Обоснование состава технологической оснастки и размещение ее элементов на обсадной колонне

В данном разделе обосновывается необходимость применения, тип, количество и места установки скребков, турбулизаторов, башмаков, обратных клапанов, разделительных пробок, центрирующих фонарей и других элементов оснастки. При этом учитывают профиль скважины, геологический разрез, результаты кавернометрии, а также опыт цементирования по ранее пробуренным скважинам.

Элементы оснастки обсадных колонн представляют комплекс устройств, применяемый для успешного спуска обсадных ко­лонн и качественного цементирования скважин, надежного разобщения пластов и нормальной последующей эксплуатации скважин.

Башмак с направляющей насадкой предназначен для обо­рудования нижней части обсадной колонны с целью повыше­ния ее проходимости по стволу скважины и предупреждения повреждения нижней трубы при посадках. Башмаки присое­диняют к нижней части обсадной колонны на резьбе или сварке. Направляющие насадки в основном изготовляютизчугуна или бетона. В промежуточных колоннах при последующем углублении ствола их разбуривают. Для обсадных колонн диаметром 351 мм и более в ряде случаев применяют башмаки с фаской без металлических направляющих насадок с целью исключения работ по разбуриванию металла на забое.

Башмачный патрубок с отверстиями применяют в тех слу­чаях, когда существует опасность забивания промывочных отверстий направляющей насадки.

Рисунок 6 - Башмак колонный БКМ-146

Характеристики башмаков представлены в таблице 15.

Таблица 15 - Технические характеристики башмаков обсадных колонн

Обратный клапан предназначен для предотвращения перетоков бурового или тампонажного раствора из заколонного пространства в обсадную колонну в процессе крепления скважины. Его монтируют в башмаке обсадной колонны или на 10-20 м выше него. Обратные клапаны изготовляют корпусными и бескорпусными. По виду запорного элемента они делятся на тарельча­тые, шаровые и имеющие шарнирную заслонку.

По принципу действия различают три группы обратных клапанов:

а) исключающие перемещение жидкости из заколонного пространства в обсадную колонну при ее спуске в скважину;

б) обеспечивающие самозаполнение спускаемой обсадной колонны буровым раствором при определенном (задаваемом) перепаде давлений над клапаном и в заколонном пространстве, но исключающие возможность обратной циркуляции раствора;

в) обеспечивающие постоянное самозаполнение обсадной колонны раствором при спуске в скважину и позволяющие ее промывку методом обратной циркуляции, они включаются в работу после доставки запорного элемента клапана с поверхности в его корпус.

Если возможны нефтегазоводопроявления, но отсутствуют поглощения, то при креплении вертикальных и наклонно на­правленных скважин следует применять обратные клапаны соответственно первой и второй групп. При возможности по­глощения и отсутствии проявления пластов целесообразно использовать клапаны третьей группы при креплении верти­кальных и наклонно направленных скважин. Характеристики обратных клапанов представлены в таблице 16.

Таблица 16 – Технические характеристики обратных клапанов

Рисунок 7 - Клапан обратный дроссельный для горизонтальных скважин КОДГ: 1-корпус; 2-кольцо нажимное; 3-кольцо; 4-диафрагма; 5,6-набор разрезных шайб; 7-ограничитель; 8-пята; 9-дроссель; 10-пружина; 11-втулка; 12-упор; 13-кольцо уплотнительное; 14-шар

Рисунок 8 - Клапан обратный дроссельный модернизированный ЦКОДМ: 1-корпус;2-кольцо нажимное; 3-диафрагма;

4,5- набор разрезных шайб; 6-кольцо; 7-шар; 8-ограничитель; 9-пята; 10-пружина; 11-втулка; 12-упор

Головка цементировочная универсальная предназначена для обвязки устья при цементировании нефтяных и газовых скважин в одну и более ступеней с одновременным расхаживанием обсадных колонн, а также в случаях манжетного цементирования. Характеристика цементировочных головок представлена в таблице 17.

Таблица 17 - Технические характеристики цементировочных головок

Рисунок 9 - Головка цементировочная

Упорное кольцо (кольцо "стоп") предназначено для полу­чения четкого сигнала об окончании процесса продавливания тампонажного раствора при цементировании скважины. Его изготовляют из серого чугуна и устанавливают в муфте об­садной колонны на расстояния 10-30 м от башмака.

Центраторы применяют для центрирования обсадной ко­лонны в стволе скважины с целью равномерного заполнения кольцевого пространства тампонажным растворами качественного разобщения пластов. Кроме того, они облегчают про­цесс спуска обсадной колонны, уменьшая силу трения между обсадными трубами и стенками скважины, увеличивают сте­пень вытеснения бурового раствора тампонажным, вследствие образования локальных завихрений восходящего потока рас­твора в зонах расположения центраторов, а также облегчают работу по под­веске хвостовиков и стыковке секций обсадных колонн в при центрировании их верхних концов.

Центраторы по конструкции делятся на разъемные и неразъемные, пружинные и жесткие, а по характеру закрепле­ния пружинных планок - на сварные и разборные. Их обыч­но устанавливают в средней части каждой обсадной трубы, т.е. в местах наибольшего изгиба.

При креплении наклонно направленных скважин примене­ние центраторов обязательно.

Число центраторов, их тип и место установки определяются в соответствии с [4-6, 12].

Рисунок 10 - Центратор типа ЦЦ

Основные параметры центраторов представлены в таблице 18.

Скребки используют для разрушения корки бурового рас­твора на стенках скважины при спуске обсадной ко­лонны в процессе ее цементирования в целях получения прочного контакта цементного камня с горной породой. Проволочные скребки корончатого типа комплектуют упорным кольцом "стоп" с витым клином и устанавливают на обсадной колонне рядом с центратором, выше и ниже каждого из них. Допускаемая осевая нагрузка на ограничительное кольцо СК 1,18 тс. На рисунке 11 представлен скребок корончатого типа СК.

Таблица 18 – Основные технические параметры центраторов

Рисунок 11 - Скребок корончатый типа СК: 1-корпус; 2-штифт;

3-скребущие элементы; 4-накладки; 5-стопорные кольца; 6-клинья; 7-обсадная труба

Турбулизаторы предназначены для завихрения восходя­щего потока тампонажного раствора в затрубном пространст­ве при цементировании скважины. Их устанавливают на об­садной колонне в зонах расширения ствола скважины на рас­стоянии не более 3 м друг от друга. Лопасти турбулизаторов могут быть металлическими или резиновыми (резина покры­вается двумя слоями кордной хлопчатобумажной ткани). Угол наклона лопастей турбулизатора типа ЦТ к его вертикальной оси 3⁰; допустимая осевая нагрузка на корпус 1,18 тс. На рисунке 12 представлены центраторы – турбулизаторы с упругими (ЦТ) и жесткими (ЦТГ) лопастями.

Рисунок 12 - Центраторы-турбулизаторы с упругими (ЦТ) и жесткими (ЦТГ) лопастями; 1-накладки; 2-упругие лопасти; 3-корпус; 4-винтовой клин.

Муфты ступенчатого цементирования применяют для крепления скважин в тех случаях, когда возникает необходи­мость подъема тампонажного раствора на большую высоту (до 3000 м и более). При оснащении обсадных колонн ука­занными муфтами становится возможным цементирование скважин в две ступени как с разрывом во времени между ступенями, так и без него. В стволе скважин их рекомендует­ся устанавливать в интервалах устойчивых непроницаемых пород и на участках, где отсутствуют уширения, каверныилижелобообразования, а в наклонно направленных скважинах -также в вертикальной части ствола.

Параметры муфт для ступенчатого цементирования и пакеров представлены в таблице 19.

Основные технические данные пакеров типа ППГУ представлены в таблице 20.

Таблица 19 - Технические параметры муфт для ступенчатого цементирования и пакеров

Таблица 20 - Технические данные пакеров типа ППГУ

Продолжение таблицы 20

На рисунке 13 представлен пакер проходной гидравлический универсальный заколонный типа ППГУ. На рисунке 14 представлен пакер двухступенчатого и манжетного цементирования типа ПДМ. На рисунке 15 представлены пробки ПДМ.

1-присоединительный переводник; 2- стальная обойма; 3-рукав; 4-корпус уплотнительного узла; 5-стальная обойма; 6-клапан пакеровки-допакеровки; 7-уравнительный клапан; 8-предохранительныцй клапан; 9-корпус–патрубок; 10-втулка; 11-седло радиально-разжимное; 12-пробка полая срезная; 13-верхний присоединительный переводник

Рисунок 13 - Пакер проходной гидравлический универсальный заколонный типа ППГУ:

1-корпус уплотнительного элемента; 2-уплотнительный элемент рукавного типа; 3-обжимные кольца; 4-корпус клапанного узла; 5-нижняя втулка; 6-кольцо; 7-уплотнительные кольца; 8-срезные винты; 9-втулка; 10-уплотнительные кольца; 11-срезные штифты; 12-верхняя втулка; 13-уплотнительное кольцо; 14-пружинный разрезной фиксатор; 15-штифты; 16-кольцо; 17-гильза; 18 – верхний переводник; 19- нижний переводник; 20 -уплотнительный сальник. Г – проходной канал; д – уравнительный канал; е – верхняя срезная втулка; ж – посадочное гнездо для нижней разделительной пробки; и – верхняя втулка

Рисунок 14 - Пакер двухступенчатого и манжетного цементирования типа ПДМ:

Технические характеристики пакеров типа ПДМ приведены в таблице 21. Состав пакера типа ПДМ приведен в таблице 22.

Таблица 21 - Технические характеристики пакеров типа ПДМ

Окончание таблицы 21

По требованию заказчика допускается использовать рукава резино-троссовые соответствующих размеров (ГАТЕ 286-85) фирмы «Таурус» Венгерская республика.

Таблица 22 - Состав пакера типа ПДМ

Рисунок 15 - Разновидности ПДМ: а - пробка ПДМ.050; б- пробка ПДМ.060; в- пробка ПДМ.070; г- пробка дополнительная ПДМ.070-01; д- пробка дополнительная ПДМ.070-02;е- пробка проточная ПДМ.090-01; ж- патрубок ПДМ.080

Таблица 23 - Характеристики пробок ПДМ

Разъединители хвостовиков и секций обсадных колонн предназначены для безопасного спуска на бурильных трубах и для цементирования потайных колонн (хвостовиков) или секций обсадных колонн и последующего отсоединения от них бурильных труб. Разъединители делятся на резьбовые (левая резьба) и безрезьбовые, к которым относятся кулачковые, замковые и штифтовые разъединители. Разъединители осна­щены внутренним пакерующим узлом для обеспечения цирку­ляции жидкости через башмак потайной колонны или секции обсадной колонны после отсоединения обсадных труб от бу­рильных в разъединителе и цементирования их. Наличие сек­ционной разъединительной пробки в разъединителях позволя­ет в процессе цементирования потайных колонн и секций об­садных колонн разобщать тампонажный раствор и продавочную жидкость.

Подвесные устройства применяют для подвешивания хво­стовиков или секции обсадных колонн в стволе скважины с целью предотвращения их изгиба от действия собственного веса. Глубинную подвеску потайных колонн и секций обсад­ных колонн при креплении скважин производят тремя спосо­бами: на цементном камне, клиньях и опорной поверхности. Потайные колонны и секции обсадных колонн можно подве­шивать на цементном камне в обсаженной и необсаженной частях ствола без ограничений их длины, глубины скважины и кольцевых зазоров, но при обязательном подъеме тампо­нажного раствора на всю длину цементируемой колонны.