что такое кондуктор в бурении скважин

В каком случае необходим кондуктор скважины?

В каком случае необходим кондуктор скважины?

Кондуктор скважины

Что такое кондуктор скважины, зачем он нужен, технические требования к кондуктору, особенности установки кондуктора, рекомендации, советы по выбору фирмы для бурения скважины на известняк. Всё это и многое другое — в центре статьи.

Применение кондуктора на артезианские скважины под известняк

Артезианская вода, поднятая на поверхность – порой единственный вариант для питья и применения в хозяйстве для загородного дома. Бурение на песок обозначает получение жидкости с химическими, бактериальными добавками, что нежелательно, хотя дешевле. Жидкость из глубоких известняковых слоев отличается качеством, высокой производительностью, или, как говорят специалисты, высоким дебитом (количеством продукта за определенную единицу времени).

Получение большого объема качественной влаги, обогащенной некоторыми минералами – задача выполнимая, если обратится за помощью к опытным специалистам, занимающихся проходкой артезианских скважин на известняк. Во время предварительного выезда на объект будут учтены геологические особенности участка, спроектирована система водоснабжения, предоставлен полный каталог используемых материалов. Согласно выбранному фронту работ будет озвучена цена, которая в компании Кимберия всегда находится в приятном равновесии с качеством.

Зачем нужен кондуктор скважины?

Тот, кто решил делать заняться водопроводом с нуля, заранее интересуется основными нюансами. Это нужно для понимания работы системы в целом, а также, чтобы ненавязчиво проконтролировать, не пытаются ли рабочие взять плату за пластиковый кондуктор скважины, убеждая, что это – лучший вариант для колонны. Обращаясь в солидную организацию, такую как Кимберия, такого не случится.

Кондуктор – устройство, облегчающее процесс сверления, дальнейшего использования системы в условии неустойчивого грунта. Перед началом работ сложно сказать, необходима установка или можно обойтись без него. Дополнительная труба диаметром чуть больше обсадной устанавливается в таких случаях:

Пригодится в процессе эксплуатации: сохранит внутреннюю часть системы от колебаний грунта под влиянием зимних температур, защитит от изменения уровня грунтовых вод в межсезонье.

Требования к оборудованию

Учитывая геологические особенности участка, выбирают длину внешней основной обсадки. Обычно проблемные движимые слои породы располагаются на глубине 5-20 м, поэтому труба тоже будет такой длины. Если работы проводятся на сложных грунтах, соединяют несколько, применяя принцип «телескопа». При этом учитывают, что в самый узкий водовод должен пройти насос. Диаметр зависит от количества обсадок и дебита скважины.

Относится к материалам особого назначения, требования к нему тоже особенные. Материалом для важного элемента служит сталь, изготовленная одним из способов: горячекатанным, цельнотянутым, бесшовным. Она выдержит все предполагаемые нагрузки. Толщина стенки – 45-50 мм.

Полиэтиленовые материалы ПВХ и ПНД не подходят для внешней защиты. Они легче воды, бывали случаи, выталкивались, всплывали, между ними появлялась влага. Если пластиковая труба лопнет от замерзания или оттаивания грунта, в трещину будет сочиться грунтовка, возможно, зараженная болезнетворными бактериями.

Процесс бурения с применением кондуктора

В ходе работы к буровой головке подводят водяной раствор. При трещинах жидкость убегает в них, а «на сухую» бурить нельзя, есть риск сломать оборудование. Верхние грунты рыхлые, или имеются глубокие трещины – принимают решение об установке кондуктора скважины. Чтобы гарантированно свободно установить его, бурят долотом с большим диаметром. Когда перекроются проблемные шары породы, колодец оборудуют первой обсадной трубой. Потом уменьшают диаметр долота, бьют до установленной обсадки. Получается зазор между внутренней и наружной частью. Цементируют, создавая преграду, перекрывая доступ поверхностным загрязнениям. Заводят эксплуатационную колонну (водоводы меньшего диаметра).

Иногда возникает необходимость установить не одну обсадку, а несколько. Это влияет на цену проекта, но гарантирует получение качественной живительной влаги, придает сооружению дополнительную устойчивость.

Важно защитить скважину от неблагоприятных внешних воздействий: промерзаний зимой, попадания сточных, грунтовых вод, поэтому используют кессон. Устройство, похоже на камеру, устанавливается ниже уровня земли над земляной выработкой.

Артезианский колодец – серьезное гидротехническое сооружение, требующее немалых денежных вложений. От правильного монтажа зависит здоровье семьи на протяжении долгих лет. Чистая жидкость для питья – отфильтрованная природой через известняковые породы, находящиеся на значительной глубине. Поэтому выбор организации, которая правильно добывает, гарантирует длительный срок службы скважины без аварий – дело первой важности, подойти к которому нужно серьезно

Источник

Кондуктор в бурении: определение

Кондуктор в бурении: определение

Кондуктор в бурении

Чтобы бурение скважины на воду, глубина которой более 20 метров, происходило быстрее, а процесс был легче, помимо основной трубы используются и вспомогательные. Труба, устанавливаемая в колодце, называется обсадной. Она необходима, чтобы зафиксировать форму канала и скрепить стенки, предотвращая попадание в канал грязи, грунтовых вод. Труба, устанавливаемая в верхних стволах почвы, необходима для предотвращения осыпания и называется кондуктором. Кондуктор в бурении используется достаточно часто. Это зависит от глубины и качества грунта, в котором происходит бурение. Как правило, длина данного конструктивного элемента составляет 5-10 метров, а диаметр на несколько номеров больше, если сравнивать с обсадной трубой.

Кондуктор в бурении представляет несколько труб на резьбовом соединении (может использоваться сварное соединение). Длина зависит от залегания УГВ и прочих параметров.

Устройство:

Тип скважины подбирают в зависимости от количества потребляемой воды. Для среднестатистической семьи, проживающей в частном доме вполне достаточно 2 кубических метра воды в час. С таким количеством легко справится колодец 120 мм. Выбирать тип колодца следует заранее. Кондуктор в бурении может как потребоваться, так и нет в зависимости от характеристик колодца, поэтому необходимо советоваться с опытными специалистами.

Кондуктор: когда нужен?

Для справки: дебит — количество получаемой воды, выдаваемой колодцем в определенный отрезок времени. Это наиболее важная характеристика.
Самый устойчивый дебит имеет артезианская скважина, проходимая через такие слои почвы:

Артезианский слой отличается от фильтрованного тем, что его бассейн находится посреди водоупорных слоев почвы. Чистота артезианской воды не имеет равных. Водоносные пласты невероятно огромные и, как правило, все учтены, сосчитаны. Но доступ к ней есть не повсюду по сравнению с фильтрованной.

Артезианская вода находится под огромным давлением, поэтому при выходе наружу могут образовываться высокие фонтанирующие гейзеры. При вскрытии водоносного пласта вода в обсадной трубе поднимается на определенную высоту, часто незначительную. Кондуктор в бурении подобных колодцев в некоторых случаях попросту необходим. Он способен в определенной степени гасить излишний напор воды и выполняет другие функции.

Конструкция, материалы изготовления

Кондуктор в бурении называют кондукторной колонной. Конструкция состоит из труб (обсадных) увеличенного диаметра по сравнению с теми, что используются для основного канала. Он нужен для скрепления неустойчивых пород грунта, склонных к впитыванию жидкости, обрушению. Основными функциями являются:

Дополнительным преимуществом данного конструкционного элемента является возможность установки дополнительных систем для защиты насосных установок и оголовка от вандалов.

Материал кондуктора

Кондуктор в бурении может изготавливаться из металла и пластика. Диаметр составляет в среднем 150-300 мм. Специалисты советуют использовать металлические изделия, срок службы которых при подобных условиях составляет до 10 лет.

Пластиковые изделия имеют преимущество – это коррозийная устойчивость по сравнению с металлическими аналогами. Они не настолько прочны как металлические, но сегодня производители предлагают пластиковые трубы с повышенной прочностью, обусловленную используемыми в изготовлении материалами, конструктивным исполнением.

Сегодня рынок предлагает множество изделий из полимерного материала, используемых для сооружения скважин.

Особенности колодцев

Неустойчивые слои в независимости от региона в среднем составляют до 20 метров, поэтому такая же длина должна быть у кондуктора. Если не была произведена геологическая разведка при проходе сквозь сложные грунты, может понадобится несколько кондукторов, монтируемых по телескопическому принципу. Поэтому необходимо тщательно соблюдать определенные условия: диаметр кольца (внешнего) вместе с промежуточными должен быть таким, чтобы насос легко устанавливался в самую тонкую трубу.

Технология монтажа

Бурение происходит с помощью особого оборудования. Современные компании, работающие в предоставлении подобных услуг, используют малогабаритные установки, поэтому можно производить бурение на небольших участках.
Бур при входе в осыпающиеся участки вытаскивается и в колонну устанавливается труба с вырезанными в нижней части зубцами. Если порода мягкая, изделие входит без особых проблем. Далее выполняется выборка почвы, попавшей при установке трубы. Диаметр должен выбираться с достаточным запасом для возможности забивания еще одной трубы. После того, как работы будут выполнены и будет установлена эксплуатационная колонна, между трубное пространство заполняется цементной смесью. Колонна в бурении такого типа считается традиционной

Источник

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:

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:

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.

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:

Такое устройство кондуктора является традиционным.

Источник

Кондукторная колонна или кондуктор

Что Вы знаете о правильной двухтрубной конструкции скважины? Поговорим об ее важнейшем элементе – кондукторе. Какая труба подходит для внешней кондукторной колонны? Зачем ее устанавливают? Давайте разбираться в деталях вместе со специалистами Компании «Урал-Гидро»: на что обратить особое внимание при обустройстве скважины на воду для своего дома, чтобы пить эту воду вам и вашей семье было безопасно.

Несколько слов о конструкции скважины на воду

Разбирая устройство правильной конструкции скважины, можно выделить:

*Рабочую колонну – внутреннюю, эксплуатационную, куда устанавливается центробежный насос.

*Техническую колонну, или промежуточную – она необходима для того, чтобы во время проведения буровых работ не произошло аварии, и скважина не обрушилась. Материал здесь не важен, потому что по окончании работ она обычно извлекается из скважины.

*Кондуктор – внешняя колонна. В чем же ее отличие?

Что такое кондуктор?

Кондукторная колонна (она же «кондуктор») – это набор стальных труб, соединенных между собой резьбовыми соединениями, муфтами либо «тело в тело», если позволяет толщина стенки. Внешний кондуктор необходим, во-первых, чтобы помочь во время бурения скважины на воду, и, во-вторых, чтобы в дальнейшем обеспечить безаварийную штатную эксплуатацию конструкции.

Стальной кондуктор предотвращает механические повреждения внутренних труб от внешних воздействий во время смерзания-размерзания грунта в периоды межсезонья и колебаний уровня грунтовых вод. Так, глинистый грунт в процессе смерзания-размерзания пучит, соответственно трубу в скважине может сжать, поломать или вытолкнуть, если она будет нестабильна. Также кондуктор является первым барьером от попадания в питьевую скважину верховых загрязненных вод.

Каким должен быть кондуктор скважины?

Только стальным. В соответствии с регламентирующими нормами, он может быть горячего ката бесшовный цельнотянутый, марки ст. 20, ст. 45, или же электросварной. В обоих случаях со своей главной задачей такая кондукторная колонна справится – она надежно защитит вашу скважину на воду от механических повреждений, кольцевой нагрузки и вымораживания.

Псевдо-кондуктор, или Какой НЕ должна быть кондукторная колонна?

Абсолютно не выполняют данную функцию кондукторы из полиэтиленовой трубы ПНД или ПВХ. Не годится в качестве кондукторной колонны и нПВХ (непластифицированный поливинилхлорид). Дето в том, что пластиковый кондуктор к скале не притрешь, а полиэтилен вообще легче воды, и может запросто всплыть. Использоваться он может только как промежуточная техническая колонна, а значит, такая труба должна быть изъята из скважины по окончании работ по бурению. Будьте внимательны: некоторые недобросовестные халтурщики выдают его за настоящий «кондуктор» и могут даже потребовать с вас денег за установку, что является грубейшим нарушением свода правил по заложению разведочно-экслуатационных скважин на воду.

Чем это вам грозит? Из-за неграмотно поставленного кондуктора верховые воды устремляются вниз, проникают в затрубное пространство эксплуатационной скважины. Если там имеется даже небольшая трещина (к примеру, труба «обошлась», поставлена неправильно или отсутствует гидрозатвор), то вся вредоносная микробиология, вместе с синегнилостной палочкой и фекальными бактериями из-под соседского сортира, сначала окажутся у вас в скважине, а потом и в кране.

Еще раз о правильном кондукторе

Итак, внешняя пластиковая труба – это грубейшая ошибка и однозначный брак в работе. Она не выполняет своей защитной функции и моментально выходит из строя.

Правильный кондуктор делается только из стальной трубы, в соответствии с принятыми стандартами. При этом он, конечно же, должен быть грамотно установлен с проведением необходимых дополнительных работ.

Источник

Кондуктор в нефтяной скважине

КОНДУКТОР, кондукторная колонна (от позднелат. соnductor, букв. — сопровождающий * а. соnductor, pipe соnductor; н. Ankerrohrtour, Leitrohrtour; ф. соnducteur; и. соnductor), — колонна обсадных труб, предназначенная для крепления верхнего интервала скважин с целью перекрытия горных пород, склонных к обрушению или поглощению промывочной жидкости.

Кондуктор представляет собой набор стальных труб, соединённых между собой, как правило, конической резьбой посредством муфт. С целью беспрепятственного спуска кондуктора в скважину его нижнюю часть оборудуют специальным башмаком с направляющей пробкой обтекаемой формы. Через башмак и канал в направляющей пробке осуществляется циркуляция бурового и цементного растворов. Длина кондуктора нефтяных, газовых и геологоразведочных скважин обычно 100-500 м. При проводке уникальных сверхглубоких скважин в изверженных (магматических) горных породах длина кондуктора может превышать 2000 м. Диаметр труб и соединяющих их муфт определяет выбор диаметра долота для бурения. Кольцевой технологический зазор между кондуктором и стенкой ствола скважины выбирается из условия беспрепятственного спуска кондуктора и его качественного цементирования.

На кондукторе устанавливают противовыбросовое оборудование; кольцевое пространство за кондуктором обычно цементируют по всей длине.

Конструкция скважины это совокупность информации о количестве и диаметре обсадных колонн, диаметрах буровых долот и интервалах цементирования по интервалам бурения.

Элементы, входящие в понятие конструкции скважины:

Направляющая колонна (направление) — первая обсадная колонна (длиной от 5 до 300 м), которую опускают в верхнюю (направляющую) часть ствола, чтобы изолировать верхний наносный слой почвы и отвести восходящий поток бурового агента из ствола скважины в очистную систему, цементируется по всей длине

Схема нефтяной скважины рисунок (разрез нефтяной скважины)

Промежуточную обсадную колонну спускают в случае необходимости после кондукторной для крепления неустойчивых пород, разобщения зон осложнений, зон несовместимых по условиям бурения и водоносных горизонтов.

Глубину спуска промежуточных и кондукторных колонн рассчитывают с учётом предотвращения гидроразрыва пластов, устойчивости стенки ствола буровых скважин, разделения зон применения различных буровых агентов, а также с учетом наличия в разрезе зон осложнений.

Эксплуатационная колонна — последняя колонна обсадных труб, которой крепят скважину для разобщения продуктивных горизонтов от остальных пород и извлечения из скважины нефти или газа или, наоборот, для нагнетания в пласты жидкости или газа. Иногда в качестве эксплуатационной колонны может быть использована (частично или полностью) последняя промежуточная колонна. Цементируется полностью, либо в «нахлест» с предыдущей обсадной колонной.

Профильный перекрыватель (летучка) — специальные промежуточные обсадные колонны, служащие только для перекрытия интервала осложнений и не имеющие связи с предыдущими или последующими обсадными колоннами. Обычно они являются не извлекаемыми.

Существует исполнение извлекаемых профильных перекрывателей, при использовании которых идет развальцовывание лишь верхней и нижней цилиндрических частей, а извлечение с помощью специального инструмента.

Данные обсадные колонны могут иметь в поперечном сечении либо цилиндрическое, либо лепестковое исполнение. Обычно производится предварительное расширение интервала, в который будет установлен перекрыватель.

Затем сам перекрыватель спускается на колонне бурильных труб, в которые после этого сбрасывается шарик, перекрывающий отверстие в башмаке перекрывателя. С помощью цементировочного агрегата производится его «впрессовка» в стенки скважины, а после извлечения бурильных труб – развальцовывание специальным инструментом.

Хвостовик – обсадная колонна потайного типа, которая устанавливается в специальной системе подвески в предыдущей обсадной колонне («внахлёст» на 20-50 м). Хвостовик может как цементироваться, так и не цементироваться, что обусловлено в первую очередь прочностью пород разрабатываемого пласта-коллектора.

Элементы, входящие в понятие конструкции скважины:

Интервал бурения – это часть траектории скважины, сооруженная с помощью долота одного диаметра и преимущественно с применением одной запроектированной технологии бурения.

Интервал цементирования – это интервал, в котором цементируется конкретная обсадная колонна. Обсадные колонны могут цементироваться до устья (в основном, направление и кондуктор) и «внахлест» с предыдущей (обычно, технические и эксплуатационные). Для нефтяных скважин величина перекрытия предыдущей колонны – 150 м, для газовых скважин – 500 м. Обсадные колонны разведочных скважин цементируются обычно на всю длину.

Устье скважины – верхняя, приповерхностная, часть скважины.

Забой скважины – самая нижняя часть скважины, «дно».

Стенки скважины – боковая часть цилиндрической основы скважины.

Продуктивный горизонт – пласт в разрезе, в котором находятся природные ресурсы.

Зона перфорации – часть обсадной колонны в интервале продуктивного пласта, в которой делаются отверстия для эксплуатации.

Типы конструкций:

Кондуктор и эксплуатационная колонна — обязательны при любой конструкции скважины.

Промежуточная колонна — при наличии интервалов, несовместимых по условиям бурения, а также при существовании зон осложнений, когда другие способы их ликвидации не дают положительных результатов.

Если направление не проектируется, то необходимо решить вопрос о создании замкнутого цикла циркуляции промывочной жидкости при бурении под кондуктор.

Глубина спуска направления определяется по опыту сооружения скважин на данном месторождении или по требованию заказчика (5-300 м).

КОНСТРУКЦИИ СКВАЖИН

Обоснованная рациональная конструкция скважины должна отвечать требованиям, предъявляемым к ней со стороны геологии, бурения и особенно со стороны последующей эксплуатации.

К основным требованиям относятся:

— правильно выбранный диаметр каждой колонны;

— надлежащая прочность и герметичность спущенных в скважину обсадных колонн;

— минимальный расход металла на 1 м глубины скважины;

— возможность применения любого из существующих способов эксплуатации скважины;

— возможность возврата для эксплуатации перекрытых колоннами вышележащих продуктивных пластов;

— возможность проведения ремонтных работ при бурении и эксплуатации скважин;

— герметичность зацементированного пространства;

— долговременная работа в соответствующих геолого-физических условиях, в т. ч. в коррозионной среде и др.

Практика проводки скважин в сложных геологических условиях, научные разработки в области бурения и крепления позволили резко увеличить глубину скважин (до 7000 м и более) и совершенствовать их конструкции в следующих направлениях:

— увеличение выхода из-под башмака предыдущих колонн, использование долот уменьшенных и малых диаметров;

— применение способа секционного спуска обсадных колонн и крепление стволов промежуточными колоннами-хвостовиками;

— использование обсадных труб со сварными соединительными элементами и безмуфтовых обсадных труб со специальными резьбами при компоновке промежуточных и в некоторых случаях эксплуатационных колонн;

— обязательный учет условий вскрытия и разбуривания продуктивного объекта.

В процессе разработки залежи ее первоначальные характеристики будут изменяться, особенно когда месторождение будет на завершающей стадии разработки; на них влияют темпы отбора флюидов, способы интенсификации добычи и поддержания пластовых давлений, применение новых видов воздействия на продуктивные горизонты с целью более полного извлечения нефти и газа.

Конструкция скважин должна отвечать требованиям охраны недр и окружающей среды и исключать возможное загрязнение пластовых вод и межпластовые перетоки флюидов не только при бурении и эксплуатации, но и после окончания работ и ликвидации скважины. Поэтому качественное разобщение пластов – основное условие при проектировании и выполнении работ по строительству скважины.

Простая конструкция (кондуктор и эксплуатационная колонна) не во всех случаях является рациональной. В первую очередь это относится к глубоким скважинам (4000 м и более), вскрывающим комплекс разнообразных отложений, в которых возникают различные, иногда диаметрально противоположные по характеру и природе условия.

Следовательно, рациональной можно назвать такую конструкцию, которая соответствует геологическим условиям бурения, учитывает назначение скважины и другие отмеченные выше факторы и создает условия для бурения интервалов между креплениями в наиболее сжатые сроки.

Рассмотрим влияние некоторых перечисленных факторов на подбор рациональной конструкции скважины.

Геологические условия бурения. Чтобы обеспечить лучшие условия бурения, эксплуатации и ремонта и предупредить возможные осложнения, необходимо учитывать:

а) характеристику пород, вскрываемых скважиной, с точки зрения возможных обвалов, осыпей, кавернообразования;

б) проницаемость пород и пластовые (поровые) давления;

в) наличие зон возможных газо-, нефте- и водопроявлений и поглощений рабочих жидкостей;

г) температуру горных пород по стволу и в месте ремонта;

д) углы падения пород и частоту чередования их по твердости.

Детальный учет первых трех факторов позволяет определить необходимые глубины спуска обсадных колонн.

Назначение скважины. Сочетание обсадных колонн различных диаметров, составляющих конструкцию скважины, зависит от диаметра эксплуатационной колонны.

Диаметр эксплуатационных колонн нагнетательных скважин обусловлен давлением, при котором будет закачиваться вода (газ, воздух) в пласт, и приемистостью пласта. При выборе диаметра эксплуатационной колонны разведочных скважин на структурах с выявленной продуктивностью нефти или газа решающим фактором является обеспечение условий для проведения опробования пластов и последующей эксплуатации промышленных объектов.

В разведочных скважинах (поискового характера) на новых площадях диаметр эксплуатационной колонны зависит от необходимого количества спускаемых промежуточных обсадных колонн, качества получаемого кернового материала, возможности проведения электрометрических работ и испытания вскрытых перспективных объектов на приток. Скважины этой категории после спуска последней промежуточной колонны можно бурить долотами диаметром 140 мм и меньше с последующим спуском 114-миллиметровой эксплуатационной колонны или колонны меньшего диаметра.

Наиболее жесткие требования, по которым определяют диаметр эксплуатационной колонны, диктуются условиями эксплуатации скважин. Снижение уровня жидкости при добыче нефти или воды в обсадной колонне и уменьшение давления газа в пласте обусловливают возникновение сминающих нагрузок. Вследствие того обсадная колонна должна быть составлена из труб такой прочности, чтобы в процессе эксплуатации не произошло их смятия (необходимая прочность обсадной колонны на сминающие и страгивающие усилия и внутреннее давление).

При проектировании конструкций газовых и газоконденсатных скважин необходимо учитывать следующие особенности:

а) давление газа на устье близко к забойному, что требует обеспечения наибольшей прочности труб в верхней части колонны;

б) незначительная вязкость газа обусловливает его высокую проникающую способность, что повышает требования к герметичности резьбовых соединений и колонного пространства;

в) интенсивный нагрев обсадных колонн приводит к возникновению дополнительных температурных напряжений на незацементированных участках колонны и требует учета этих явлений при расчете их на прочность (при определенных температурных перепадах и некачественном цементировании колонны перемещаются в верхнем колонном направлении);

г) возможность газовых выбросов в процессе бурения требует установки противовыбросового оборудования;

д) длительный срок эксплуатации и связанная с ним возможность коррозии эксплуатационных колонн требуют применения специальных труб с противокоррозионным покрытием и пакеров.

Общие требования, предъявляемые к конструкциям газовых и газоконденсатных скважин, заключаются в следующем:

— прочность конструкции в сочетании с герметичностью каждой обсадной колонны и цементного кольца в колонном пространстве;

— качественное разобщение всех горизонтов и в первую очередь газонефтяных пластов;

— максимальное использование пластовой энергии газа для его транспортировки по внутрипромысловым и магистральным газопроводам.

Запроектированные режимы эксплуатации с максимальными дебитами и максимальное использование пластовой энергии требуют увеличения диаметра эксплуатационной колонны.

Метод вскрытия пласта. Метод вскрытия определяется главным образом особенностями продуктивных пластов, к которым относятся пластовое давление, наличие пропластковых и подошвенных вод, прочность пород, слагающих пласт, тип коллекторов (гранулярный, трещиноватый и др.).

При нормальных (гидростатических) и повышенных давлениях эксплуатационную колонну цементируют через башмак.

При пониженных пластовых давлениях, отсутствии пропластковых и подошвенных вод и достаточной прочности пород пласта в некоторых случаях после вскрытия объекта эксплуатационную колонну, имеющую фильтр против продуктивных горизонтов, цементируют через боковые отверстия, расположенные над кровлей этих горизонтов (так называемое манжетное цементирование), или «обратным» цементированием.

Однако в ряде случаев до вскрытия продуктивных горизонтов при наличии в разрезе пластов с аномально высоким пластовым давлением (АВПД) или обваливающихся пород скважины бурят с промывкой забоя буровыми растворами повышенной плотности. Вскрытие объекта с использованием указанных растворов часто сопровождается их поглощением трещиноватыми коллекторами. Освоение таких скважин затрудняется, а иногда заканчивается безрезультатно. Для успешного вскрытия, а затем освоения таких объектов плотность буровых растворов должна быть минимальной. В рассматриваемых случаях вскрытие продуктивных пластов возможно только при условии предварительного перекрытия всего разреза до их кровли промежуточной обсадной колонной. Буровой раствор проектируется специально для вскрытия пласта. При этом эксплуатационная колонна может быть либо сплошной, либо представлена хвостовиком и промежуточной колонной. Если породы продуктивных горизонтов устойчивы, скважины могут эксплуатироваться и без крепления обсадной колонной.

На рис. 1.1. показаны различные конструкции эксплуатационных колонн в зависимости от метода вскрытия и крепления продуктивных горизонтов.

Рис. 1.1. Типы конструкций эксплуатационных колонн:

1 — сплошная колонна, зацементированная через башмак; 2 — сплошная колонна, зацементированная через специальные отверстия над пластом; 3, 4 — зацементированная колонна с хвостовиком; 5 — колонна, спущенная до пласта (эксплуатация с открытым забоем); 6, 7 — комбинированные колонны, спущенные секциями.

Способ бурения. В нашей стране бурение скважин осуществляется роторным способом и забойными двигателями. Для обеспечения эффективной работы долота при бурении глубоких скважин используют турбобуры диаметром 168 и 190 мм. По диаметру турбобуров при закачивании скважины определяют возможную ее конструкцию.

Наиболее широк диапазон возможных сочетаний диаметров обсадных колонн в конструкциях при бурении скважин роторным способом.

При разработке рациональной конструкции глубоких разведочных скважин необходимо исходить из условий получения наибольших скоростей бурения при наименьших объемах работ в промежуточных колоннах, выбора минимально допустимых зазоров между колонной и стенками скважины, максимально возможного увеличения глубины выхода спускаемой колонны из-под предыдущей, а также уменьшения диаметра эксплуатационной колонны. При выборе конструкции должны быть обеспечены условия максимального сохранения естественного состояния продуктивных горизонтов.

Конкретная схема разрабатывается с учетом нескольких факторов, к которым относятся:

От грамотного и правильного проекта зависят не только надежность конструкции, но и её стоимость, дебет и срок эксплуатации. В рабочем проекте должен быть полный комплекс технически обоснованных решений, касающихся крепления скважины, разработанных с учетом географического положения региона и геологических условий, в которых планируется бурение.

Обосновать необходимо конструкцию разных участков, а также способы и интервалы цементирования, необходимого для обсадной колонны, выбор и количество её материалов. Также обосновываются конкретные технические решения, определяющие методы вскрытия продуктивных пластов, устойчивость ствола и способы гидроизоляции.

Исходными данными при проектировании и обосновании являются:

Устройство нефтяной скважины

Скважины формируются бурением, которое представляет собой процесс разрушения горных пород.

Скважина – это горная выработка круглого сечения, которая сооружается без доступа внутрь её человека, длиной, которая превышает диаметр во много раз.

Длиной скважины называется расстояние между устьем и забоем, измеряемое по оси ствола. Глубиной является проекция длины скважины на её вертикальную ось. Для вертикальных скважин эти значения одинаковы, а вот для искривленных и наклонных – различаются.

Схема вертикальной скважины приведена ниже.

1 – это так называемые обсадные трубы;

2 – цементный камень;

3 – продуктивный пласт;

4 – перфорация, которая делается в цементном камне и обсадных трубах;

Участок I называется направлением скважины; II – её кондуктором; III – участок, называемый промежуточной колонной; участок IV называется эксплуатационной колонной.

Направление скважины (участок I) находится в её устье, которое находится в зоне пород, подверженных размыванию. В связи с этим устье нуждается в укреплении, поэтому направление формируется таким: в самом начале проводят бурение шурфа (колодца) на глубину залегания пород с высокой степенью устойчивости (обычно – на 4 – 8 метров). После этого в шурф ставится труба нужной длины и необходимого диаметра. Пространство между трубой и стенками шурфового колодца заполняется бутовым камнем и скрепляется при помощи цементного раствора (на схеме – номер 2).

Все участки скважины, которые располагаются ниже, имеют цилиндрическую форму.

Сразу после направлением начинается бурение на глубину 50-400 метров. Диаметр этого участка может доходить до 900 миллиметров. Его называют кондуктором (на схеме – II) и проводят его укрепление с помощью обсадных труб (номер 1 на схеме). Обсадная труба представляет собой свинченные стальные трубы. Все затрубное свободное пространство на участке кондуктора заливается цементом. Назначение кондуктора – изоляция неустойчивых, мягких и трещиноватых горных породы, которые могут осложнить дальнейшее бурение.

Сразу пробуриться до проектной глубины после установки кондуктора удается далеко не всегда. Это связано, как правило, либо с необходимостью прохождения осложняющих бурение горизонтов, либо с необходимостью перекрыть те продуктивные пласты, которые этой скважиной эксплуатировать не планировалось.

В этом случае обустраивается и также цементируется так называемая промежуточная колонна (номер III).

Если разрабатываемый нефтегазоносный пласт имеет очень большую глубину залегания, то промежуточная колонна может быть и не одна.

Участок IV – это эксплуатационная колонна.

Её основное назначение – подъем нефти и газа из забоя к устью, либо нагнетание газа или воды в разрабатываемый пласт, которое позволяет поддерживать в нем необходимое для добычи давление. Чтобы предотвратить перетекания газа или нефти в более высокие горизонты, а воды, наоборот, в продуктивный пласт, все свободное пространство, расположенное между стенкой скважины и эксплуатационной колонной цементируется.

Методы вскрытия продуктивного пласта

Чаще всего стенки эксплуатационной колонны (в той её части, которая находится в разрабатываемом пласте) перфорируются рядом отверстий (номер 4), простреливающих обсадные трубы и цементную оболочку. В породах с повышенной устойчивостью зону забоя не цементируют и устанавливают там фильтры различной конструкции. Есть вариант, когда обсадная колонна опускается лишь до кровли пласта, а само разбуривание для последующей эксплуатации проводят без укрепления ствола.

В зависимости от назначения обустраиваемой скважины, её устье оборудуется различной арматурой, например, задвижками, колонной головкой, крестовиной и так далее.

Виды скважин

В процессе поиска, разведки и разработки углеводородных месторождений пробуриваемые скважины могут быть:

Опорные обустраивают в не исследованных с помощью бурения районах. Их основное назначение – исследование возраста и состава горных пород.

Структурные необходимы для определения перспективных в плане разработки площадей, а также для их подготовки к бурению поисково-разведочного характера.

Источник