Что такое кондуктор в бурении?
Alkstroy.ru

Строительный портал

Что такое кондуктор в бурении?

Кондуктор скважины, что это такое?

Для удобства бурения скважин на воду глубиной свыше 20 м в сложных грунтах, кроме основной эксплуатационной трубы устанавливают вспомогательные. Труба, проходящая по всей длине скважин до известняка, называется обсадной. Она предназначена для фиксации формы канала ствола, закрепления его стенок, предотвращения попадания сточный поверхностных вод. Труба, служащая для закрепления верхних слоев грунта, предотвращения их осыпания – кондуктор. Этот конструктивный элемент имеет относительно небольшую длину – от пяти до десяти метров, и диаметр – на один-два номера больше, чем обсадная труба.

Труба с самым большим диаметром (при бурении скважин на воду) – свыше 200 мм – это направление. Ее монтируют после прохода первых двух-трех метров. Цель направления – обеспечить установку технологического оборудования и задать углы бурения – зенитный и азимутальный.

Из чего состоит скважина?

В устройстве скважин выделяют элементы:

  • Устье – верхняя часть канала;
  • Забой – нижняя точка проходки, дно;
  • Ствол – канал, разбуренная полость скважины; внутри ствола располагаются трубы и оборудование;
  • Фильтр – тот элемент, который непосредственно контактирует с водоносным пластом; в качестве фильтра могут использоваться природные прочные подземные породы или фильтровальные устройства.

Вид скважины выбирают в зависимости от расчетного потребления воды. Для обеспечения жизнедеятельности обычной семьи и полива участка площадью 10 соток достаточно 2 кубометров воды в час. Такой объем обеспечит скважина на песок диаметром до 120 мм. Более высокие потребности в воде, связанные с эксплуатацией стиральных, посудомоечных машин, поливом требуют подъема значительных масс воды – от 4-х кубометров.

Для водообеспечения частного дома используют скважины различной глубины и диаметра. Требуемые характеристики скважины определяют до начала выполнения работ. Наиболее доступная, наименее затратная – как в изготовлении, так и в обслуживании – скважина на песок. Ее глубина составляет два десятка метров, что дает возможность пользоваться недорогими насосами: ручными или вибрационными. Величина диаметра канала существенного значения не имеет, главное – чтобы проходил шланг с фильтром.

Когда необходим кондуктор?

Справка: дебит скважины – количество продукта (в нашем случае – воды), которое скважина может стабильно выдавать в единицу времени. Дебит является важнейшей характеристикой скважины.

Скважина с наиболее устойчивым дебитом – артезианская, проходит сквозь следующие почвенные слои:

  • пески, супеси;
  • глины, валуны;
  • галечник;
  • известняки трещиноватые;
  • суглинки;
  • щебень, гравий;
  • мергели.

Ниже прочих мелкодисперсных слоев располагаются водоносные известняки.

Отличие артезианского слоя от фильтровального заключается в том, что водоносный бассейн расположен между водоупорными грунтами. По чистоте артезианская вода превосходит любую другую. Водоносные пласты располагаются на больших территориях, все они в большинстве случаев сосчитаны и учтены. Доступ к артезианской воде, в отличие от фильтровальной, есть не везде.

Воды в артезианских слоях находятся под давлением, которое иногда достигает такой силы, что скважины фонтанируют. Чаще после вскрытия водоносного слоя вода поднимается по каналу вверх до определенной отметки. Иногда высота ее подъема незначительна.

Для выкачки воды используют насосы глубинного типа – погружные. Их диаметр зависит от часовой производительности и составляет 75-100 мм. По этой причине к основным характеристикам артезианских скважин относят соосность и величину сечения ствола скважины.

В грунтах плотных – глинистых, гранитных – для обеспечения работы скважины достаточно одной трубы. Ее опускают до уровня водоносных известняков, промежуток между стенками и грунтом уплотнят глиной. Нижнюю часть оставляют открытой: неразрушающийся известняк без глинистых и песчаных примесей обладает достаточной пористостью и прочностью, чтобы выполнять функцию нижней трубы.

В случае, когда в водоносных слоях присутствует глина и песок, внутрь первой трубы, которая становится обсадной, помещают вторую – эксплуатационную. Внутренняя труба должна доходить до водного зеркала, но иногда ее перфорируют и доводят до самого дна.

Ствол скважины может проходить через неустойчивые грунты. Для бурения сложность представляют пески, насыпные неуплотненные слои или глинисто-песчаные водонаполненные пульпы. При проходке сквозь такие слои сложно бывает обеспечить вертикальность канала и его диаметр: стенки обрушаются, ствол в буквальном смысле может уплыть – искривиться, изогнуться. Для защиты стенок ствола применяют такое устройство, как кондуктор – трубу, диаметр которой больше, чем сечение обсадной трубы.

Обычно неустойчивые подземные слои располагаются на глубине 5-20 м, такой же длины нужен кондуктор. При проходке сложных грунтов, выполняемой без предварительной геологоразведки, может потребоваться несколько кондукторов, устанавливаемых по принципу телескопа. В этом случае необходимо соблюсти условие: диаметр первого (внешнего) кольца и всех промежуточных должен быть таким, чтобы в последнюю, самую тонкую трубу можно было опустить насос.

Технология монтажа

Буровые работы осуществляют вручную или с помощью специального оборудования. В первом случае применяют шнек – лопастной бур, подобное тому, которым сверлят лунки во льду. С помощью шнека можно добраться до воды, залегающей в песчаных грунтах на глубине до 30-ти м. Особенностью таких почв является мягкость и наличие слоев из водно-песчаной пульпы. Чтобы их пройти, нужна скважина с защитным кондуктором.

Установку устройства выполняют следующим образом:

  1. При попадании на осыпающийся участок бур вытаскивают, а в почву заглубляют трубу, в нижнем торце которой нарезаны зубцы. В мягкую породу такая труба входит без труда.
  2. Затем продолжают выборку грунта внутри трубы. Диаметр трубы нужно выбрать с запасом, чтобы можно было забить (завернуть) еще одну трубу.
  3. По окончании работ и монтажа эксплуатационной колонны межтрубное пространство буровой заливают цементом.

Такое устройство кондуктора является традиционным.

ОСОБЕННОСТИ БУРЕНИЯ ИНТЕРВАЛА ПОД КОНДУКТОР НА ЯУНЛОРСКОМ МЕСТОРОЖДЕНИИ

магистрант, кафедра «Бурение нефтяных и газовых скважин», Институт геологии и нефтегазодобычи, ТИУ,

магистрант, кафедра «Бурение нефтяных и газовых скважин», Институт геологии и нефтегазодобычи, ТИУ,

Аннотация. Основные факторы, определяющие конструкцию забоя, – способность эксплуатации объекта, тип коллектора, механические свойства пород продуктивного пласта и условия его залегания. В статье авторы анализируют особенности бурения интервала под кондуктор скважины.

Согласно опыту бурения и геологических условий проектируется применение следующих элементов конструкции скважины:

  • Кондуктор – для перекрытия верхних неустойчивых горизонтов, а также для установки превентора;
  • Эксплуатационная колонна.

Проводник представляет собой набор стальных труб, соединенных друг с другом, как правило, конической резьбой через муфты. С целью беспрепятственного спуска проводника в скважину его нижняя часть оборудована специальным башмаком и направляющей трубкой обтекаемой формы. Через башмак и канал в направляющей трубе циркулирует буровых и тампонажных растворов. Длина проводника нефтяных, газовых и разведочных скважин обычно 100-500 м. при проведении уникальных сверхглубоких скважин в изверженных (магматических) пород, длина проводника может превышать 2000 метров. Диаметр труб и соединений соединяя их определяет выбор диаметра бурового наконечника. Кольцевой технологический зазор между проводником и стенкой скважины выбирается из условия беспрепятственного спуска проводника и его качественного цементирования.

Читать еще:  Как вкрутить винтовые сваи самостоятельно?

Для бурения под направление и кондуктор при кустовом методе строительства эксплуатационных скважин, как правило, используется естественно набранный глинистый раствор, оставшийся от бурения предыдущей скважины или вновь приготовленный глинистый раствор (табл. 1).

Таблица 1.

Основные контролируемые параметры буровых растворов для бурения под кондуктор

Параметры

Ед. измерения

Значения

Условная вязкость УВ

Водородный показатель (рН)

50 – 70 / 75 – 105

При бурении после углубления ниже мерзлоты предусмотрено введение реагента БСР. Обработку проводят в процессе бурения перед поступлением в глинистые отложения, на высоте 250 – 300 метров вертикально, весь рабочий объем раствора вводят 267 – 634 кг, что позволяет раствору ингибировать просверленную глинистую породу. Вязкость может быть снижена до 28 – 35 секунд. СНС должна поддерживаться на уровне не менее 15/25 ДПА: снижение СНС ниже этих значений приведет к снижению качества очистки скважины от пробуренной породы. Вторая и последующая обработка реагентом БСР должна проводиться в количестве 133 кг через 200 м проникновения с контролем условной вязкости и СНA.

Сверля, строго контролируйте качество системы чистки, удаление шуги на вибрируя экранах. Осадок должен быть твердым, сухим, рассыпчатым.

В процессе бурения за проводником должен осуществляться постоянный контроль параметров бурового раствора. Параметры измеряются через каждые 100 м пробития с регистрацией в буровом журнале.

По достижении проектной поверхности скважину промывают 1,5-2 цикла с контролем параметров до полного удаления шлама на этапах обработки.

Минимальная глубина спуска кондуктора Н к рассчитывается по формуле, представленной в [1], исходя из условия предупреждения гидроразрыва горных пород:

где РПЛ – максимальное пластовое давление в скважине, МПа;

L – глубина скважины, м;

qФ – удельный вес флюида, Н/м 3 ;

ΔРГР – максимальный градиент гидроразрыва пород, МПа/м.

Так как на Яунлорском месторождении преобадают мягкие породы, то при бурении интервала под кондуктор целесообразнее использовать турбобур ТО3-240 в паре с долотом БИТ 311,2 ВТ 616 СН (рисунок 1).

Рисунок 1. Турбобур-отклонитель ТО3-240РС

Турбобур-отклонитель ТО3-240РС предназначен для бурения прямых и наклонно-направленных участков нефтяных и газовых скважин долотами 269.9 мм и более с использованием промывочной жидкости плотностью до 1500 кг/м3 при забойной температуре до 100°С.

Основными особенностями конструкции турбобура ТО3-240РС от широко распространенного отклонителя ТО2-240 являются:

  • в соединении вал шпиндельной секции-вал турбинной секции, взамен кулачковой муфты, применяется карданный вал с маслонаполненными шарнирами, при этом обеспечивается кратно более высокий ресурс работы данного узла;
  • из конструкции турбинной секции исключается узел осевой опоры, что в сочетании со стандартным конусно-шлицевым соединением кардана с валом турбинной секции позволяет применять в качестве привода серийную турбинную секцию;
  • в качестве осевой опоры шпиндельной применяется резинометаллическая пята с -утопленной резиной, имеющая повышенный ресурс работы;
  • нижняя радиальная опора максимально приближена к долоту, расстояние от долота до опоры уменьшено на 400 мм, что значительно улучшает условия работы деталей -шпиндельной секции и увеличивает жесткость нижнего плеча отклонителя;
  • возможно изменение угла перекоса турбобура в условиях буровой путем замены переводника косого, при этом турбобуром можно проходить как прямые участки, так и интервалы набора кривизны;
  • при необходимости между шпиндельной и турбинной секциями возможна установка центратора.

Список литературы:

  1. Групповой рабочий проект на строительство эксплуатационных скважины на Яунлорском месторождении № 665 [Текст]: групп. рабочий проект. – Тюмень: ООО “ТюменНИИгипрогаз”,2013
  2. Повалихин, А.С. Бурение наклонных, горизонтальных и многозабойных скважин [Текст]: /А.С. Повалихин [и др.]. Под общей редакцией доктора технических наук, профессора А.Г. Калинина.- М.:Изд. Центр – ЛитНефтеГаз, 2011.- 647 с.
  3. Кулябин, Г.А. Технология углубления скважин с учетом динамики процессов [Текст]: Учебн. пособ. /Г.А. Кулябин, А.Г. Кулябин, А.Ф. Семененко – Тюмень: ТюмГНГУ, 2012. – 200 с.
  4. Винтовые забойные двигатели для бурения скважин [Текст] : /В.П. Овчинников [и др.]. – Тюмень: ООО «Печатник», 2009.- 204 с.: ил.

Что такое кондуктор в бурении?

Бурение скважин на воду
Водоснабжение частного дома под ключ

Статьи экспертов

Кондуктор скважины

Все статьи

Кондуктор или кондукторная колонна — это колонна обсадных труб, предназначенная для крепления верхнего интервала скважин с целью перекрытия не устойчивых, склонных к обрушению горных пород, или поглощению промывочной жидкости. Так же, к основным функциям кондуктора можно отнести:

  • — Задание вертикального направления при бурении скважины;
  • — Предотвращение размывания устья скважины;
  • — Перекрытие верхних водоносных горизонтов (верховодки) и поступления в скважину талых и дождевых вод;
  • — Защита основной эксплуатационной колонны обсадных труб от подвижек грунта в процессе бурения и дальнейшей эксплуатации водозаборной скважины (морозного пучения).

К вспомогательным функциям кондуктора относятся возможность монтажа защитных (антивандальных) систем и насосного водоподъемного оборудования (оголовка).

Кондуктор представляет собой набор труб, соединенных между собой, как правило, посредством резьбового соединения, которое обеспечивает оптимальную геометрию обсадной колонны. Иногда при установке кондукторной колонны большого диаметра, используют сварное соединение, но такой способ соединения труб значительно ухудшает прочностные и геометрические параметры кондуктора.
Длина кондукторной колонны напрямую зависит от мощности рыхлых отложений на конкретном участке и может варьироваться от 5 до 70 м. На примере г. Екатеринбурга и его окрестностей можно выделить требуемую длину кондуктора в процентах:

  • — 70% скважин — длина кондуктора 5-10 м;
  • — 15% скважин — длина кондуктора 10-20 м;
  • — 5% скважин — длина кондуктора 20-30 м;
  • — 5% скважин — длина кондуктора более 30 м;

Выбор материала для кондуктора

Основные материалы из которых может быть выполнена кондукторная колонна это металлические либо пластиковые трубы, диаметром как правило от 146 до 300 мм. На практике самые распространенные металлические трубы это:
1. Трубы стальные электросварные прямошовные Ø 159 мм при толщине стенки 4.5-5.0 мм.
Основная область применения такой трубы строительство водопроводов. Изготавливаются из низкосортной стали Ст3. К основным недостаткам можно отнести быструю коррозию, особенно в агрессивной воде и на контакте воздушной и водной среды. Средний срок службы 5- 10 лет. Труба не предназначена для обсадки скважин.
2. Труба ПМТП-150 (Оцинковка)
Труба электросварная Ø 152 мм с толщиной стенки 3.2 мм, имеет цинковое покрытие, а по краям приварены раструбы, толщиной 10 мм. Изготавливаются из стали Ст10. Основные недостатки данной трубы ее окисляемость и попадание в скважину не только ржавчины, но и вредного для здоровья цинка. Средний срок службы 5- 10 лет. Труба не предназначена для обсадки скважин.
3. Цельнотянутые (бесшовные) стальные обсадные и колонковые трубы Ø 146 мм с толщиной стенки 6,5-7,0 мм.
Это единственные металлические трубы, предназначенные непосредственно для обсадки скважины. Данные трубы изготавливаются из высококачественной стали групп прочности Д, К, М., хотя в последнее время для производства используют менее качественную сталь марки Ст.45. Трубы обладают повышенными характеристиками коррозионной и износостойкости, но из-за сложного производства имеют высокую стоимость.

Читать еще:  Фиброволокно полипропиленовое строительное для армированной стяжки

Преимущества пластиковых труб

В 98% случаев, при бурении не глубоких (до 100 м) скважин на воду, целесообразно производить крепление устья скважины полимерными (из полиэтилена, полипропилена, поливинилхлорида), асбоцементными трубами и трубами из стеклопластика, не подвергающихся коррозии в агрессивных по отношению к стали водах.

Основными из них являются трубы ПНД из полиэтилена низкого давления высокой плотности, они сертифицированы и предназначены для обсадки водозаборных скважин. Их используют для крепления стенок скважин при бурении, направленного бурения, хозяйственно-питьевого водоснабжения и других целей. Механическая прочность труб обеспечивается их конструктивным исполнением и применяемыми материалами.

К достоинствам таких труб можно отнести:

  • — большой срок эксплуатации, порядка 50 лет;
  • — конструктивная простота монтажа;
  • — не подверженность коррозии;
  • — сохранение свойств в температурном диапазоне от -50С до +50С;
  • — химическая устойчивость;
  • — хорошие показатели на сжатие, растяжение, разрыв, динамические нагрузки;
  • — герметичность обсадной колонны;
  • — малый вес;
  • — невысокая стоимость.

В настоящее время существует достаточно большое количество полимерных труб не сертифицированных для непосредственного использования в строительстве скважин, их прочностные эксплуатационные показатели значительно разнятся, следовательно безоговорочно доверять таким трубам нельзя, и стоит рассматривать качество каждого экземпляра в отдельности.

Статьи

Использование кондуктора при бурении на воду

В практике буровых компаний на этапах разработки скважинных водозаборов периодически возникает производственная необходимость в монтаже дополнительной кондукторной обсадки.

К сожалению, подобные ситуации вызывают увеличение трудоёмкости и материалоёмкости процесса, что в свою очередь, приводит к росту общей себестоимости проекта водозабора. В этой связи у заказчиков возникает ряд вопросов, которые мы разберем ниже.

Что такое кондуктор?

– Это своеобразная гильза, смонтированная на верхнюю часть скважины, изготовленная из стальной трубы диаметром немного бОльшим основной обсадки. Например, если проектируется обсадная колонна Ø 133 мм, то для кондуктора используют трубу Ø 159 мм. Глубина его установки диктуется кругом решаемых задач и может варьироваться от 4 м и до десятков метров.

Для чего нужен дополнительный элемент в конструкции обсадки?

– Несмотря на однотипность и простоту конструкции кондуктора, в каждом конкретном случае он устанавливается буровиками с различными целями:

  1. как направляющий элемент, чтобы задать верное направление работе бурового инструмента;
  2. для закрепления верхних неустойчивых пластов, имеющих высокий риск обрушения. Подобные свойства породы могут быть естественного происхождения, например, разбуриваются рыхлые сухие песчаные грунты или плывуны, либо искусственного, если работы ведутся на насыпных участках;
  3. чтобы защитить нижележащие горизонты от перетекания верховодки, осадочных, сточных и прочих загрязненных вод;
  4. для усиления обсадки перед внешними кольцевыми нагрузками на пучинистых грунтах, которые возникают в результате их морозного пучения и таяния, либо напряжениями смещения в сдвигающихся породах.

Как понять, нужен кондуктор или нет?

– До начала бурения, решение о предстоящей установке кондуктора может быть принято мастером исходя из практики строительства скважин на данной территории, разведочного бурения, а также на основании некоторых внешних признаков участка. Иногда предварительный прогноз дается довольно условно, а точная потребность в дополнительной обсадке выясняется уже в процессе осуществления бурения по поведению бурового инструмента, стабильности породы, поглощению промывочной жидкости и т.д.

Например, раствор может уходить в сухую трещиноватую породу, т.е. явно наблюдается дисбаланс, подаваемого в скважину и выходящего на поверхность объема жидкости, происходит полное или частичное его поглощение. Бур начинает работать «по сухому», не получая необходимого охлаждения, а также отвода шлама, что чревато его поломкой либо потерей. Напротив, прохождение плывуна, вызовет заметный прирост объёма бурового раствора. Однако и в этом случае можно потерять бур из-за его перегрузки породой, оплывающей из стенок скважины. В подобных ситуациях, чтобы отсечь проблемные пласты, буровой мастер принимает решение об установке кондуктора.

Как осуществляется бурение с кондуктором?

– Как уже описывалось выше, решение о постановке кондуктора может приниматься как на стадии проектирования гидротехнического сооружения, так и в процессе буровых работ.

  1. Если дополнительная обсадка планируется изначально (для крепления рыхлых пород, отсечения нежелательных инфильтратов или усиления основной обсадной колонны), то начальный буровой этап ведется долотом большего диаметра, гарантирующим свободную установку трубы кондуктора.
  2. После выхода на глубину перекрытия проблемных пластов породы, скважина оборудуется первой обсадкой. Далее, понижают диаметр долота и продолжают забой до уровня установки следующей обсадной колонны.
  3. После спуска основной колонны, между её наружными стенками и внутренними кондуктора получают зазор, который подвергается цементации, чем обе трубы связываются в одну систему и обеспечивается непреодолимый барьер для поверхностных загрязнений.
  4. Соответственно кессон устанавливается на кондуктор. Последний обрезается и вваривается в дно кессона, как и обычная обсадная колонна.

Потребность дополнения скважины кондуктором может возникнуть и на этапе бурения, в случае выявления нестабильных пород (осыпающихся или оплывающих). Например, если вскрывается плывун, то его стараются пройти до начала устойчивого пласта. Затем, после извлечения бура, осуществляется обсадка, а дальнейший забой продолжается по схеме, описанной в предыдущем пункте.

В остальном конструкция водозаборной скважины с кондуктором, а также последующий монтаж водоподающего оборудования, не отличается от обычной технологии.

Добыча нефти и газа

Изучаем тонкости нефтегазового дела ВМЕСТЕ!

Основные термины и определения в бурении

Скважиной называется цилиндрическая горная выработка, сооружаемая без доступа в нее человека и имеющая диаметр во много раз меньше длины (Рис.1).


Рис. 1 Схемы скважин

Начало скважины называется устьем 1, боковая цилиндрическая поверхность – стенкой 2 или стволом, дно – забоем 4. Расстояние от устья до забоя по оси ствола определяет длину скважины (рис. 1 в), а по проекции оси 4 на вертикаль – ее глубину (рис. 1 а, в).

По пространственному положению ствола различают вертикальные (рис. 1 а, б) и наклонные (рис. 1 в)скважины.

Скважины углубляют, разрушая породу по всей площади забоя (сплошным забоем) или по его периферийной части (кольцевым забоем). В последнем случае в центре скважины остается колонка породы –керн 5, которую периодически поднимают на поверхность для непосредственного изучения .

Диаметр скважины , как правило, уменьшается от устья к забою ступенчато на определенных интервалах. Начальный диаметр нефтяных и газовых скважин обычно не превышает 900 мм , а конечный редко бывает меньше 165 мм. Глубины нефтяных и газовых скважин изменяются в пределах нескольких тысяч метров.

Нефтяные и газовые скважины бурят на суше и на море при помощи буровых установок. В последнем случае буровые установки монтируются на эстакадах, плавучих буровых платформах или судах.

В нефтегазовой отрасли бурят скважины следующего назначения:

1. Эксплуатационные – для добычи нефти, газа и газового конденсата.

2. Нагнетательные – для закачки в продуктивные горизонты воды (реже воздуха, газа) с целью поддержания пластового давления и продления фонтанного периода разработки месторождений, увеличения дебита эксплуатационных скважин, снабженных насосами и воздушными подъемниками.

Читать еще:  Треснула плита перекрытия что делать?

3. Разведочные – для выявления продуктивных горизонтов, оконтуривания, испытания и оценки их промышленного значения.

4. Специальные – опорные, параметрические, оценочные, контрольные – для изучения геологического строения малоизвестного района, определения изменения коллекторских свойств продуктивных пластов, наблюдения за пластовым давлением и фронтом движения водонефтяного контакта, степени выработки отдельных участков пласта, термического воздействия на пласт, обеспечения внутрипластового горения, газификации нефтей, сброса сточных вод в глубокозалегающие поглощающие пласты и др.

5. Структурно-поисковые – для уточнения положения перспективных нефтегазоносных структур по повторяющим их очертания верхним маркирующим (определяющим) горизонтам, по данным бурения мелких, менее дорогих скважин небольшого диаметра.

Нефтяные и газовые скважины представляют собой капитальные дорогостоящие сооружения, служащие много десятилетий. Это достигается соединением продуктивного пласта с дневной поверхностью герметичным, прочным и долговечным каналом. Однако пробуренный ствол скважины еще не представляет собой такого канала, вследствие неустойчивости горных пород, наличия пластов, насыщенных различными флюидами ( вода, нефть, газ и их смеси), которые находятся под различным давлением. Поэтому при строительстве скважины необходимо крепить ее ствол и разобщать (изолировать ) пласты , содержащие различные флюиды.

Крепление ствола скважины производится путем спуска в нее специальных труб, называемых обсадными. Ряд обсадных труб, соединенных последовательно между собой, составляет обсадную колонну Для крепления скважин применяют стальные обсадные трубы.

Насыщенные различными флюидами пласты разобщены непроницаемыми горными породами – «покрышками» . При бурении скважины эти непроницаемые разобщающие покрышки нарушаются и создается возможность межпластовых перетоков, самопроизвольного излива пластовых флюидов на поверхность, обводнения продуктивных пластов, загрязнения источников водоснабжения и атмосферы, коррозии спущенных в скважину обсадных колонн.

В процессе бурения скважины в неустойчивых горных породах возможны интенсивное кавернообразование, осыпи, обвалы и т.д. В ряде случаев дальнейшая углубка ствола скважины становится невозможной без предварительного крепления ее стенок .

Для исключения таких явлений кольцевой канал (кольцевое пространство) между стенкой скважины и спущенной в нее обсадной колонной заполняется тампонирующим (изолирующим) материалом . Это составы, включающие вяжущее вещество, инертные и активные наполнители, химические реагенты. Их готовят в виде растворов (чаще водных) и закачивают в скажину насосами. Из вяжущих веществ наиболее широко применяют тампонажные портландцементы. Поэтому процесс разобщения пластов называют цементированием.

Таким образом, в результате бурения ствола , его последующего крепления и разобщения пластов создается устойчивое подземное сооружение определенной конструкции.

Под конструкцией скважины понимается совокупность данных о числе и размерах (диаметр и длина) обсадных колонн, диаметрах ствола скважины под каждую колонну, интервалах цементирования, а также о способах и интервалах соединения скважины с продуктивным пластом.

Сведения о диаметрах, толщинах стенок и марках сталей обсадных труб по интервалам, о типах обсадных труб, оборудовании низа обсадной колонны входят в понятие конструкции обсадной колонны .

В скважину спускают обсадные колонны определенного назначения : направление, кондуктор, промежуточные колонны, эксплуатационная колонна.

Направление спускается в скважину для предупреждения размыва и обрушения горных пород вокруг устья при бурении под кондуктор, а также для соединения скважины с системой очистки бурового раствора. Кольцевое пространство за направлением заполняют по всей длине тампонажным раствором или бетоном. Направление спускают на глубину от нескольких метров в устойчивых породах, до десятков метров в болотах и илистых грунтах.

Кондуктором обычно перекрывают верхнюю часть геологического разреза, где имеются неустойчивые породы, пласты, поглощающие буровой раствор или проявляющие, подающие на поверхность пластовые флюиды, т.е. все те интервалы , которые будут осложнять процесс дальнейшего бурения и вызывать загрязнение окружающей природной среды. Кондуктором обязательно должны быть перекрыты все пласты, насыщенные пресной водой.

Кондуктор служит также для установки противовыбросового устьевого оборудования. и подвески последующих обсадных колонн. Кондуктор спускают на глубину нескольких сотен метров. Для надежного разобщения пластов, придания достаточной прочности и устойчивости кондуктор цементируется по всей длине.

Эксплуатационная колонна спускается в скважину для извлечения нефти, газа или нагнетания в продуктивный горизонт воды или газа с целью поддержания пластового давления. Высота подъема тампонажного раствора над кровлей продуктивных горизонтов, а также устройством ступенчатого цементирования или узлом соединения верхних секций обсадных колонн в нефтяных и газовых скважинах должна составлять соответственно не менее 150-300 м и 500 м.

Промежуточные (технические) колонны необходимо спускать, если невозможно пробурить до проектной глубины без предварительного разобщения зон осложнений (проявлений, обвалов). Решение об их спуске принимается после анализа соотношения давлений , возникающих при бурении в системе «скважина- пласт».

Если давление в скважине Рс меньше пластового Рпл (давления флюидов,насыщающих пласт), то флюиды из пласта будут поступать в скважину- произойдет проявление. В зависимости от интенсивности проявления сопровождаются самоизливом жидкости (газа) на устье скважины (переливы), выбросами, открытым (неконтролируемым) фонтанированием. Эти явления осложняют процесс строительства скважины, создают угрозу отравлений, ,пожаров, взрывов.

При повышении давления в скважине до некоторой величины называемой давлением начала поглощения Рпогл, жидкость из скважины поступает в пласт. Этот процесс называется поглощением бурового раствора. Рпогл может быть близким или равным пластовому, а иногда приближается к величине вертикального горного давления, определяемого весом расположенных выше горных пород.

Иногда поглощения сопровождаются перетоками флюидов из одного пласта в другой, что приводит к загрязнению источников водоснабжения и продуктивных горизонтов. Снижение уровня жидкости в скважине вследствие поглощения в одном из пластов обуславливает понижение давления в другом пласте и возможность проявлений из него.

Давление, при котором происходит раскрытие естественных сомкнутых трещин или образование новых, называется давлением гидравлического разрыва пласта Ргрп. Такое явление сопровождается катастрофическим поглощением бурового раствора.

Рис. 2. Схема ударно-канатного бурения скважин

Характерно, что во многих нефтегазоносных районах пластовое давление Рпл близко к гидростатическому давлению столба пресной воды Рг (далее просто гидростатическое давление) высотой Нж, равной глубине Нп, на которой залегает данный пласт. Это объясняется

тем, что давление флюидов в пласте чаще обусловлено напором краевых вод, область питания

оторых имеет связь с дневной поверхностью на значительных расстояниях от месторождения.

Поскольку абсолютные значения давлений зависят от глубины Н, их соотношения удобнее анализировать, пользуясь величинами относительных давлений, которые представляют собой отношения абсолютных значений соответствующих давлений к гидростатическому давлению Рг, т.е.:

Рпогл* = Рпогл / Рг;

Здесь Рпл – пластовое давление; Ргр – гидростатическое давление бурового раствора; Рпогл – давление начала поглощения; Ргрп – давление гидроразрыва пласта.

Относительное пластовое давление Рпл* часто называют коэффициентом аномальности Ка. Когда Рпл* приблизительно равно 1,0, пластовое давление считается нормальным, при Рпл* большем 1,0 – аномально высоким (АВПД), а при Рпл* меньшем 1,0 – аномально низким (АНПД).

Одним из условий нормального неосложненного процесса бурения является соотношение

Процесс бурения осложняется, если по каким либо причинам относительные давления окажутся в соотношении:

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector