Вопрос 2. Назначение и конструкция колонных головок

На устье скважины обсадные колонны обвязываются, т. е. соединяются частью оборудования скважины, называемой колонной головкой.

Колонная головка (рис. 4.2)

1) Служит:

· для жесткого соединения в единую систему всех обсадных колонн скважины,

· для восприятия усилия от веса обсадных колонн и передачи всей нагрузки кондуктору;

· пьедесталом для монтажа эксплуатационного оборудования, спущенного в скважину, во время бурения на ней монтируются превенторы противовыбросового оборудования (демонтируемые после окончания бурения).

2) Обеспечивае т:

· изоляцию и герметизацию межколонных пространств;

· одновременно доступ к межколонным пространствам для контроля состояния стволовой части скважины и выполнения необходимых технологических операций.

Конструктивно колонная головка - это сочетание нескольких связанных между собой элементов - катушек или крестовин, несущих обсадные колонны. Число этих элементов зависит от числа обсадных колонн скважины.

Колонные обвязки устанавливаются на устье скважины последовательно по мере спуска и цементирования обсадных колонн. Они подбираются с учетом  максимального пластового давления, ожидаемого при бурении следующего за обсаженным интервала скважины.

Конструкция колонных обвязок позволяет восстанавливать нарушенную герметизацию межколонного кольцевого пространства путем нагнетания специальных паст или самотвердеющих пластиков.

Условия работы колонной головки достаточно сложны:

1) нагрузка от веса обсадных колонн может превышать в глубоких скважинах несколько сот килоньютонов.

2)  Элементы колонной головки воспринимают также давление от среды, контактирующей с ними.

3) При наличии в пластовой жидкости или газе H₂S, C0₂ или при сильной минерализации пластовых вод колонная головка подвергается их коррозионному воздействию (агрессивная среда).

4) В глубоких скважинах при закачке теплоносителей их стволы и колонные головки нагреваются до 150-250 °С, в условиях Севера могут охлаждаться до температур ниже минус 60 °С (сложные климатические условия).

Нарушение надежности колонной головки неизбежно приводит к серьезным авариям, нанесению ущерба окружающей среде, а в отдельных случаях может быть причиной возникновения пожаров, взрывов, несчастных случаев.

Колонные головки, особенно многоколонных скважин, имеют большие массы и вертикальные габариты. Высокая их металлоемкость и большая потребность в них приводят к необходимости расхода на их изготовление больших количеств стали, причем легированной.

С увеличением вертикального габарита колонной головки усложняется

обслуживание скважины.

Колонная головка для обвязки двух колонн (см. рис. 4.2.) состоит из:

· корпуса 4, навинченного на обсадную трубу 6.

· Внутренняя поверхность корпуса коническая, и в ней размещены клинья 3, удерживающие внутреннюю колонну обсадных труб 7.

· На фланце корпуса установлена катушка 1, надетая на трубу и обычно сваренная с ней.

 

 

Рисунок 4.2 - К о л о н н а я   г о л о в к а

1 - катушка;   2 - пакеры; 3- клинья; 4 - корпус колонной головки; 5 - манифольд колонной головки; 6 – обсадная труба; 7 – колонна обсадных труб

 

 

Рисунок 4.3 -  Оборудование обвязки обсадных колонн типа ОКК:

1 - крестовина; 2, 4, 5, 8, и 9 - пакеры; 3, 6, и 10- подвески; 7 – манифольд нижней (средней) промежуточной колонной головки; 11 - манифольд нижней колонной головки; 12 - нижняя колонная головка; 13, 15 и 16 - нагнетательные клапаны; 14 - промежуточная (средняя) колонная головка; 17 - манифольд промежуточной (верхней) колонной головки; 18 - промежуточная (верхняя) колонная головка

Катушка болтами соединена с корпусом. Межтрубные пространства разобщаются уплотнениями 2. На колонной головке предусмотрена задвижка 5 для обеспечения доступа в затрубное пространство. Вертикальный размер такой колонной головки около 1 м. Масса в зависимости от диаметра обсадных труб до 500...550 кг.

Такими головками оборудуются скважины глубиной до 1500...2000 м с давлением до 25 МПа. Изготавливают колонные головки для оборудования скважин и с большим числом обсадных колонн: трех-, четырех- и пятиколонных.

Принципиальные и конструктивные схемы таких колонных головок аналогичны.

Оборудование обвязки обсадных колонн типа ОКК рассчитано на давление 21, 35 и 70 МПа. Оно предназначено для подвешивания двух и более обсадных колонн кондуктора (на резьбе или на сварке), технических и эксплуатационной, а также для герметизации и разобщения межколонных пространств с помощью упругих уплотнений.

Оборудование типа ОКК состоит из отдельных сборочных единиц - колонных головок. Нижняя колонная головка (ГНК), присоединяемая непосредственно к верхнему концу обсадной колонны (кондуктору), выпускается в трех исполнениях.

Колонные головки устанавливают на устье скважины последовательно по мере спуска и цементирования обсадных колонн. Их подбирают с учетом максимального пластового давления, ожидаемого при бурении следующего за обсаженным интервала скважины.

Оборудование типа ОКК (рис. 4.3) состоит из нижней, промежуточной - первой, второй и третьей (верхней) колонн.

Обвязка обсадных колонн осуществляется с помощью клиньевых подвесок и пакеров.