Для чего нужна эксплуатационная колонна

Почему эксплуатационная колонна пользуется популярностью?

Почему эксплуатационная колонна пользуется популярностью?

Эксплуатационная колонна

Опущенная в скважину эксплуатационная колонна создает хорошие санитарно-гигиенические условия для поступления воды, вырывающейся из водоносного пласта, в водопровод.

Для бурения скважин применяются высокотехнологичные методологии. Чтобы не дать обрушиться стенкам забоя, устанавливают обсадную трубу. Основными функциями рабочего ствола считается укрепление грунтовых стенок, обеспечение герметичности скважины.

При достижении водоносного горизонта необходимо исключить перетекание из одного пласта в другой. Для этого пространство между стенками шахты и обсадной колонны заполняется тампонирующей смесью. Иногда в процессе буровых работ возникают осложнения из-за проблемных грунтовых слоев. Чтобы благополучно продолжить бурение, используется дополнительная обсадка. Результатом становится устойчивое сооружение той или иной конструкции.

К трубам особого назначения относятся;

Из чего делается эксплуатационная колонна?

Внешняя обсадка обычно делается из металла. Это наиболее надежный вариант. Популярными являются шовные стальные изделия. Однако бесшовные считаются прочнее и надежнее. Но стоимость их дороже, поэтому бесшовный вариант наиболее распространен.

Внутрь стальной обсадки вставляется эксплуатационная колонна Она может быть металлической или пластиковой. Такая конструкция позволяет существенно продлить срок службы обсадки. Если на внешней металлической трубе появляются коррозионные трещины, то артезианская вода будет защищена от проникновения в нее грязи, вредных элементов пластиковой эксплуатационной колонной.

Выбирая конструкцию обсадки, эксплуатационной колонны, нужно учитывать производительность источника, геологические особенности участка. Большое значение имеют гидравлические параметры гидросооружения, характеристики грунтов. Артезианские водоисточники относятся к напорным сооружениям, поскольку извлекаемая вода из недр водоупорных слоев обладает избыточным давлением. В процессе бурения водоносный горизонт вскрывается. Вода поднимается вверх по стволу.

Обсадка артезианской скважины бывает в виде разных конструкций. Например, она может быть:

Обустройство скважины

Для закачки воды в водопроводную систему используется насосное оборудование, которое подбирается по характеристикам скважины, указанным в паспорте. При этом важен диаметр эксплуатационной колонны, производительность гидросооружения, значение динамического и статического уровней.

Грамотно подобранный насос поможет раскрыть наиболее полно потенциал водоисточника. Насос погружается вглубь скважины ниже динамического уровня. В этом случае при пиковом водопотреблении, когда происходит снижение динамического уровня относительно статического, насос останется в эксплуатационной колонне ниже поверхности воды.

К водоподъемному оборудованию также относятся фитинги, клапаны, автоматика, гидробак. Они размещаются в кессоне или в доме, если подразумевается использование адаптера. Кессоном называется герметичная емкость, находящаяся под землей. Эта конструкция защищает оборудование от морозов, а водоисточник от поверхностных загрязнений.

Адаптер, располагается под землей ниже точки промерзания и представляет собой конструкцию, внутри которой выполняется соединение насосной трубы с трубопроводом, проложенным к дому. Адаптер устанавливают в грунт, ниже точки промерзания.

Полимерная эксплуатационная колонна

В качестве эксплуатационной колонны рекомендуется использовать полимерные изделия. Для любой скважины можно подобрать нужные параметры обсадки. Срок службы подобных полимерного ствола при аккуратной эксплуатации достаточно высокий.

Другие преимущества пластиковой обсадки:

Заводская гарантия на полимерные трубы установлена на срок более 50 лет. Поэтому они востребованы при обустройстве буровых скважин. Пластиковая эксплуатационная колонна, вставленная внутрь металлической обсадной трубы, защищена от сплющивания внешними силами. Труба заглубляется в грунт до водоносного уровня и надежно фиксируется.

Для эксплуатационных колонн используются обычно НПВХ-изделия, прочностные характеристики которых не хуже, чем у стальных. НПВХ-трубы изготавливается только из первичных материалов. Поэтому физико-механические свойства сохраняются. Материал не ломается, не крошится и не изгибается. Эксплуатационная колонна рассчитывается на максимально возможное давление при использовании скважины.

Источник

МАТЕРИКОВАЯ ДОБЫЧА НЕФТИ

ПОДГОТОВКА СКВАЖИН К ЭКСПЛУАТАЦИИ

Понятие конструкции скважины

— это совокупность элементов крепи горной выработки с поперечными размерами, несоизмеримо малыми по сравнению с ее глубиной и протяженностью, обеспечивающая при современном техническом и технологическом вооружении безаварийное, с учетом охраны недр, экономичное строительство герметичного пространственно устойчивого канала между флюидонасыщенными пластами и остальной частью вскрытого геологического разреза, а также дневной поверхностью, эксплуатирующегося в заданных режимах и времени в зависимости от назначения: изучение геологического разреза, разведка и оценка газонефтеносности отложений, добыча продукции, поддержание пластовых давлений, наблюдение за режимом эксплуатации месторождения и др.

В газонефтяной отрасли нет также единого методического подхода к оценке качества проектирования и строительства скважин, в том числе их конструкции.

Основные элементы скважины

— это дно ствола скважины.

— это горная выработка, внутри которой располагаются обсадные колонны и производится углубление скважины.

— участок скважины, непосредственно соприкасающийся с продуктивным нефтяным или газовым горизонтом. Фильтром может служить необсаженный колонной участок ствола, специальное устройство с отверстиями, заполненное гравием и песком, часть эксплуатационной колонны или хвостовика с отверстиями или щелями.

— затвердевший цементный раствор, закачанный в кольцевое пространство между стволом и обсадной колонной с целью его герметизации.

Цементное кольцо предназначено для надежной изоляции друг от друга интервалов геологического разреза (в том числе и продуктивных) на весь период строительства, эксплуатации и обеспечения жесткой связи обсадных колонн со стенками скважины с целью формирования прочной и герметичной постоянной крепи.

Система обсадных колонн и цементных колец за ними составляют скважины.

Обсадные колонны

Обсадные колонны предназначены для изоляции стенок скважин от рабочего пространства ствола в процессе бурения и эксплуатации и обеспечивают требуемую прочность и герметичность при воздействии на них внутренних и внешних воздействий в первую очередь давления. Для создания необходимой изоляции кольцевого пространства, остающегося между обсадными колоннами, оно заливается жидким цементным раствором, твердеющим через определенное время.

Обсадные колонны по назначению подразделяются следующим образом.

— первая колонна труб или одна труба, предназначенная для закрепления приустьевой части скважин от размыва буровым раствором и обрушения, а также для обеспечения циркуляции жидкости. Направление, как правило, одно. Однако могут быть случаи крепления скважин двумя направлениями, когда верхняя часть разреза представлена лессовыми почвами, насыпным песком или имеет другие особенности. Обычно направление спускают в заранее подготовленную шахту или скважину и бетонируют на всю длину. Иногда направление забивают в породу, как сваю.

Различают шахтное (или шахтовое) направление и удлиненное направление. Шахтное устанавливается, как правило, во всех случаях и его длина составляет 3-10 м. В зависимости от конкретных условий может устанавливаться удлиненное направление или от одного до нескольких направлений и в этом случае длина может достигать 100 м. Направление спускается по возможности в глинистый пласт. Диаметр колонны колеблется от 245 до 1250 мм. Трубы, используемые в качестве направления, на прочность не рассчитываются и не опрессовываются.

— колонна обсадных труб, предназначенных для разобщения верхнего интервала разреза горных пород, изоляции пресноводных горизонтов от загрязнения, монтажа противовыбросового оборудования и подвески последующих обсадных колонн.

Кондуктор в зависимости от геологических условий устанавливается на глубину в среднем до 100 м, а максимальная глубина до 600 м. Диаметр кондуктора, как правило, колеблется в диапазоне 177-508 мм. Он опрессовывается, как и цементное кольцо.

Шахтное направление и кондуктор являются обязательными элементами конструкции скважины.

Промежуточная обсадная колонна (их может быть несколько) служит для разобщения несовместимых по условиям бурения зон при углублении скважины до намеченных глубин.

Промежуточные обсадные колонны могут быть следующих видов:

Секционный спуск обсадных колонн и крепление скважин хвостовиками являются, во-первых, практическим решением проблемы спуска тяжелых обсадных колонн и, во-вторых, решением задачи по упрощению конструкции скважин, уменьшению диаметра обсадных труб, зазоров между колоннами и стенками скважины, сокращению расхода металла и тампонирующих материалов, увеличению скорости бурения и снижению стоимости буровых работ.

— последняя колонна обсадных труб, которой крепят скважину для разобщения продуктивных горизонтов от остальных пород и извлечения из скважины нефти или газа или для нагнетания в пласты жидкости или газа. Иногда в качестве эксплуатационной колонны может быть использована (частично или полностью) последняя промежуточная колонна.

Диаметр обсадной колонны

Проектирование диаметров обсадных колонн и долот начинают с эксплуатационной колонны и далее методом снизу-вверх. Расчет диаметров обсадных труб ведется «изнутри» с диаметра эксплуатационной колонны. Исходя из предполагаемого дебита скважины и экономического обоснования, выбирается диаметр эксплуатационной колонны. Диаметр эксплуатационной колонны определяет диаметры бурения под обсадные колонны для всей скважины, а количество промежуточных колонн определяет конструкцию колонной головки. Увеличение диаметра эксплуатационной колонны позволяет использовать более производительное скважинное оборудование, позволяет эксплуатировать в скважине одновременно несколько пластов и облегчает проведение подземного ремонта. С другой стороны увеличение диаметра эксплуатационной колонны ведет к увеличению металлоемкости обсадных колонн, объему бурения и цементирования. Возрастают нагрузки на колонную головку и ее металлоемкость. Все это ведет к увеличению затрат на строительство скважины. Уменьшение диаметра эксплуатационной колонны снижает стоимость ее строительства, но увеличивает затраты, связанные с эксплуатацией скважины. Так применение малогабаритного оборудования ведет к увеличению затрат на приобретение до 2-3х раз. Усложняется поведение подземного ремонта, что ведет, как правило, к увеличению затрат времени, и, следовательно, и материалов, а в некоторых случаях не позволяет произвести необходимый ремонт.

Сооружение скважины

Только сооруженная скважина может ответить на вопрос: имеется ли в данном районе нефтяное или газовое месторождение и какова промышленная ценность залежи углеводородов.

Сооружение скважины, независимо от ее назначения (разведочная, параметрическая, эксплуатационная и т.д.), включает в себя следующие основные этапы:

При бурении в скважину последовательно спускается определенная конструкция, состоящая из обсадных труб. Каждая последующая колонна вставляется в предыдущую, и поэтому имеет все меньший диаметр.

Дно скважины называется забоем. После проведения цементирования скважины образуется новый забой, который называется «искусственный забой». В процессе эксплуатации на забой осаждаются примеси, части изношенного оборудования или упущенный при проведении подземного ремонта инструмент и т.п., что при замерах изменяет глубину скважины и новая точка называется «текущий забой».

После создания герметичной конструкции скважины в эксплуатационную колонну, напротив продуктивного пласта, спускается на забой устройство (перфоратор), которое проделывает отверстия в обсадных трубах и цементном кольце и соединяет продуктивный пласт и скважину. Эти отверстия заполняются газом и пластовой жидкостью (нефтью), поступающей из пласта под избыточным давлением и заполняют скважину.

Требования к конструкции скважин

В зависимости от назначения скважин конструкция может существенно изменяться, но всегда должна удовлетворять некоторым общим требованиям, которые сводятся к следующему:

Кроме перечисленных, конструкция скважины должна удовлетворять определенным технологическим требованиям, основными из которых являются:

Разработка конструкции скважины

Основные параметры конструкций скважины: число и диаметр обсадных колонн, глубина их спуска, диаметр долот, которые необходимы для бурения под каждую обсадную колонну, а также высота подъема и качество тампонажного раствора за ними, обеспечение полноты вытеснения бурового раствора.

Разработка конструкции скважины базируется на следующих основных геологических и технико-экономических факторах:

К объективным геологическим факторам относят предполагаемую и фактическую литологию, стратиграфию и тектонику разреза, мощность пород с различными проницаемостью, прочностью, пористостью, наличие флюидосодержащих пород и пластовые давления.

Геологическое строение разреза горных пород при проектировании конструкции скважин учитывают как неизменный фактор.

В процессе разработки залежи ее начальные пластовые характеристики будут изменяться, так как на пластовые давления и температуру влияют продолжительность эксплуатации, темпы отбора флюидов, способы интенсификации добычи и поддержания пластовых давлений, использование новых видов воздействия на продуктивные горизонты в целях более полного извлечения нефти и газа из недр, поэтому эти факторы необходимо учитывать при проектировании конструкции скважин.

Конструкция скважин должна отвечать условиям охраны 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. В связи с этим необходимо обеспечивать условия для качественного и эффективного разобщения пластов. Это один из главнейших факторов.

Таким образом, принципы проектирования конструкций скважин прежде всего должны определяться геологическими факторами.

Простая конструкция (кондуктор и эксплуатационная колонна) не во всех случаях рациональна. 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 осложнения.

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. Последнее условие является принципиальным, так как практика буровых работ четко подтверждает, что чем меньше времени затрачивается на бурение интервала ствола между креплениями, тем меньше число и тяжесть возникающих осложнений и ниже стоимость проводки скважины.

Источник

Понятие о скважине, ее элементах, конструкции, о положении оси ствола в пространстве

Скважиной называется горная выработка цилиндрической формы, которая строится без доступа человека к забою и имеющая диаметр во много раз меньше длины.

Скважины предназначены для извлечения полезных ископаемых, для нагнетания в пласты различных агентов, для контроля над разработкой месторождений и др.

Крепление ствола скважины и разобщение пластов производится путем спуска труб, называемых обсадными, а все спущенные трубы представляют собой обсадную колонну.

Для крепления скважины применяют специальные стальные трубы различного сортамента по марке стали и диаметру.

Для исключения перетоков различных флюидов из пласта в пласт кольцевое пространство между стенкой скважины и спущенной в нее обсадной колонной заполняется тампонирующим материалом с инертными и активными наполнителями, с химическими реагентами с помощью насосов.

Из вяжущих веществ наиболее широко применяются тампонажные портландцементы.

Поэтому сам процесс разобщения пластов называется цементированием.

В процессе бурения скважин встречаются такие пласты горных пород, где возможны различные осложнения, без ликвидации которых путем спуска дополнительных обсадных колонн невозможно дальнейшее бурение.

В итоге создается устойчивое подземное сооружение определенной конструкции.

Под конструкцией скважины понимается совокупность данных о числе (d, l) обсадных колонн, диаметрах ствола скважины под каждую колонну, интервалах цементирования, а также о способах соединения скважины с продуктивным пластом.

В скважину спускают обсадные колонны особого назначения. Это направление, кондуктор, промежуточные волны, эксплуатационная колонна.

Направление

Направление спускается в скважину для предупреждения размыва и обрушения горных пород со стенок скважины и для соединения ствола скважины с желобами очистной системы. Направление цементируется на всю длину. Длина направления колеблется от нескольких метров до сотни метров в зависимости от разреза горных пород и условий бурения (море, болото, илистые рыхлые грунты и т. д.).

Кондуктор

Кондуктором перекрывают верхнюю часть геологического разреза неустойчивых пород, пласты, насыщенные водой и другими флюидами, поглощающие промывочную жидкость или проявляющие подающие пластовые флюиды на поверхность. Кондуктором обязательно перекрываются все пласты пресной воды. На кондуктор устанавливается противовыбросовое оборудование, на устье кондуктор служит также опорой для подвески очередных колонн.

Эксплуатационная колонна

Эксплуатационная колонна спускается в скважину для извлечения нефти, газа или для нагнетания в продуктивный горизонт воды или газа с целью поддержания пластового давления.

Промежуточная колонна

Промежуточные колонны спускаются в том случае, если невозможно бурение без предварительного разобщения зон осложнений (проявления, поглощения, обвалы).

Промежуточные колонны могут быть сплошными, т е. их спускают от устья до забоя и не сплошные, так называемые хвостовки.

Следует отметить, что чем совершеннее технология бурения и менее сложные геологические условия, тем проще конструкция скважины и меньше затраты на ее строительство. Ось скважины практически всегда имеет пространственное искривление, однако при небольшой интенсивности искривления (менее 0,1 о доли градуса на 10 м. длины ствола) скважину называют вертикальной (при суммарном отклонении не более 1-2 о ).

При большой интенсивности искривления скважины называют искривленными.

При отклонении от вертикали на 90 о скважины называются горизонтальными.

Для увеличения области дренирования иногда от основного пласта бурят несколько дополнительных наклонных стволов. Такие скважины называются многозабойные.

Различают скважины большого, нормального, уменьшенного и малого диаметров.

Источник

Конструкция скважины: как устроен ваш источник?

Скважина на воду — непростая конструкция, установить которую под силу только опытным мастерам. Она представляет собой металлическую трубу, расположенную на большой глубине под землей, за счет чего позволяет добыть чистую воду, пригодную для питья. Расскажем о базовых составляющих скважины, которые будет полезно знать ее будущему владельцу.

Содержание

Устье — часть, с которой начинается скважина.

Забой — дно источника.

Длина — расстояние оси ствола от забоя до устья.

Ствол — пространство, которое ограниченно стенками скважины.

Стенка — боковая поверхность.

Глубина скважины — может совпадать с длиной, если бурение выполнялось строго вертикально.

Что такое «направление»?

Бурение артезианской скважины на воду под ключ начинается с мягких пород, которые легко размываются, поэтому процесс укрепления конструкции крайне необходим. Бурится шурф (не менее 4 и не более 8 метров) до залегания устойчивых пород, в него устанавливают трубу. Далее остальное пространство заполняется бутовым камнем и цементом.

После того, как процесс направления выполнен, пробуривается еще около 40 метров. Завершается он установкой кондуктора (обсадных труб). Затрубное пространство также укрепляется цементом. Следовательно кондуктор сдерживает неустойчивые породы.

Промежуточная колонна

Если после установки кондуктора нет возможности пробурить источник на нужную глубину, устанавливается промежуточная колонна. Самая распространенная причина для установки — сложные горизонты.

Эксплуатационная колонна

Последняя колонна обсадных труб. Устанавливается, когда скважина пробурена на всю глубину.

Устойчивые и стабильные породы не требуют крепления ствола скважины.

Каждая скважина требует индивидуального подхода и специальных знаний, поэтому мы не рекомендуем доверять этот сложный технический процесс дилетантам.

Источник

Конструкция скважины

Элементы, входящие в понятие конструкции скважины

Конструкция скважины зависит от целей, геологических условий, глубины, техники бурения, метода разработки месторождения и других факторов.
Определяется глубиной начального и конечного диаметра бурения, числом, Ø и длиной спущенных обсадных колонн, толщиной их стенок, Ø различных участков ствола, углом наклона скважины или отклонением ее от вертикали.

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.

Источник