7. Обвязка (установка) верхней части обсадной колонны после затвердевания тампонажного раствора в заколонном пространстве, принципы и цели расчёта усилия натяжения обсадной колонны.

После затвердевания цементного камня осевое напряжение в верхней незацементированной части обсадной колонны значительно уменьшится. Часть веса передаётся на цементный камень. Верхняя часть колонны крепится через колонную головку на кондукторе. Усилия натяжения, свободного верхнего участка колонны при обвязке, определяются методом расчёта. Цель – предотвращение возможной деформации колонны под воздействием изменения t⁰, наружного или внутреннего давления, возникновения напряжения растяжения или сжатия, что может привести к продольному изгибу колонны.

Условия расчёта: 1) колонная головка не допускает осевого перемещения верхнего конца колонны; 2) избыточное давление на устье в колонне и заколонном пространстве равно нулю; 3) плотность жидкости в колонне и заколонном пространстве равны; 4) уровень жидкости при освоении (в колонне) опускается ниже кровли цементного камня; 5) зацементированный участок колонны не может перемещаться в вертикальном направлении.

Тогда условия для предотвращения продольного изгиба свободного участка колонны: ; где Р_н – минимально необходимое усилие натяжения свободного участка колонны; G₀ – вес этого участка; α_т – коэффициент линейного расширения труб (при изменении t⁰); Е – модуль упругости металла труб; F₀ – средне взвешенная площадь поперечного сечения тела труб свободного участка; ∆Т – изменение t⁰ свободного участка в рассматриваемый период после обвязки; Р_у – максимальное давление колонны у устья после обвязки; d – внутренний Ø труб свободного участка; ρ_об – плотность жидкости в колонне, в рассматриваемый период после обвязки; h₀ – высота свободного участка.

Осевые нагрузки в любом сечении свободного участка колонны не должны превышать предельно допустимые прочности колонны на растяжение. Если это условие не выполняется, то принимаются меры по уменьшению усилия напряжения (например уменьшение длины свободного участка или повышение прочности соответствующего участка колонны). Если длина верхнего незацементированного участка достаточна велика, то нижнюю его часть дополнительно проверяют на смятие при одновременном растяжении.

8. Подготовка к проведению процесса и основы технологии спуска обсадных колонн одной секции (за один приём), устройство и назначение оборудования устанавливаемого на обсадных колоннах.

После проведения исследований и измерений в скв проверки состояния бурового оборудования и прочности вышки и талевой системы, завоза обсадных труб и оснастки, приступают к подготовке ствола скв и спуску обсадной колонны. Для этого: - проверяют, шаблонируют, измеряют, сортируют трубы согласно очерёдности спуска в скв; - производят проработку ствола скв в местах сужения новыми долотами (скорость 35 – 40 м/ч или медленней); - промывают скв 1 – 2 циклами раствором с минимальной фильтроотдачей, низкой СНС, и низкой вязкостью; уточняют глубину скв по колонне буровых труб с учётом их растяжения.

После подъёма буровых труб приступают к спуску обсадной колонны, которая до 3 – 3,5 тысяч метров, может осуществляться на механических клиньях и элеваторе. Низ колонны образуют специальным толстенным кольцом «башмаком» с боковыми каналами и направляющей (разбуриваемой) пробкой. Башмак навинчивается на башмачный патрубок длиной 2 метра с отверстиями по спирали. Выше 1 – 2 труб устанавливается обратный клапан например ЦКОД. После спуска колонны в неё бросают пластмассовый шар и продавливают его в корпус клапана. Цель – не допустить обратного течения цементного раствора. Обратный клапан может быть одновременно седлом для разделительной пробки.

При спуске труб производят очистку резьбы специальной щёткой, наносят специальную смазку, навинчивают механическими ключами или ключом Залкина. Производят докрепление машинным ключом с измерением крутящего момента – манометром. У труб ОТТГ и ТБО до упора торца трубы. Для центровки колонны в скв используют пружинные центраторы через каждые 20 – 25 метров, надеваются на колонну. Ø центратора равен 1,2 Ø скв. Возможно применение «жёстких» центраторов: к патрубку приваривают планки – рёбра.

В интервалах водоносных и продуктивных горизонтах центраторы ставят на каждой трубе. Для лучшего замещения промывочной жидкости цементным раствором, на колонну устанавливают специальные турболизаторы, которые завихряют восходящий поток в кольцевом пространстве. Турболизатор – это патрубок на наружной поверхности, на котором укреплены сваркой 3 лопасти со смещением 120⁰ под углом 35⁰ к оси патрубка. Центраторы и турболизаторы устанавливаются на глубинах согласно данным кавернометрии.

Скорость спуска колонны ограничивают из-за значительных гидродинамических давлений, возникающих в скв (эффект поршня при спуске колонны). Скорость спуска эксплуатационной колонны до 1 м/с; промежуточной (технической) около 0,8 м/с; кондуктора меньше 0,5 м/с. При спуске колонны с открытым обратным клапаном контролируют заполнение колонны жидкостью по объёму вытекающего из скв жидкости и нагрузкой на крюк.

При спуске обсадной колонны с закрытым клапаном заполнение колонны в скв промывочной жидкостью не происходит, и колонну периодически доливают после спуска каждых 200 – 400 метров. Во время долива делают расхаживание во избежание прихвата. После спуска 500 – 800 метров возможны промежуточные промывки буровым раствором для удаления шлама из скв и предупреждения газирования промывочной жидкости. После спуска колонна подвешена на буровом крюке и не упирается в забой.