для чего предназначена эксплуатационная колонна
Эксплуатационная колонна с противовыбросовым оборудованием: назначение, устройство
Обсадные трубы (последняя или промежуточная), применяемые для обеспечения эффективного функционирования скважин во время бурения, называются эксплуатационной колонной. Устройство предназначено для разъединения и изоляции горизонтов при разработке продуктивных скважин.
Эксплуатационная колонна: строение
Колонна эксплуатационная включает в себя систему труб, сделанных из различных видов металла, различающихся параметрами, имеющих разную толщину стенок. Фактически она осуществляет функцию колодца, в который нагнетаются или из которого берутся газ, вода, нефть из разрабатываемого горизонта. Добыча производится посредством опускающегося в колонну погружного насоса. В целях продления срока службы дно скважины обсыпают гравием, иначе защитный фильтр, находящийся внизу колонны, будет забиваться частицами грунта.
При осуществлении буровых работ, производящихся во время добычи полезных ископаемых, и ремонтно- эксплуатационном обслуживании скважин возникает опасность выброса нефти и газа. Это происходит по причине высокого давления между пластами и может привести к последующему возгоранию, причинению серьезного вреда окружающей среде. Для обеспечения экологической безопасности перед началом рабочих мероприятий устанавливается специальное противовыбросовое оборудование (ПВО).
Назначение ПВО
Промышленные противовыбросовые системы с разным функционалом применяются при добыче и трансфере газовых и нефтяных продуктов на различных циклах обустройства и последующего обслуживания эксплуатационных колонн.
ПВО обеспечивает проведение ряда работ:
Заказать высокотехнологичное противовыбросовое оборудование можно на заводе «Роснефтемаш», специализирующемся на проектировании, разработке и производстве ПВО по новейшим технологиям. Полный производственный цикл позволяет предприятию изготавливать как целые комплексы, так и их составляющие (превенторы, манифольды, вентильные блоки, фланцы, задвижки и др.). Выполняем заявки по стандартам ГОСТ и индивидуальные, по предоставленным чертежам.
Позвоните по указанным телефонам или оставьте онлайн-заявку на сайте. Наш представитель выйдет на связь в удобное для вас время.
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.
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Эксплуатационная колонна
Эксплуатационная колонна спускается до проектной глубины с последующим цементированием и перфорацией. [2]
Эксплуатационная колонна 8 в верхней части оборудуется фланцем 7, если скважина имеет одноколонную конструкцию. [3]
Эксплуатационная колонна должна быть рассчитана на максимальное давление, ожидаемое при испытании и эксплуатации скважины. Превышать давление в эксплуатационной колонне и межколонном пространстве выше допустимого для данной марки обсадных труб запрещается. [4]
Эксплуатационные колонны предусматривается спускать при наличии горизонтов для испытаний. [5]
Эксплуатационная колонна спускается в скважину для извлечения нефти, газа или нагнетания в продуктивный горизонт воды или газа с целью поддержания пластового давления. [7]
Эксплуатационная колонна должна быть настолько прочной, чтобы противостоять максимальным нагрузкам на нее, возникающим в процессе эксплуатации. [10]
Эксплуатационная колонна предназначена для надежной длительной эксплуатации скважин в течение всего срока разработки; глубина ее спуска выбирается в осн. [12]
Эксплуатационная колонна предназначена для крепления и разобщения продуктивных горизонтов, а также изоляции их от других горизонтов геологич. При благоприятных условиях в качестве эксплуатационной колонны может быть использована промежуточная колонна. Эксплуатационная колонна образует канал для извлечения пластовых флюидов или закачки агентов ( вода, газ и др.) в пласт. Глубина ее спуска определяется положением продуктивного объекта. В интервале продуктивного пласта колонну перфорируют или оснащают фильтром. Через перфорационные отверстия в колонне в скважину поступает пластовый флюид, к-рый перемещается к устью по насосно-компрессорной колонне. [13]
Эксплуатационная колонна подвергается значительному давлению. [14]
Эксплуатационная колонна испытывается на герметичность опрессовкой с предварительной заменой бурового раствора водой. В скважинах, на устье которых избыточного давления может не быть, эксплуатационная колонна дополнительно должна испытываться на герметичность снижением уровня воды. [15]
Конструкция скважины
Скважина – это пробуренное отверстие в земле, имеющее значительную глубину при небольшом диаметре. Начало скважины называется устьем, дно – забоем, а боковые поверхности – стенками.
На рисунке показан разрез скважины.
2 – стенки скважины
6 – обсадная колонна
7 – эксплуатационная колонна
Здесь показан профиль ствола скважины, на рисунке «а« на каждом ряде обсадных колонн пишется диаметр (мм.), на рисунке «б« указана глубина (м.) установки колонн, интервал подъема цементного раствора обозначается штриховкой.
Основные характеристики скважины, это глубина, диаметр, направление. Глубина скважин зависит от назначения и колеблется от нескольких метров до нескольких километров. Диаметр скважины задается диаметром породоразрушающего инструмента – долота. Направление скважины может быть вертикальным, горизонтальным, иметь любой угол и искривление, также бывают скважины – восстающие, то есть направленные вверх (бурятся из подземных выработок).
Конструкция скважины предусматривает крепление стенок с помощью, так называемых обсадных труб. Обсадные трубы составляются в обсадные колонны и спускаются в скважину. Первая обсадная колонна, спускаемая в скважину, имеет максимальный диаметр и называется – направлением, предохраняет устье скважин от размыва грунта циркулирующим буровым раствором, её длина составляет – 5 м., а диаметр – 527 мм. Следующая колонна – кондуктор, служит для перекрытия неустойчивых верхних пород и водоносных горизонтов. При бурении скважин в условиях многолетней мерзлоты направление и кондуктор выбирают с учетом будущего растепления пород. Для предотвращения и устранения осложнений при бурении, спускают несколько промежуточных колонн. Последняя колонна, предназначаемая для работы в продуктивном горизонте, называется экcплуатационной. При подсчете числа колонн, спущенных в скважину, направление и кондуктор не учитываются. Низ всех спускаемых колонн, заканчивается короткой утолщенной трубой, называемой башмаком.При больших глубинах бурения возникает необходимость спустить колонну перекрывающую определенный интервал без выхода к устью скважины. Такая колонна называется хвостовиком или потайной колонной.
После спуска каждой колонны производится цементаж затрубного пространства. Цементаж — это операция состоящая из закачки цементного раствора в затрубное пространство колонны и последующей выдержки для застывания этого раствора. Цементаж производится с целью разобщения пластов земной коры и закрепления спущенной колонны труб в скважине. Для цементирования используют цементный раствор — смесь вяжущих материалов (цементов), затворенных некоторым количеством воды, часто с добавками химических реагентов. Цементный раствор применяемый в описанной операции, также называют тампонажным раствором.
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.