второй элеватор.

При спуске нижний конец колонны может упереться в выступы ствола скважины, что опасно возможностью возникновения аварии. Во избежание этого низ колонны оборудуют специальным толстостенным стальным кольцом - БАШМАКОМ с боковыми промывочными каналами и направляющей пробкой из легкоразбуриваемого материала. Пробка имеет центральный проходной канал и наружную обтекаемую форму.

Башмак навинчивают на БАШМАЧНЫЙ ПАТРУБОК - отрезок толстостенной трубы длиной порядка 2 м, в которой по спиральной линии просверлено несколько отверстий, которые выбирают с таким расчетом, чтобы скорость струй при промывке и цементировании не превышала 20 м/сек6 а поток жидкости равномерно распределялся по периметру колонны.

На расстоянии одной - двух труб от башмака в колонне устанавливают ОБРАТНЫЙ КЛАПАН. Назначение этого клапана - предотвратить поступление тампонажного раствора из кольцевого пространства скважины в колонну по окончании цементирования. Наиболее совершенным является ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ обратный клапан ЦКОД. На обсадную трубу такой клапан навинчивают без запорного шара. При спуске в скважину обсадной колонны вытесняемая последней промывочная жидкость направляется частично в кольцевое пространство, а частично через дроссель внутрь обсадных труб. Благодаря этому достигается самозаполнение колонны жидкостью, а гидравлические потери в кольцевом пространстве оказываются меньше, чем в случае, если клапан закрыт и вся вытесняемая жидкость направляется в заколонное пространство.

После спуска в колонну сбрасывают ПЛАСТМАССОВЫЙ шар и потоком промывочной жидкости проталкивают его через резиновую диафрагму до посадки в седло ограничителя. С этого момента устройство ЦКОД начинает работать как обратный клапан; при прямой циркуляции жидкость из колонны вытекает в скважину через окна в ограничителе, перекрытые резинотканевой мембраной. Обратному же току жидкости из скважины в колонну препятствует шар, который слегка приподнявшись упирается в резиновую диафрагму и наглухо закрывает проход в ней.

Клапан ЦКОД может выполнять также функцию посадочного седла для разделительной цементировочной пробки.

Перед навинчиванием тщательно очищают резьбу свободного от муфты конца обсадной трубы волосяной или капроновой щеткой и наносят на нее тонкий слой специальной смазки. Обсадную трубу навинчивают с помощью механизированных ключей или кругового замка Залкина, а затем докрепляют машинными ключами с контролем крутящего момента моментомером. Величина крутящего момента докрепления резьбового соединения регламентирована и зависит от диаметра резьбы.

Спущенная в скважину обсадная колонна должна быть хорошо отцентрирована относительно ствола. Для этого колонну оснащают пружинными или жесткими ЦЕНТРАТОРАМИ. Жесткость пружины центратора должна быть выбрана с таким расчетом, чтобы ось обсадной колонны под действием боковой составляющей веса ее практически не смещалась относительно оси скважины.

ЖЕСТКИЙ ЦЕНТРАТОР представляет собой патрубок с резьбами на концах, к наружной поверхности которого приварено несколько планок, расположенных вдоль или под углом к образующей. Диаметр жесткого центратора всегда меньше диаметра скважины примерно на 10 %. Центраторы целесообразно размещать на колонне на расстоянии 20 - 25 м один от другого, если зенитный угол скважины не превышает 3_; на участках же с большим зенитным углом расстояние между смежными центраторами рассчитывают так, чтобы наибольшая стрела прогиба участка колонны между ними не превышала 4 - 5 % диаметра скважины. Центраторы желательно ставить на каждой трубе близ кровли и подошвы каждого продуктивного горизонта и близлежащих к ним водоносных объектов, выше и ниже каждого наружного пакера и цементировочной муфты на обсадной колонне, а также на участках интенсивного изменения зенитного и азимутального углов. В кавернозных участках ствола скважины их не ставят.

Для лучшего вытеснения промывочной жидкости тампонажным раствором из участков с увеличенным диаметром скважины на колонне близ границы их полезно размещать ТУРБУЛИЗАТОРЫ которые завихряют восходящий поток в кольцевом пространстве. На обсадной колонне турбулизатор фиксируют витым клином. Расстояние между смежными турбулизаторами не должно превышать 3 м. Места размещения турбулизаторов и центраторов на колонне уточняют по данным кавернометрии.

При быстром спуске обсадной колонны возникает значительное гидродинамическое давление на стенки скважины, что может явиться причиной поглощения промывочной жидкости, разрушения обратного клапана или смятия колонны. Поэтому скорость спуска колонны ограничивают.

Пока башмак колонны находится выше слабого пласта, Ргидр на глубине нижнего конца ее во избежание возникновения поглощения должно быть меньше наименьшего из двух значений:

(Рп - р g Zп) еxp [10.0047 (Lп - Lсп)]

Ргидр <

0.5 (Рп - р g Zп) exp [10.0047(2Lс-Lсп-Lп)], где

Рп - давление поглощения на глубине Zп, Па;

Zп - глубина залегания слабого пласта,м;

Lп - расстояние от устья до слабого пласта по оси скважины,м;

Lсп - длина обсадной колонны в рассматриваемый момент спуска, м;

Lс - общая длина скважины,м.

Когда же башмак колонны окажется ниже слабого пласта, скорость спуска следует поддерживать не выше найденной из условия (13.42) при Lсп = Lп. Даже при наиболее благоприятных условиях ВНИИКРнефть рекомендует поддерживать среднюю скорость спуска каждой эксплуатационной колонны не более 1 м/сек, промежуточной – не более 0.8 м/сек, а кондуктора - не более 0.5 м/сек.

При спуске колонны с обратным клапаном допускающим самозаполнение ее промывочной жидкостью, нужно контролировать полноту заполнения, следя за объемом жидкости, вытекающей из скважины, и нагрузкой на крюк. Если же клапан закрыт и самозаполнения не происходит, в колонну периодически доливают жидкость после спуска каждых 200 - 400 м труб в зависимости от их диаметра. Во время долива колонну следует расхаживать во избежание прихвата. Кроме того, после спуска каждых 500 - 800 м труб необходимо делать промежуточные промывки, чтобы освежить жидкость в скважине, удалить скопившийся шлам и уменьшить опасность газирования.

После окончания спуска колонну оставляют подвешенной на буровом крюке, а скважину тщательно промывают; при этом колонна не должна упираться в забой.