что такое башмак в бурении
Элементы оснастки низа обсадной колонны
В конструкцию низа обсадных колонн входит технологическая оснастка для успешного спуска обсадных колонн и цементирования скважин, разобщения пластов и эксплуатации скважин.
В конструкцию низа обсадных колонн входит технологическая оснастка для успешного спуска обсадных колонн и цементирования скважин, разобщения пластов и эксплуатации скважин.
Элементы низа обсадной колонны:
Иногда при спуске эксплуатационных колонн или хвостовиков вместо башмака с направляющей пробкой обсадная колонна заканчивается «пауком» (Рис. 1 г).
Используются также шаровые и дроссельные обратные клапаны (рис. 3).
Обратные клапаны устанавливаются на расстоянии 2. 12 м от башмака.
При спуске обсадных колонн значительной длины или хвостовиков устанавливаются два обратных клапана на расстоянии 8. 12 м друг от друга.
В скважинах с возможными газопроявлениями обратные клапаны устанавливают вне зависимости от глубины спуска колонны во избежание газового выброса через колонну в процессе ее спуска и цементирования.
Обратный клапан перед спуском в скважину опрессовывают на давление, в 1,5 раза превышающее его рабочее давление.
Упорное кольцо
Так как обсадную колонну с обратным клапаном спускают порожней, то периодически (через 100. 200 м) следует доливать ее буровым раствором.
Если этого не делать, наружное давление может достигнуть критической величины, угрожающей или смятию колонны, или прорыву обратного клапана.
Упорное кольцо(кольцо-стоп) устанавливается для четкого фиксирования окончания процесса цементирования над обратным клапаном (на расстоянии 6. 12 м).
Упорное кольцо изготавливается из чугуна в виде шайбы толщиной 12. 15 мм; диаметр отверстия делается на 60-75 мм меньше наружного Ø.
В некоторых случаях упорное кольцо имеет не 1 отверстие, а 2 или 4.
Кольца жесткости
Кольца жесткости служат для усиления отдельных интервалов обсадной колонны.
Их рекомендуется устанавливать на кондукторы и промежуточные колонны.
Для усиления нижней части обсадной колонны и повышения прочности соединения на нижние 4. 5 труб одеваются короткие (100. 200 мм) патрубки и закрепляются электросваркой. Изготавливаются они из обсадных труб следующего за данной обсадной колонной размера.
Рис. 4. Турбулизатор
Турбулизатор
Турбулизаторы способствуют лучшему замещению бурового раствора цементным в процессе цементирования обсадных колонн.
Турбулизатор (рис. 4) состоит из корпуса 1, неподвижно закрепляемого на обсадной трубе, упругими (обычно резиновыми) лопастями 2, наклоненными под углом 30. 50° к образующей оси. Лопасти изменяют направление восходящего потока промывочной жидкости и цементного раствора, способствуют образованию местных вихрей и разрушению структуры в застойных зонах. Для крепления на обсадной трубе служат спиральный клин 3.
Турбулизаторы целесообразно устанавливать в интервалах недостаточно хорошего центрирования колонны со сложной конфигурацией сечения ствола скважины, а также на участках с не очень большими кавернами.
Рис. 6. Скребок
Скребки (рис. 6) применяют для удаления со стенок скважины фильтрационной глинистой корки при спуске обсадной колонны.
Их устанавливают на тех же участках обсадной колонны, что и центрирующие фонари (центраторы).
Наибольший эффект получается при совместном применении скребков и центраторов.
Технологическая оснастка обсадных колонн.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ОСНАСТКА ОБСАДНЫХ КОЛОНН.
Элементы оснастки обсадных колонн представляют комплекс устройств, применяемый для успешного спуска обсадных колонн и качественного цементирования скважин, надежного разобщения пластов и нормальной последующей эксплуатации скважин.
Башмак с направляющей насадкой
-предназначен для оборудования нижней части обсадной колонны с целью повышения ее проходимости по стволу скважины и предупреждения повреждения нижней трубы при посадках. Башмаки присоединяют к нижней части обсадной колонны на резьбе или сварке. Направляющие насадки в основном изготовляют из чугуна или бетона. В промежуточных колоннах при после дующем углублении ствола их разбуривают. Для обсадных колонн диаметром 351 мм и более в ряде случаев применяют башмаки с фаской без металлических направляющих насадок с целью исключения работ по разбуриванию металла на забое.
Башмачный патрубок с отверстиями применяют в тех случаях, когда существует опасность забивания промывочных отверстий направляющей насадки.
-предназначен для предотвращения перетока бурового или тампонажного раствора из заколонного пространства в обсадную колонну в процессе крепления скважины. Его монтируют в башмаке обсадной колонны или на 10-20 м выше него. Обратные клапаны изготовляют корпусными и бескорпусными. По виду запорного элемента они делятся на тарельчатые, шаровые и имеющие шарнирную заслонку.
По принципу действия различают три группы обратных клапанов:
а) исключающие перемещение жидкости из заколонного пространства в обсадную колонну при ее спуске в скважину;
б) обеспечивающие самозаполнение спускаемой обсадной колонны буровым раствором при определенном (задаваемом) перепаде давлений над клапаном и в заколонном пространстве, но исключающие возможность обратной циркуляции раствора;
в) обеспечивающие постоянное самозаполнение обсадной колонны раствором при спуске в скважину и позволяющие ее промывку методом обратной циркуляции, они включаются в работу после доставки запорного элемента клапана с поверхности в его корпус.
Если возможны газонефтеводопроявления, но отсутствуют поглощения, то при креплении вертикальных и наклонно направленных скважин следует применять обратные клапаны соответственно первой и второй групп. При возможности поглощения и отсутствии проявления пластов целесообразно использовать клапаны третьей группы при креплении вертикальных и наклонно направленных скважин.
-универсальная предназначена для обвязки устья при цементировании нефтяных и газовых скважин в одну и более ступеней с одновременным расхаживанием обсадных колонн, а также в случаях манжетного цементирования.
Характеристика цементировочных головок Упорное кольцо (центраторы)
— предназначено для получения четкого сигнала об окончании процесса продавливания тампонажного раствора при цементировании скважины. Его изготовляют из серого чугуна и устанавливают в муфте обсадной колонны на расстояния 10-30 м от башмака.
Центраторы применяют для центрирования обсадной колонны в стволе скважины с целью равномерного заполнения кольцевого пространства тампонажным раствором/и качественного разобщения пластов. Кроме того, они облегчают процесс спуска обсадной колонны, уменьшая силу трения между обсадными трубами и стенками скважины, увеличивают степень вытеснения бурового раствора тампонажным вследствие образования локальных завихрений восходящего потока раствора в зонах центраторов, а также облегчают работу по подвеске хвостовиков и стыковке секций обсадных колонн в результате центрирования их верхних концов.
Центраторы по конструкции делятся на разъемные и неразъемные, пружинные и жесткие, а по характеру закрепления пружинных планок – на сварные и разборные. Их обычно устанавливают в средней части каждой обсадной трубы, т.е. в местах наибольшего изгиба.
При креплении наклонно направленных скважин применение центраторов обязательно.
Скребки используют для разрушения корки бурового раствора на стенках скважины при спуске обсадной колонны в процессе ее цементирования для образования прочного цементного кольца за обсадной колонной. Проволочные скребки корончатого типа комплектуют упорным кольцом «стоп» с витым клином и устанавливают на обсадной колонне рядом с центратором, выше и ниже каждого из них. Допускаемая осевая нагрузка на ограничительное кольцо СК 1,18 тс.
-предназначены для завихрения восходящего потока тампонажного раствора в затрубном пространстве при цементировании скважины. Их устанавливают на обсадной колонне в зонах расширения ствола скважины на расстоянии не более 3 м друг от друга. Лопасти турбулизаторов могут быть металлическими или резиновыми (резина покрывается двумя слоями кордной хлопчатобумажной ткани). Угол наклона лопастей турбулизатора типа ЦТ к его вертикальной оси 3 0 ; допустимая осевая нагрузка на корпус 1,18 тс.
Муфты ступенчатого цементирования
Разъединители хвостовиков и секций обсадных колонн
-предназначены для безопасного спуска на бурильных трубах и для цементирования потайных колонн (хвостовиков) или секций обсадных колонн и последующего отсоединения от них бурильных труб. Разъединители делятся на резьбовые (левая резьба) и безрезьбовые, к которым относятся кулачковые, замковые и штифтовые разъединители. Разъединители оснащены внутренним пакерующим узлом для обеспечения циркуляции жидкости через башмак потайной колонны или секции обсадной колонны после отсоединения обсадных труб от бурильных в разъединителе и цементирования их. Наличие секционной разъединительной пробки в разъединителях позволяет в процессе цементирования потайных колонн и секций обсадных колонн разобщать тампонажный раствор и продавочную жидкость.
-применяют для подвешивания хвостовиков или секции обсадных колонн в стволе скважины с целью предотвращения их изгиба от действия собственного веса. Глубинную подвеску потайных колонн и секций обсадных колонн при креплении скважин производят тремя способами: на
цементном камне, клиньях и опорной поверхности. Потайные колонны и секции обсадных колонн можно подвешивать на цементном камне в обсаженной и необсаженной частях ствола без ограничений их длины, глубины скважины и кольцевых зазоров, но при обязательном подъеме тампонажного раствора на всю длину цементируемой колонны.
Разделительные цементировочные пробки
используют для разобщения тампонажного раствора от бурового и продавочной жидкости при цементировании обсадных колонн, а также получения сигнала об окончании процесса продавливания тампонажного раствора. Они делятся на нижние и верхние. Нижнюю пробку вводят в обсадную колонну непосредственно перед закачкой тампонажного раствора для предотвращения его смешивания с буровым раствором. Верхнюю пробку вводят в обсадную колонну после закачки тампонажного раствора и перед закачкой продавочной жидкости. При цементировании потайных колонн и секций обсадных колонн используют верхние двухсекционные пробки, состоящие из двух частей: нижней части, подвешиваемой на средних калиброванных штифтах в обсадной трубе, соединенной с бурильной колонной, и верхней части, продавливаемой по бурильным трубам.
Башмак для нефтяной скважины
Читать «Новости Югры» в
Успешные опытно-промышленные испытания гидравлического прорабатывающего башмака, применяемого при спуске эксплуатационной колонны, провели сотрудники ООО «РН-Юганскнефтегаз» на Приобском месторождении. Какой эффект дает предприятию эта новация, с какими видами скважин она позволяет работать? Подробнее об этом читайте в материале нашей газеты.
Обсаживая скважину
Чтобы стенки скважины были защищены от разрушения и можно было ее эффективно эксплуатировать, нефтяники спускают обсадную колонну, которая крепится цементом. Для читателей, далеких от топливно-энергетического сектора, поясним, что, по сути, скважина – это очень глубокий колодец с металлическими стенками. Однако при спуске обсадной колонны в некоторые скважины возникают осложнения, отсутствует возможность спуска до проектного забоя. По словам начальника отдела технологий бурения скважин Управления технологий и инжиниринга бурения Венера Хазиева, зачастую такие сложности возникают при спуске колонн в горизонтальные скважины со сложными горно-геологическими условиями. Неустойчивые породы могут провоцировать обвалы и сужения ствола скважины.
– Одно из решений этой проблемы – использование гидравлического прорабатывающего башмака, – рассказывает Венер Минибаевич. – На скважинах Приобского месторождения мы провели несколько успешных испытаний этого оборудования. Новация такова: на первую обсадную трубу наворачивается гидравлический прорабатывающий башмак. При спуске обсадной колонны и циркуляции бурового раствора прорабатывающие элементы башмака приходят в движение, работая как своеобразное долото, очищают скважину от обвалов и расширяют суженные участки. При этом сама обсадная колонна не вращается. Это позволяет осуществить проработку сложных участков ствола скважины и в штатном режиме спустить обсадную колонну до проектного забоя.
По словам Венера Минибаевича, в отличие от стандартного, прорабатывающий башмак имеет стационарную неподвижную часть, которая наворачивается на обсадную колонну, и долотную часть, которая вращается при подаче циркуляции. Кроме того, оборудование сделано из легкоразбуриваемого материала, так как оно остается в скважине и цементируется вместе с обсадной колонной – потом его просто разбуривают.
Без геологических осложнений
Как отмечает Венер Хазиев, в основном осложнения возникают при строительстве горизонтальных скважин на Приобском месторождении в интервалах неустойчивых аргиллитов в кровлях целевых пластов АС-10, АС-12, расположенных в зоне подножия палеосклона, которые создают осложнения при подготовке ствола скважины и во время спуска эксплуатационной колонны. Это связано с углом вскрытия пластов, он здесь большой – 80–86 градусов. А чем больше угол вскрытия, тем больше риск обвалообразования. По результату анализа рисков принимается решение о необходимости применения гидравлического прорабатывающего башмака. Но при необходимости его могут использовать и на наклонно-направленных скважинах, если нефтяники предположат, что именно там могут возникнуть геологические осложнения.
– Главный эффект от использования этой новации состоит в успешном спуске эксплуатационной колонны, исключении спуско-подъемных операций с обсадной колонной и переподготовке ствола скважины, – говорит Венер Хазиев.
По словам начальника отдела технологий бурения скважин Управления технологий и инжиниринга бурения, эту технологию успешно апробировали на трех скважинах Приобского месторождения. И уже есть решение, что оборудование будет применяться и на других месторождениях предприятия.
Инициатива использовать эту новацию принадлежит Управлению технологий и инжиниринга бурения ООО «РН-Юганскнефтегаз». Специалисты рассматривали несколько различных вариантов. Они тщательно изучили рынок, исследовали, какие технологии, башмаки применяются при решении проблем обвалообразования скважин. И одним из вариантов решения как раз и стало использование гидравлического прорабатывающего башмака.
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Башмак обсадной колонны навинчивают на нижний конец первой ( снизу) обсадной трубы и закрепляют сваркой. Он служит для предохранения нижнего торца обсадной колонны от смятия и для ее направления по стволу скважины в процессе спуска. Используются башмаки различной конструкции: простейшая представляет собой короткий отрезок стальной толстостенной трубы с фасками ( наружной и внутренней) на нижнем торце. Такие башмаки устанавливают на обсадных колоннах большого диаметра, начиная с 351 мм. [1]
Башмак обсадной колонны навинчивают на нижний конец первой ( снизу) обсадной трубы и закрепляют сваркой. Он служит для предозсранения нижнего торца обсадной колонны от смятия и для ее направления по стволу скважины в процессе спуска. Используются башмаки различной конструкции: простейшая представляет собой короткий отрезок стальной толстостенной трубы с фасками ( наружной и внутренней) на нижнем торце. Такие башмаки обычно устанавливают на обсадных колоннах большого диаметра, начиная с 351 мм. [2]
Башмаки обсадных колонн выпускаются и другими предприятиями, информация о которых не представлена в настоящем справочном пособии. [5]
Башмак обсадной колонны устанавливается в подошве порового горизонта, и колонна в таком положении цементируется. Этим предохраняют трещитпгий горизонт от попадания в него цементного раствора. [6]
Башмак обсадной колонны навинчивают на нижний конец первой ( снизу) обсадной трубы и закрепляют сваркой. Он служит для предохранения нижнего торца обсадной колонны от смятия и для ее направления по стволу скважины в процессе спуска. Используются башмаки различной конструкции: простейшая представляет собой короткий отрезок стальной толстостенной трубы с фасками ( наружной и внутренней) на нижнем торце. Такие башмаки устанавливают на обсадных колоннах большого диаметра, начиная с 351 мм. [8]
Башмак обсадной колонны обычно расположен в интервале плотных пород, поэтому при дальнейшем углублении ствола может быть вскрыт пласт более слабый. Следовательно, необходимо периодически повторно определять давление начала поглощения пород только что вскрытого интервала. Для этого призабойную часть ствола отсекают пакером. [10]
Башмаками обсадных колонн оснащаются нижние трубы обсадных колонн для защиты от их повреждения в процессе спуска в скважину. Башмак соединяют с колонной обсадных труб с помощью резьбы или сварки. Если башмаком оснащена колонна, после спуска которой продолжается углубление ствола скважины, его разбуривают после окончания цементирования. [11]
Конструктивно башмак обсадной колонны выполняется меньшего диаметра для более надежной и легкой установки гидроизоляционного пакера. [12]
Сплошное цементирование скважин через башмак
Сплошное цементирование скважин является мерой, направленной на укрепление обсадных стволов скважин, как правило, небольшой глубины и правильной конфигурации. В процессе сплошного цементирования тампонажный состав закачивается в скважину, заполняя лакуны.
Процесс сплошного цементирования скважин через башмак
Хвостовик опускают в скважину в конец башмака до упора. Буровой раствор вытесняется и одновременно заполняет собой хвостовик. После прекращения погружения конструкции и по достижении расчетной глубины проводят полный долив хвостовика. В конструкцию подается давление до 80 атмосфер, выравнивающее параметры бурового раствора. Из устья сбрасывается шар. Буровой раствор, подаваемый сверху, создает циркуляцию, и доставляет шар в седло посадочной муфты. Шар закупоривает проходной канал и тем самым поднимает давление во внутритрубном пространстве до 120 атмосфер. Срабатывает автоматическая система срезания штифтов гидравлической подвески. Поршневая система приходит в действие, поднимается и фиксирует весь хвостовик.
Перед переходом к следующему этапу необходимо убедиться в заякоривании подвески. Для этого проводят разгрузку колонны на расчетную величину. Далее продолжают увеличивать давление во внутритрубном пространстве до 170-180 атмосфер. Это приводит к автоматическому срезанию седла посадочной муфты. Давление в трубе падает, восстанавливается циркуляция. Раствор выносит шарик и седло к ловушке обратного клапана. Циркуляция останавливается. Проводится отворот посадочного инструмента, устанавливается цементировочная головка и подбивается цементировочная линия. После закачки расчетного объема цемента в трубу сбрасывается продавочная пробка. Ее продвигают по внутритрубному пространству буровым раствором, тем самым вытесняя цемент в затрубное пространство.
Продавочная пробка достигает прочистной, давление со временем повышается до 80 атмосфер, срабатывает система среза прочистной пробки. Пробки двигаются далее вместе под воздействием бурового раствора. Весь цемент вытесняется из внутритрубного пространства хвостовика. Пробки садятся в посадочную муфту и провоцируют резкий скачек давления. Это сигнал к остановке подачи бурового раствора и подаче обратной тяги цементного раствора для контроля обратного перетока. Посадочный инструмент поднимают до выхода манжетного блока. Срезается излишек цементного раствора. Скважину прочищают, полностью поднимают посадочный инструмент. Скважина готова.
Чтобы задать вопрос или сделать заявку,
нажмите на кнопку ниже: