§ 2. Проектирование конструкции скважины
Проектирование конструкции скважины начинают с выбора диаметра эксплуатационной колонны d4 (см. рис. 21). После этого определяется диаметр долота D3 для бурения ствола скважины в интервале L3—L4.
. При турбинном бурении выбор диаметра долота зависит от диаметра выбранного турбобура dT;
где б — рекомендуемый зазор между турбобуром и стенкой скважины. При применении долот диаметром до 295 мм б принимают равным 15—30 мм, а при большем диаметре долота — 30—40 мм. После этого определяют внутренний диаметр промежуточной колонны dz
где 7 мм — зазор между долотом и стенкой промежуточной колонны.
По численному значению внутреннего диаметра подбирают обсадные трубы для промежуточной колонны, после чего определяют диаметр долота D2 для бурения в интервале L2—L3
где d3M — диаметр муфты, применяемой для свинчивания обсадных труб диаметром d$.
Затем по формуле (11) находят внутренний диаметр кондуктора и подбирают обсадные трубы для него.
Зная диаметр муфт, при помощи которых свинчиваются обсадные трубы кондуктора, по формуле (10) устанавливают диаметр долота D1 для бурения в интервале Lx—L2.
Заключительным этапом является выбор диаметра направления и диаметра долота для бурения скважины в интервале 0—U.
Если под направление шахта копается вручную, то ее размеры устанавливаются с учетом диаметра направления и удобств осуществления земляных работ (часто 1,5x2 м).
Методика проектирования конструкции скважины при роторном способе бурения аналогична. Разница заключается только в определении диаметра долота для бурения участка скважины под эксплуатационную колонну. В этом случае в формулу (10) вместо диаметра турбобура dr следует подставить диаметр муфты эксплуатационной колонны.
Как было отмечено, диаметр эксплуатационной колонны определяет конструкцию скважины.
Диаметр эксплуатационной колонны следует определять с учетом создания нормальных условий для эксплуатации продуктивного пласта, проведения подземных ремонтов и ловильных. работ в эксплуатационной колонне.
§ 3. Условия работы обсадной колонны в скважине. Конструкция обсадной колонны
Обсадная колонна составляется из обсадных труб с одинаковым наружным, но с различным внутренним диаметром, т. е. обсадная колонна по всей длине имеет несколько секций обсадных труб с различной толщиной стенок. Это объясняется тем, что такая колонна подвергается воздействию различных усилий, значение которых по длине колонны непостоянно.
Верхняя часть обсадной колонны испытывает максимальные растягивающие усилия от собственного веса. Естественно, что эти усилия убывают по прямолинейному закону и становятся равными нулю у низа колонны (если обсадная колонна не установлена на забой скважины).
Нижняя часть обсадной колонны (если она не заполнена жидкостью) испытывает максимальные сминающие усилия от гидростатического давления столба жидкости, находящейся за колонной.
На рис. 62, а показано изменение напряжений, возникающих в висячей и не заполненной жидкостью обсадной колонне АБ от растягивающих и сминающих нагрузок (наиболее тяжелые условия работы колонны).
Обсадная колонна должна быть составлена таким образом, чтобы в любом ее сечении не происходило разрыва в муфтовом соединении под действием сил собственного веса и не было смятия труб при гидростатическом давлении столба жидкости, находящейся за. колонной.
Чтобы удовлетворить этому условию, обсадную колонну конструируют сначала с учетом только сминающих нагрузок. В этих целях определяют допустимую глубину спуска обсадных труб l1 с минимальной толщиной стенок 6i (рис. 62,6). Затем на основании расчетных данных устанавливают допустимую глубину спуска обсадных труб /2, имеющих ближайшую большую толщину стенок 62. Аналогичным образом подбирают допустимые глубины спуска U, U обсадных труб с более толстыми стенками <5з, 64. Таким образом конструируется обсадная колонна, выдерживающая только сминающие нагрузки.
Обсадную колонну такой конструкции проверяют на прочность в резьбовых соединениях от действия сил собственного веса. Для этого находят разграничивающую зону, ниже которой ни одно резьбовое соединение от собственного веса колонны не разорвется. Выше этой зоны надлежит установить обсадные трубы с большей толщиной стенок, резьбовые соединения которых из-за повышенной прочности будут надежно противостоять силам собственного веса.
Рис. 62. Конструкция обсадной колонны
Возможен случай, когда замена на длине l1 обсадных труб с толщиной стенок ... обсадными трубами с толщиной стенок бз удовлетворит условиям расчета на растяжение. Если же такая замена окажется недостаточной, то следует заменить толщину стенок 6i на 63- Так, подбирая необходимые толщины стенок обсадных труб, получают конструкцию обсадной колонны, удовлетворяющую сминающим и растягивающим нагрузкам (рис. 62, в).
Подготовка к спуску обсадной колонны. До спуска обсадной колонны необходимо проверить: обсадные трубы; буровую вышку, буровое оборудование, спуско-подъем-ный инструмент и т. д.
Обсадные трубы должны быть тщательно осмотрены. Трубы с дефектами отбраковывают, а отобранные для комплектования колонны после измерения их длины укладываются на мостки в порядке, обратном очередности их спуска в скважину.
При осмотре труб особое внимание следует обращать на расслоение металла, кривизну труб, деформацию труб и муфт.
После наружного осмотра необходимо проверить у всех труб чистоту внутренней поверхности, пропуская через каждую трубу шаблон специальной конструкции. В процессе укладки труб на мостки резьбу тщательно очищают от грязи волосяной щеткой и промывают керосином. На очищенные концы труб навинчивают предохранительные кольца, а в муфты ввинчивают ниппели.
Вышка, буровое оборудование, спуско-подъемный инструмент должны быть также осмотрены для выявления вышедших из строя деталей.
Перед спуском обсадной колонны необходимо тщательно замерить глубину скважины. После этого ствол скважины иногда прорабатывают новым долотом.
Во время спуска обсадной колонны необходимо:
1) строго закрепить обязанности за каждым членом буровой бригады;
2) свинчивать трубы только вручную, а закреплять резьбовое соединение машинными ключами;
3) следить за качеством и уровнем промывочной жидкости в скважине и в обсадной колонне;
4) организовать работу так, чтобы спуск обсадной колонны в скважину происходил быстро.