Составление конструкции скважины.

Составление рациональной конструкции является одной из наиболее важных задач проектирования бурения скважины. Конструкция скважины - это устройство скважины с указанием диаметров и глубин интервалов ствола скважины, размеров колонн обсадных труб и условия их закрепления в стволе скважины, интервалов и видов дополнительных операций по закреплению или расширению ствола скважины.Конструкция скважины изображается графически в виде схемы-разреза и обозначается шифром, отражающим все параметры скважины. Рациональная конструкция разведочной скважины должна обеспечивать наиболее экономичное, производительное и безаварийное сооружение скважины при полном выполнении геологических задач.

Основные принципы построения конструкции скважины:

1. Снизу-вверх. Только такой принцип позволяет обоснованно выбрать диаметры интервалов ствола скважины. Составление конструкции начинается с обоснования конечного диаметра скважины. Величина конечного диаметра скважины, в первую очередь, зависит от назначения скважины. При этом следует исходить из того, что чем меньше размер конечного диаметра, тем дешевле и быстрее осуществляется бурение.

Для геологоразведочных скважин при разведке месторождений твердых полезных ископаемых минимальный размер конечного диаметра строго регламентируется требованиями геологического опробования и должен обеспечивать получение керна минимально допустимого диаметра. Минимальный диаметр керна зависит от вида полезного ископаемого, типа месторождения, состояния пород и полезного ископаемого. В каждом конкретном случае минимально необходимый диаметр керна определяется геологом. После определения минимального диаметра керна, величина конечного диаметра скважины корректируется с учетом применяемого бурового инструмента (бурильные трубы, породоразрушающий инструмент). Так для бурения скважин глубиной более 50 м минимальный размер бурильных труб 43 мм и, следовательно, конечный диаметр скважины не может быть меньше 46 мм, даже если керн достаточен диаметром 22 мм, который получается при диаметре скважины 36 мм. Кроме того, учитывается возможность применения специальных средств: гидро - или пневмоударников, тампонажных снарядов, забойных двигателей, средств направленного бурения и некоторых измерительных и геофизических приборов, опускаемых в скважину, для которых минимальный размер скважины 59 мм, а иногда даже 76 мм. Рекомендации по выбору минимального диаметра скважины от геологов и геофизиков приведены в табл. 4, 5, 6

Таблица 4.

Продолжение

2. Обоснованность выбора всех ступеней и размеров в конструкции скважины.

Должна быть убедительно обоснована необходимость установки обсадных колонн, невозможность их замены более дешевыми методами борьбы с осложнениями. Должна быть обоснована необходимость каждого изменения диаметра ствола скважины, особенно если это не связано с установкой обсадных труб (например, при использовании УБТ диаметр скважины не может быть менее 76 мм), особенно надо обосновывать изменение диаметра сразу через размер (причины - разбухающие породы, условия цементации затрубного пространства и подобные).

При разработке конструкции скважины надо учитывать, что для высокооборотного бурения алмазными коронками, и особенно при бурении снарядами ССК или использовании ленкосплавных бурильных труб, необходимо чтобы между бурильными трубами и стенками скважины или внутренними стенками обсадных труб был минимальный зазор.

3. Максимально возможная простота и экономичность конструкции скважины. Для этого должно быть минимальное число изменений диаметра скважины (ступеней), и главное, минимальное количество обсадных труб (наиболее дорогая часть стоимости скважины). Желательно чтобы общая длина обсадных труб не превышала 30% длины скважины. Поскольку обсадные трубы используются для закрепления стенок скважины в интервалах неустойчивых пород или в зонах геологических осложнений, сокращение количества обсадных труб может быть достигнуто использованием других средств борьбы с осложнениями - применение специальных очистных агентов, цементация, тампонаж,.

4. При составлении конструкции скважины должны быть учтены возможные специальные работы в скважине - расширение ствола, отбор боковых проб, использование кернометрии, а также оставление запасного диаметра на случай аварии (в весьма сложных геологических условиях).

5. Конструкция скважины представляется графически в виде схемы - либо полный продольный разрез - рис.15.а, либо, учитывая симметричность, его половина - рис. 15 б.

6. Кроме графического изображения конструкция скважины определяется ее шифром и пояснительной запиской с обоснованием ее параметров. Из опубликованных методик составления шифра конструкции скважин наиболее полной и точной является методика, предложенная Донецким ПТИ.

Пример описания конструкции скважины (на рис.16) шифром.

Рис. 16

Ц(20) 112/108цб(220), 93/89цп(440.. .480), 76(1000)

Основные обозначения шифра:

132 -цифра, обозначающая диаметр бурения

/ -знак, обозначающий крепление трубами

127 -цифра, стоящая за знаком /, обозначает диаметр обсадных труб,

(20) -цифра в круглых скобках после размера обсадных труб обозначает, до какой глубины обсажена скважина

(440….480) -интервал установки потайной колонны

Дополнительные обозначения шифра:

Ц - знак цементирования всей колонны. Ставится за диаметром обсадных труб.

Цб - знак цементирования только башмака (нижней части) колонны

Цп - знак цементирования башмака и верхнего конца потайной обсадной колонны

; - знак расширения скважины. Ставится перед обозначением диаметра инструмента, который расширяет скважину

+ - обозначение, применимое для ступенчатых обсадных колонн

" - обозначение извлекаемой обсадной колонны. Ставится перед обозначением диаметра обсадной колонны, после которого в скобках может быть указана длина части колонны, если она извлекается не вся.

Приведенные обозначения охватывают весь комплекс параметров, входящих в обычное понятие конструкции скважины или изображаемых на схемах конструкций. Однако при необходимости можно вводить и любые другие дополнительные буквенные индексы.

В данном примере: - скважина забурена коронкой диаметром Ø 132 мм и закреплена направляющей трубой Ø 127 мм до глубины 20 м. Здесь трубы Ø 127 мм цементируются на всю длину. Далее диаметр бурения был 112 мм до 220 м, и скважина закреплена до этой глубины кондуктором Ø 108 мм. У колонны диаметром 108 мм цементируется только башмак (нижняя часть колонны). Дальнейшее бурение осуществляется коронкой Ø 93 мм до глубины 480 м. В интервале от 440 до 480 м зона осложнений и ствол скважины закреплен потайной колонной Ø 89 мм (у потайной колонны закрепляются цементом башмак и верхняя часть). До глубины 1000 м скважина имеет Ø 76мм без закрепления.