3. Конструкция скважины

Обоснование и расчет конструкции скважины составляют один из основных разделов технического проекта на строительство скважины.

Конструкцию скважины разрабатывают и уточняют в соответствии с конкретными геологическими условиями бурения в заданном районе.

Она должна обеспечить выполнение поставленной задачи, т.е. достижение проектной глубины, вскрытие нефтегазоносной залежи и проведение всего намеченного комплекса исследований и работ в скважине, включая ее использование в системе разработки месторождения.

Конструкция скважины зависит от сложности геологического разреза, способа бурения, назначения скважины, способа вскрытия продуктивного горизонта и других факторов. Она должна удовлетворять требованиям Правил безопасности в нефтяной и газовой промышленности, которые были утверждены Постановлением Госгортехнадзора России № 24 от 09 апреля 1998 г., а также требованиям по охране недр и защите окружающей среды.

От качества спроектированной конструкции скважины, ее соответствия геологическим условиям в значительной степени зависят надежность, технологичность, долговечность, производительность и стоимость строительства скважины.

При проектировании конструкции скважины для снижения риска и удешевления ее строительства стараются в полной мере использовать

последние достижения и накопленный опыт строительства скважин в данном районе работ и в других районах, близких по геологическим условиям.

В разделе проекта по вопросу крепления скважины решаются следующие задачи:

обоснование способа вскрытия продуктивного пласта и конструкции призабойной части скважины;

обоснование конструкции скважины; расчет обсадных колонн на прочность и выбор обсадных труб для комплектования колонн по секциям; установление интервалов цементирования обсадных колонн в соответствии с Правилами безопасности в нефтяной и газовой промышленности [27] и требованиями Госгортехнадзора; расчет цементирования обсадных колонн.

Процесс спуска в скважину обсадных колонн и их цементирование называют креплением скважины. Крепление преследует надёжное разобщение всех проницаемых горизонтов друг от друга и предупреждение стенок скважины от осыпей и обвалов. Технология крепления эксплуатационной колонны позволяет создать надёжный герметичный канал, соединяющий эксплуатационный объект с дневной поверхностью.

Пласты разобщают при помощи специальных труб, которые называются обсадными.

Расположение обсадных колонн с указанием их диаметра, глубины установки, высоты подъёма закаченного цементного раствора, диаметра долот, которыми ведается бурение под каждую колонну, а иногда и других данных называется конструкцией скважины. Она должна обеспечить высокое качество строительства как долговременно эксплуатируемого сложного нефтепромыслового объекта, предотвращение аварий и осложнений в процессе бурения и создание условий для снижения затрат, времени и материально-технических средств на бурение. А также доведение скважины до проектной глубины, осуществление заданных способов вскрытия продуктивных горизонтов и методов их эксплуатации.

Число обсадных колонн определяется исходя из несовместимости условий бурения. В конструкции скважины используются следующие типы обсадных колонн:

- направление – для крепления верхнего интервала, сложенного неустойчивыми отложениями. Предназначено для предотвращения размыва устья скважины;

- кондуктор – для крепления верхних неустойчивых интервалов разреза, изоляции водоносных горизонтов от загрязнения, установки на устье противовыбросового оборудования, а также для подвески последующих обсадных колонн;

- промежуточная обсадная колонна – для крепления и изоляции вышележащих зон геологического разреза, несовместимых по условию бурения с нижележащими. Служит для предотвращения осложнений и аварий в скважине при бурении последующего интервала. В благоприятных условиях она может быть использована в качестве эксплуатационной колонны;

- эксплуатационная колонна – для крепления и разобщения продуктивных пластов и изоляции их от других горизонтов геологического разреза скважины. Предназначена для извлечения нефти и газа на поверхность любыми известными способами.

Рис.8.4. Конструкция с локальным перекрытием зон осложнения

Суть технологии локального крепления пластов, несовместимых по условиям бурения, заключается в том, что обсадные трубы, диаметром большим диаметра скважины, профилируют по всей длине и уменьшают в поперечном сечении на величину, позволяющую свободно спустить их в скважину. Зону осложнения увеличивают в диаметре раздвижным расширителем до диаметра исходных (не спрофилированных) обсадных труб. После спуска на бурильных трубах профильной «летучки» в скважину, за счет давления, создаваемого нагнетанием бурового раствора, профильные трубы выпрямляют (раздувают) до исходных размеров и плотно прижимают своими стенками к стенке расширенного участка скважины. Для герметизации «летучки» на профильные трубы до спуска в скважину наносят специальный герметик. Таким образом осуществляют локальное крепление зоны осложнения без цементирования с сохранением полезного сечения ствола скважины.

Конструкция скважины состоящей из кондуктора и эксплуатационной колонны называют одноколонной, а конструкции, в состав которых входит промежуточные называют многоколонными (по числу технических колонн).

Проектирование конструкции начинают с выбора диаметра последней эксплуатационной колонны, исходя из условий эксплуатации скважины. Для бурения ствола под эксплуатационную колонну подбирают диаметр долота, обеспечивающего регламентированные зазоры. Размер последующей колонны должен обеспечить прохождение через неё долота, которым углубляется ствол под эксплуатационную колонну. Затем подбирают долото под выбранную колонну по тому же принципу и так до первой колонны от устья.

Перед спуском колонн, скважина должна быть освобождена от всех осложнений и тщательно промыта раствором, очищенным от выбуренной породы. Колонну спускают в скважину в один прием от устья до забоя или отдельными секциями с разрывом во времени цементирования. Чтобы избежать возможных гидравлических разрывов пород и поглощения бурового раствора, скорость спуска ограничивают.

Колонну спускают секциями в случае недостаточной прочности обсадных труб, недостаточной грузоподъемности буровой установки, существующих или возможных возникновений различных осложнений. Нижние секции колон, а также потайные колонны (летучки) и хвостовики спускают на колонне бурильных труб. Для соединения двух частей обсадной колонны друг с другом используют специальные стыковочные устройства.

При спуске обсадную колонну оснащают определенным набором устройств, получивших название «технологической оснастки обсадных колонн». Назначение оснастки – создать условия для качественного спуска и цементирования колонны. Тип оснастки, ее размещение и количество зависит от назначения колонны, глубины спуска, геологических условий, состояния ствола скважины и пр. С целью направления колонны по стволу скважины и защиты от повреждений в процессе спуска, низ колонны оборудуют специальным башмаком с направляющей пробкой (насадкой).