Конструкція свердловини і діаметри обсадних колон

Основні конструктивні параметри свердловин — число і діаметр обсадних колон, глибина їх спуску, діаметри доліт, які необхідні для буріння під кожну обсадну колону, а також висота підйому цементного розчину в затрубному просторі.

Конструкції свердловин розробляються з врахуванням наступних основних факторів:

геологічних особливостей залягання гірських порід, їх фізико-механічних характеристик, наявності флюїдомістких горизонтів, величини пластових тисків і температур, а також тиску гідророзриву прохідних порід;

призначення і мети буріння свердловини;

рівня організації техніки, технології буріння і геологічної вивченості району бурових робіт;

передбачуваного методу закінчування свердловини;

рівня кваліфікації бурової бригади і організації матеріально-технічного забезпечення;

способу буріння свердловини;

способів і техніки освоєння, експлуатації і ремонту свердловин.

Поряд з технологічними, експлуатаційними та економічними факторами при виборі і розрахунку конструкції свердловин необхідно враховувати параметри і режими роботи бурових машин, які забезпечують буріння і кріплення свердловини. Недооцінка цього фактора приводить до невиправданого збільшення потужності бурових лебідок, насосів, ротора, вибійних двигунів, а також вантажопідйомності вишок і талевої системи. В результаті зростає маса бурових комплексів, погіршується їх транспортабельність і монтажоспроможність, збільшуються матеріальні і трудові затрати, пов'язані з ремонтом і технічним обслуговуванням. Тому одним із найважливіших напрямків вдосконалень конструкції свердловин є зменшення діаметрів, а відповідно і ваги обсадних колон за рахунок зменшення кінцевого діаметра свердловини, раціонального поєднання діаметрів обсадних колон і доліт, використання в компоновках проміжних і експлуатаційних колон високоміцних обсадних труб з муфтами зменшеного діаметра і безмуфтових обсадних труб.

Основою вибору конструкції свердловини є діаметр експлуатаційної колони, який призначається залежно від очікуваного дебіту нафти або газу і можливості виконання геофізичних, ремонтних, ловильних робіт, а також монтажу і технічного обслуговування свердловинного обладнання для механізованого видобутку нафти. В розвідувальних свердловинах діаметр експлуатаційних колон визначається за числом проміжних обсадних колон із врахуванням вимог, що забезпечують добування якісного кернового матеріалу і випробовування вибурених об'єктів на приток. Із зменшенням діаметра експлуатаційної колони зменшується діаметр проміжних колон, кондуктора, напрямку, доліт, що використовується.

Одночасно слід враховувати, що опір труб зовнішньому і внутрішньому тиску зростає із зменшенням їх діаметру. Тому маса і вартість обсадних колон малого діаметру понижується при зменшенні як діаметра, так і товщини стінки і групи міцності труб, що використовуються. При встановленні свердловин малого діаметру економляться енергія, метал, цемент, буровий розчин, хімічні реагенти, обважнювач. Вказані і деякі інші переваги свердловин малого діаметру набувають особливої важливості при кущовому бурінні на морі і суші.

Зменшення діаметра свердловин дозволяє скоротити від-стань між гирлами і збільшити число свердловин в одному кущі, в результаті чого понижуються затрати на встановлення морських основ і розбудови площадок для буріння і експлуатації нафтових і газових свердловин. Так, в Каспійському морі (Банка Дарвіна) з індивідуальної морської основи замість звичайних 16-24 були пробурені 32 свердловини малого діаметра.

Діаметр доліт для буріння під обсадну колону вибирають залежно від діаметра муфти обсадних труб, що використовуються:

                              (6.3)

де  — діаметр долота;

 — діаметр муфти обсадної труби;

 — діаметральний зазор між стовбуром свердловини і муфтами обсадних труб.

Зазор між стовбуром свердловини і діаметром муфт повинен бути достатнім для безперешкодного спуску обсадної колони. Величина зазору вибирається залежно від діаметра обсадної колони з врахуванням глибини її спуску, викривленості стовбура, стійкості стінок свердловини і інших факторів. Досвід буріння, накопичений за останні роки, свідчить про прагнення зменшити зазор між стовбуром свердловини і муфтами обсадних колон. Обсадні колони діаметром 114-219 мм успішно спускають в свердловини при діаметральних зазорах 6-18 мм. Внаслідок зменшення діаметральних зазорів досягається додаткова економія засобів, що витрачаються на будівництво свердловини. Цьому ж сприяє застосування безмуфтових обсадних труб і зварних колон.

В таблиці 6.1 наведені найбільші значення діаметральних зазорів між стовбуром свердловини і муфтами обсадних труб, які рекомендуються на основі досвіду буріння в Азербайджані.