книги из ГПНТБ / Шацов Н.И. Разобщение пластов в нефтяных и газовых скважинах (конструкции, крепление и цементирование скважин)

колонны (промежуточной • колонны или кондуктора). В большин­ стве случаев при современной технологии бурения в скважинах глубиной до 2500 м (особенно эксплуатационной) эта колонна служит кондуктором, а при больших глубинах она является про­ межуточной. Разница между внутренним диаметром предыдущей колонны и размером долота, проходящим через нее, не должна превышать 6—8 мм.

Аналогично определяют размер долота для бурения ствола скважины под промежуточную колонну или кондуктор. В этом случае надо только учитывать жесткость колонны, так как пере­ ходят к трубам большего диаметра.

Выявим факторы, влияющие на выбор глубины спуска кондук­

вается не столько необходимостью перекрытия неустойчивой верхней части месторождения, сколько желанием обеспечить меньший выход для последующей колонны. Эта излишняя предо­ сторожность при бурении эксплуатационных скважин нецелесо­ образна. Ее можно допустить лишь для первых двух разведочных скважин, которыми вскрывается впервые новое месторождение, или в том случае, если стремятся избежать спуска второй проме­ жуточной колонны при бурении глубоких скважин (свыше

4500 м).

Если глубина спуска кондуктора не превышает 100 м, произ­ водят проверочный расчет на длину кондуктора. Необходимо стремиться к тому, чтобы кондуктор имел такую длину, при кото­ рой столб жидкости не понижался бы ниже башмака кондуктора при извлечении бурильных труб, даже при достижении скважиной предельной глубины спуска следующей после кондуктора колонны обсадных труб.

Понижение столба глинистого раствора ниже башмака кон­ дуктора ведет к обвалам в скважине, так как стенки главным образом верхних слабых глинистых пород, периодически обна­ жаясь, высыхают, а затем вновь в процессе бурения замачи­ ваются. Подобные изменения вызывают более быстрое разрыхле­ ние и оползание пород в ствол скважин.

При определении глубины спуска промежуточной колонны важна не только абсолютная величина относительных давлений, но и пределы их колебаний. Так, например, если на интервале от башмака кондуктора до проектной глубины скважины относи­ тельные давления находятся в пределах 1,8—2,2, то, применяя утяжеленные глинистые растворы, можно пробурить этот интервал без спуска промежуточной колонны. Но если в верхней части та­ кого интервала относительные давления находятся в пределах 0,85—1,0, а в нижней — 1,5—1,6, то в этих условиях спуск промежуточной колонны неизбежен, так как технология буре­ ния скважин на отмеченных интервалах должна быть раз­ личной.

9

§ 3. О величине зазора

Выбор конструкции скважин и стремление ее упростить во мно­ гом зависят от величины возможного выхода колонны из башмака предыдущей. Кроме того, эта величина зависит также от ряда других факторов, среди которых основными являются: 1) соотно­ шение между диаметром спускаемой колонны обсадных труб и диаметром скважины (или внутренним диаметром предыдущей колонны), определяющее величину зазора; 2) жесткость спускаемой колонны, которая определяется величиной ее диа­ метра: чем больше диаметр, тем жестче колонна (в кубической сте­ пени) и тем меньше будет возможный выход ее из башмака преды­ дущей колонны; условной точкой перехода от жестких к мало­ жестким колоннам принимается диаметр, равный 219 мм., все колонны меньшего диаметра считаются маложесткими; 3) ка­ чество промывочной жидкости; 4) характер искривления ствола скважины от устья до забоя; 5) состояние ствола скважины к мо­ менту спуска колонны (наличие уступов и т. п.); 6) конструкция самой обсадной колонны и ее низа (муфтовые, безмуфтовые сое­ динения и т. д.); 7) темпы спуска колонны; 8) твердость пород, их склонность к обрушению, набуханию и т. д.

Заслуживают внимания минимальные зазоры в открытом (некрепленном) стволе, достигнутые за рубежом при бурении глубо­ ких скважин (табл. 1), а также величины зазоров при минималь­

•Все размеры приведены по внешнему диаметру.

Влитературе делались попытки связать величину выхода колонны из башмака предыдущей с так называемым коэффициен­ том зазора («коэффициентом просвета») [1].

10

ГЛАВА II

РАЗМЕРЫ И МАРКИ СТАЛЕЙ ОБСАДНЫХ ТРУБ

Для крепления скважин применяются стальные бесшовные трубы размером от 114 до 426 мм из сталей марок А, С, Д, Ем, Е, Л и М (рис. 4).

Втабл. 4 приведены типовые размеры и веса обсадных труб

имуфт к ним и указано максимальное давление для них при внут­ реннем гидравлическом испытании в зависимости от марок ста­ лей.

|15-2"45“

55'

Рис. 4. Стандартная форма обсадной трубы и муфты к ней

(ГОСТ 632-57).

В ГОСТ 632-57 предусмотрено, что по требованию буровиков максимальное испытательное давление может быть повышено не более чем до 300 кГ/смг.

При проектировании конструкций скважин необходимо учи­ тывать не только наружные и внутренние диаметры труб и муфт к ним, а также допускаемые отклонения как по наружному диа­ метру (табл. 5), так и по толщине их стенок (табл. 6).

Длина обсадных труб зависит от их диаметра: а) трубы диа­ метром от 114 до 219 мм выпускаются длиной 9—13 м; б) трубы диаметром от 245 до 351 мм выпускаются длиной 7—13 м; в) трубы диаметром 377 и 426 мм выпускаются длиной 6—13 м.

Пределы текучести и другие механические свойства применяе­ мых у нас обсадных труб и муфт приведены в табл. 7.

В США обсадные трубы выпускаются следующих 14 наружных диаметров: 114,3, 127,0, 139,7, 152,4, 168,3, 177,8, 193,7, 219,1,

12

244,5, 27.2,5, 298,5, 339,7, 406,4 и 508 мм с толщинами стенок от 5,2 до 14,15 мм [2].

В табл. 8 приведены механические свойства сталей для обсад­ ных труб по коду Американского нефтяного института (АНИ) [161.

На рис. 5, а изображен профиль резьбы обсадных труб и муфт к ним, а на рис. 5, б даны размеры элементов их резьбовых соединений.

Рис. 5.

а_ профиль резьбы обсадных труб и муфт к ним (ГОСТ 632-57); б — размеры элементов резьбовых соединений обсадных труб (ГОСТ 632-57).

13

Таблица 5

Допускаемые отклонения в обсадных трубах и муфтах по наружному диаметру в мм

18

Таблица 8

Механические свойства сталей для бесшовных обсадных труб, применяемых в США *

Марки сталей

• Для марок сталей от А-25 до N-80 из справочника Брантли «Вращательное бурение». 195i г., стр. 372. Для марок сталей от Р-105 no.UHS-170 из «Oil and Gas Journal». 22. IV. 57 г., т. 55, Al Id, стр. 113 (рер.сб., № 155, стр. 19).

20