Тема 4 Оборудование для эксплуатации скважин

Вопрос 4 . 1 . Конструкция и обозначения обсадных труб

Обсадные трубы выпускаются бесшовными из среднеуглеродистых и низколегированных сталей. Обсадные трубы и муфты к ним изго­ тавливаются следующих размеров (условный диаметр трубы, мм): 114, 127, 140, 146, 168, 178, 194, 219, 245,299, 324, 340, 351, 377, 406, 426, 473, 508, с толщиной стенки 5,2... 16,5 мм. Длина обсадной трубы мо­ жет быть в пределах 9,5... 13 м, однако в поставляемой партии труб допускается до 20% труб длиной 8...9,5 и до 10% - длиной 5...8 м. На один конец трубы навинчена и закреплена муфта, резьба другого кон­ ца защищена предохранительным кольцом.

На каждой трубе на расстоянии 0,4...0,6 м от конца, свободного от муфты, выбивают клейма: условный диаметр (в мм); номер тру­ бы; группы прочности; длину резьбы («удл»); толщину стенки (в мм); товарный знак завода-изготовителя; месяц и год выпуска. Клеймо «удл» выбивается только на трубах с удлиненной резьбой. Рядом с клеймами вдоль трубы светлой устойчивой краской нано­ сят следующие данные: условный диаметр (в мм); группу прочно­ сти стали; толщину стенки (в мм); товарный знак завода-изгото­ вителя труб.

Обсадные трубы соединяются на резьбе, (резьба может быть ко­ роткой и удлиненной). В обсадных трубах используется треугольная и трапецеидальная резьба. Обсадные трубы с трапецеидальной резь­ бой труб и муфт к ним получили шифр ОТТМ. Трапецеидальный профиль резьбы обеспечивает прочное и высокогерметичное соеди­ нение.

трубах ОТТГ прочность достигается трапецеидальной резьбой,

герметичность -специальными коническими уплотнительными по­ верхностями, расположенными со стороны торца труб.

Трубы ТБО идентичны и взаимозаменяемы с трубами ОТТГ. Отличаются они только способом выполнения. Трубы ОТТГ соеди­ няются с помощью муфт, а трубы ТБО безмуфтовые, резьбы у них выполнены по наружной высадке (рис. 4.1).

Прочность обсадных труб, как и всех труб нефтяного сортамента, зависит от марки стали и характеризует группу прочности труб. Груп­ па прочности обозначается буквами Д, К, Е, Л, М, Р и Т. В таблице приведены основные механические свойства материала обсадных ^ТРУ6.

1 2 3 -

Рис.4.1. Конструкция обсадных труб ОТТМ, ОТТГ, ТБО

Таблица 3

Вопрос 4.2. Назначение и конструкция колонных головок

На устье скважины обсадные колонны обвязываются, т. е. соеди­ няются частью оборудования скважины, называемой колонной голов­ кой.

Колонная головка (рис. 4.2) жестко соединяет в единую систему все обсадные колонны скважины, воспринимает усилия от их веса

передает всю нагрузку кондуктору. Она обеспечивает изоляцию

герметизацию межколонных пространств и одновременно доступ к ним для контроля состояния стволовой части скважины и выпол­ нения необходимых технологических операций. Колонная головка служит пьедесталом для монтажа эксплуатационного оборудования, спущенного в скважину. Во время бурения на ней монтируются пре-венторы противовыбросового оборудования, демонтируемые после окончания бурения.

Конструктивно колонная головка - это сочетание нескольких свя­ занных между собой элементов - катушек или крестовин, несущих обсадные колонны. Число этих элементов зависит от числа обсадных колонн скважины.

- 1 2 4 -

Колонные обвязки устанав­

ливаются на устье скважины

последовательно по мере спус­

ка и цементирования обсадных

колонн. Они подбираются

с учетом максимального пласто­

вого давления, ожидаемого при

бурении следующего за обса­

женным интервала скважины.

Конструкция колонных об­

вязок позволяет восстанавли­

вать нарушенную герметиза­

цию межколонного кольцевого

пространства путем нагнетания

специальных паст или само­

твердеющих пластиков.

Условия работы колонной

головки достаточно сложны:

нагрузка от веса обсадных ко­

лонн может превышать в глубо-

Р и с 4 _' 2 _' К о л о н н а я г о л о в к а

к их скважинах несколько сот килоньютонов. Элементы колонной головки воспринимают также давление от среды, контактирующей с ними. При наличии в пластовой жидкости или газе H₂S, C 0 ₂ или при сильной минерализации пластовых вод колонная головка под­ вергается их коррозионному воздействию. В глубоких скважинах при закачке теплоносителей их стволы и колонные головки нагреваются до 150-250 °С, в условиях Севера могут охлаждаться до температур ниже минус 60 °С.

Нарушение надежности колонной головки неизбежно приводит к серьезным авариям, нанесению ущерба окружающей среде, а в от­ дельных случаях может быть причиной возникновения пожаров, взрывов, несчастных случаев.

Колонные головки, особенно многоколонных скважин, имеют большие массы и вертикальные габариты. Высокая их металлоемкость и большая потребность в них приводят к необходимости расхода на их изготовление больших количеств стали, причем легированной. С увеличением вертикального габарита колонной головки усложня­ ется обслуживание скважины.

Колонная головка для обвязки двух колонн (см. рис. 4.2.) состоит из корпуса 4, навинченного на обсадную трубу 6. Внутренняя повер­ хность корпуса коническая, и в ней размещены клинья 3, удержива­ ющие внутреннюю колонну обсадных труб 7. На фланце корпуса ус­ тановлена катушка 1, надетая на трубу и обычно сваренная с ней.

125

Рис. 4.3. Оборудование обвязки обсадных колонн типа ОКК:

1 - крестовина; 2, 4, 5, 8, и 9 - пакеры; 3, 6, и 10- подвески; 7 - манифольд нижней (средней) промежуточной колонной головки; 11 - манифольд нижней колонной головки; 12 - нижняя колонная головка; 13, 15 и 16 - нагнетательные клапаны; 14 - промежуточная (средняя) колонная головка; 17 - манифольд промежуточной (верхней) колонной головки; 18 - промежуточная (верхняя) колонная головка

126

Катушка болтами соединена с корпусом. Межтрубные пространства разобщаются уплотнениями 2. На колонной головке предусмотрена задвижка 5 для обеспечения доступа в затрубное пространство. Вер­ тикальный размер такой колонной головки около 1 м. Масса в зави­ симости от диаметра обсадных труб до 500...550 кг.

Такими головками оборудуются скважины глубиной до 1500...2000 м с давлением до 25 МПа.

Изготавливают колонные головки для оборудования скважин и с большим числом обсадных колонн: трех-, четырех- и пятиколонных. Принципиальные и конструктивные схемы таких колонных головок аналогичны.

Оборудование обвязки обсадных колонн типа ОКК рассчитано на давление 21, 35 и 70 МПа. Оно предназначено для подвешивания двух и более обсадных колонн кондуктора (на резьбе или на сварке), технических и эксплуатационной, а также для герметизации и разоб­ щения межколонных пространств с помощью упругих уплотнений.

Оборудование типа ОКК состоит из отдельных сборочных еди­ ниц - колонных головок. Нижняя колонная головка (ГНК), присое­ диняемая непосредственно к верхнему концу обсадной колонны (кон­ дуктору), выпускается в трех исполнениях.

Колонные головки устанавливают на устье скважины последова­ тельно по мере спуска и цементирования обсадных колонн. Их под­ бирают с учетом максимального пластового давления, ожидаемого при бурении следующего за обсаженным интервала скважины.

Оборудование типа ОКК (рис. 4.3) состоит из нижней, промежу­ точной - первой, второй и третьей (верхней) колонн.

Обвязка обсадных колонн осуществляется с помощью клиньевых подвесок и пакеров.