Для чего нужен башмак обсадной колонны

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]

Источник

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.

Источник

Башмак колонный (варианты)

Полезная модель относится к области строительства и эксплуатации нефтяных и газовых скважин и, в частности, к оборудованию для оснащения низа обсадной колонны при ее спуске в скважину. Обеспечивает повышение ударной прочности и износостойкости и улучшение разбуриваемости башмака колонного в скважине. Сущность полезной модели: башмак колонный по варианту 1 включает полый корпус, в верхней части которого выполнена муфтовая резьба обсадных труб, а в нижней части последовательно сверху вниз выполнены, по крайней мере, одна внутренняя кольцевая канавка и одно радиальное отверстие, и направляющую насадку с осевым отверстием, при этом направляющая насадка сформирована из литьевого полимера, например полиацеталь или капролон, совместно с нижней частью корпуса и неразъемна с ним. По варианту 2 башмак включает полый корпус, в верхней и нижней частях которого выполнена муфтовая резьба обсадных труб, и направляющую насадку с осевым отверстием, при этом направляющая насадка выполнена из литьевого полимера, например полиацеталь или капролон, и соединена по муфтовой резьбе с нижней частью корпуса. 2 н.п. и 2 з.п. ф-лы, 4 илл.

Полезная модель относится к области строительства и эксплуатации нефтяных и газовых скважин и, в частности, к оборудованию для оснащения низа обсадной колонны.

Известен башмак колонный, включающий полый корпус, в верхней части которого выполнена муфтовая резьба обсадных труб, а в нижней части закреплена съемная направляющая насадка с осевым и радиальными отверстиями, выполненная из металла, например, чугуна или алюминия. (Булатов А.И., Аветисов А.Г. Справочник инженера по бурению, т.3, стр.128-129, Москва, Недра 1995).

Недостатком данного башмака является определенная сложность при разбуривании, особенно современными долотами типа PDC, насадки из алюминия, обладающего вязкими свойствами, а насадки из чугуна после литья имеют внутренние каверны, которые не определяются известными приборами дефектоскопии. Такие насадки при спуске башмака в скважину могут разрушиться от боковых или осевых нагрузок и привести к осложнениям.

Недостаток конструкции данного башмака заключается в том, что при спуске обсадной колонны, особенно в наклонно-направленные скважины, такие башмаки от периодических ударов о стенки эксплуатационных колонн или открытого ствола, осевых и абразивных нагрузок быстро разрушаются, что приводит к серьезным осложнениям и дополнительным затратам по их устранению.

Техническим результатом полезной модели является повышение ударной прочности и износостойкости и улучшение разбуриваемости башмака колонного в скважине.

Необходимый технический результат достигается тем, что башмак колонный по варианту 1 включает полый корпус, в верхней части которого выполнена муфтовая резьба обсадных труб, а в нижней части последовательно сверху вниз выполнены, по крайней мере, одна внутренняя кольцевая канавка и одно радиальное отверстие, и направляющую насадку с осевым отверстием, при этом направляющая насадка сформирована из литьевого полимера, например полиацеталь или капролон, совместно с нижней частью корпуса и неразъемна с ним.

По варианту 2 башмак колонный включает полый корпус, в верхней и нижней частях которого выполнена муфтовая резьба обсадных труб, и направляющую насадку с осевым отверстием, при этом направляющая насадка выполнена из литьевого полимера, например полиацеталь или капролон, и соединена по муфтовой резьбе с нижней частью корпуса.

Башмак колонный по варианту 1 (фиг.1), в частном исполнении, состоит из полого корпуса 1, в верхней части которого выполнена муфтовая резьба 2 обсадных труб, а в нижней выполнены последовательно сверху вниз внутренние кольцевые канавки 3 и радиальные отверстия 4, и направляющей насадки 5 с осевым отверстием 6, которая сформирована из литьевого полимера, например, полиацеталь, капролон совместно с нижней частью корпуса 1 и неразъемна с ним.

Для улучшения процесса разбуривания насадки в нижней части корпуса 1 на торце могут быть выполнены радиальные пазы 7, которые заполнены литейным полимером при формировании насадки 5 совместно с корпусом 1.

Башмак колонный по варианту 2 (фиг.4) состоит из полого корпуса 1, в верхней и нижней частях которого выполнена соответственно муфтовая резьба 2 и 8 обсадных труб и направляющую насадку 5 с осевым отверстием 6, которая выполнена путем механической обработки или в специальной прессформе из литьевого полимера, например, полиацеталь или капролон и соединена по муфтовой резьбе 8 с нижней частью корпуса 1.

Для надежной промывки ствола скважины при спуске обсадной колонны в направляющей насадке 5 обоих вариантов могут быть выполнены боковые отверстия 9.

Башмак колонный работает следующим образом.

— башмак должен быть устойчив к абразивному воздействию бурового и цементного растворов и обеспечивать промывку и цементирование обсадной колонны через центральное 6 и боковые 9 отверстия;

— башмак должен быть устойчив к осевым сжимающим нагрузкам;

— башмак должен быть устойчив к изгибающим нагрузкам;

— при обязательном соблюдении всех выше указанных требований башмак должен легко разбуриваться.

Всем этим требованиям в полной мере удовлетворяет башмак колонный, в котором направляющая насадка 5 изготовлена из литейного полимера, например, полиацеталь или капролон. Эти материалы обладают высокими механическими свойствами и при этом хорошо разбуриваются современными долотами типа PDC, которые сейчас широко применяются при бурении и ремонте скважин.

1. Башмак колонный, включающий полый корпус, в верхней части которого выполнена муфтовая резьба обсадных труб, а в нижней части последовательно сверху вниз выполнены, по крайней мере, одна внутренняя кольцевая канавка и одно радиальное отверстие, и направляющую насадку с осевым отверстием, при этом направляющая насадка сформирована из литьевого полимера, например полиацеталь или капролон, совместно с нижней частью корпуса и неразъемна с ним.

2. Башмак колонный по п.1, отличающийся тем, что в нижней части корпуса на торце выполнен, по крайней мере, один радиальный паз.

3. Башмак колонный, включающий полый корпус, в верхней и нижней частях которого выполнена муфтовая резьба обсадных труб, и направляющую насадку с осевым отверстием, при этом направляющая насадка выполнена из литьевого полимера, например полиацеталь или капролон, и соединена по муфтовой резьбе с нижней частью корпуса.

4. Башмак колонный по п.1 или 2, отличающийся тем, что в нижней части направляющей насадки выполнены боковые отверстия.

Источник

Башмаки колонные

Башмаки колонные предназначены для оборудования низа обсадных колонн из труб по ГОСТ 632-80 с целью направления их по стволу скважины и предотвращения смятия торца нижней трубы обсадной колонны при спуске в скважину.

Конструкция башмака проста, удобна и надежна при спуске обсадной колонны и исключает возможность попадания металла при дальнейшем углублении скважины. Также она (конструкция) обеспечивает ему достаточную механическую прочность при спуске колонны и сравнительно легкое разбуривание. Башмак имеет одно центральное отверстие и несколько боковых.

Башмаки изготавливаются с наиболее популярными резьбовыми соединениями – ОТТМ, ОТТГ, БТС, с условными диаметрами труб 102, 114, 146, 168, 178 и 245 мм и двумя типами наконечников – из пластмассы (армлена) или алюминия.

Источник

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.

Источник