-
Принципы выбора и обоснования конструкции скважин.
Под конструкцией скважины понимают порядок расположения в скважине обсадных колонн и их размеры, диаметр долота, которым ведется бурение под каждую колонну, высота подъема закачанного в затрубное пространство цементного раствора.
Конструкция скважины должна обеспечивать надежную изоляцию всех проницаемых горизонтов, сохранность запасов углеводородов и долговременную эксплуатацию этого сложного нефтепромыслового объекта. Обсадная колонна не пропускает подземные пресные воды к нефти, газу и соленой воде, которые поднимаются вверх по скважине в процессе добычи. Особое внимание должно быть обращено на конструкцию забоя в интервале продуктивного пласта.
Число обсадных колонн определяется из условий несовместимости режимов бурения отдельных интервалов скважин. В конструкции скважин используются следующие типы обсадных колонн:
Направление – обсадные трубы для предотвращения размыва устья скважины;
Кондуктор – обсадные трубы для крепления верхних неустойчивых интервалов разреза, изоляции водоносных горизонтов от загрязнения, установки на устье противовыбросового оборудования, для подвески последующих обсадных колонн;
Промежуточная обсадная колонна – для крепления и изоляции вышележащих зон разреза, несовместимых по условиям бурения с нижележащими;
Эксплуатационная колонна – для крепления и разобщения продуктивных горизонтов и изоляции их от других горизонтов разреза.
Промежуточные колонны могут перекрывать весь ствол скважины от забоя до устья (рис. 28.1), а могут крепить только необсаженный интервал скважины (хвостовики) с перекрытием предыдущей колонны на 100 м.
Рис. 28.1. Конструкция скважин:
а – профиль скважины; б – концентрическое расположение обсадных колонн в стволе; в – графическое изображение конструкции скважины
При подсчете числа колонн, входящих в конструкцию скважины, направление и кондуктор не учитываются.
Выбор диаметров обсадных колонн и долот осуществляется снизу вверх, начиная с эксплуатационной колонны, диаметр которой задается заказчиком. Диаметр эксплуатационной колонны выбирается в зависимости от назначения скважины и от ожидаемого суммарного дебита продуктивного пласта. Диаметр эксплуатационной колонны определяет диаметр долота для бурения продуктивного пласта. Для добывающей нефтяной скважины большинству требований эксплуатации удовлетворяют диаметры эксплуатационной колонны 140 или 160 мм. Окончательное решение на этот счет зависит от мощности пласта. При малой мощности (до 30 м) устойчивого, не осыпающегося пласта можно применить колонну диаметром 168 мм. При мощности залежи до нескольких сотен метров следует использовать эксплуатационную колонну диаметром 178 мм.
Диаметр эксплуатационной колонны опорных, параметрических, структурных, поисковых и разведочных скважин обычно принимается 114 или 127 мм. В газовых добывающих скважинах диаметр эксплуатационной колонны принимается равным 178 мм.
На основании данных изменения по глубине коэффициента аномальности пластовых давлений выделяются зоны с несовместимыми условиями бурения. Условия считаются несовместимыми, если при разбуривании нижней зоны используется состав бурового раствора, вызывающий осложнение в верхней зоне.
Приступать к бурению нижерасположенной зоны можно после надежной изоляции предыдущей зоны путем спуска обсадной колонны и цементирования заколонного пространства тампонажным раствором. С учетом этого обстоятельства определяется число обсадных колонн.
При проходке и заканчивании скважин открытым стволом выбор диаметров начинается с открытой части ствола.
Диаметр долота подбирается таким образом, чтобы был обеспечен необходимый зазор между муфтой обсадной колонны и стенками скважины. Величина кольцевого зазора зависит от многих факторов, главным из которых является обеспечение условий успешного цементирования затрубного пространства. При наружном диаметре обсадных труб от 114 до 426 мм кольцевой зазор назначается от 15 до 50 мм.
При выборе интервалов цементирования затрубного пространства необходимо выполнять следующие требования:
за кондуктором цементация выполняется на всю высоту до устья скважины;
за промежуточными колоннами нефтяных скважин глубиной до 3000 м интервал цементации – не менее 500 м от башмака колонны;
за промежуточными колоннами газовых скважин, а также разведочных, поисковых, параметрических и опорных скважин цементация выполняется на всю высоту до устья;
за эксплуатационными колоннами цементация выполняется с перекрытием башмака предыдущей колонны не менее чем на 100м;
все обсадные колонны в скважинах, сооружаемых в акваториях, цементируются по всей длине.
При выборе конструкций газовых скважин необходимо учитывать следующие особенности:
После проявления газоносного пласта и заполнения скважины газом давление на устье не отличается от забойного давления, поэтому ствол газовой скважины должен быть прочным;
Ввиду высокой подвижности газа и больших скоростей его течения по стволу вибрационная устойчивость обсадных колонн должна быть высокой, а герметизация затрубного пространства и резьбовых соединений обсадных труб должна быть надежной.