2.Проектирование конструкции скважины.

Проектирование конструкции скважин производится в два этапа. На первом этапе обосновывается метод вхождения в пласт, количество обсадных колонн, глубины их спуска. На втором этапе – размеры колонн, диаметры долот, интервалы цементирования. При этом, по возможности, учитывается накопленный опыт строительства скважин как в целом по региону, так и по рассматриваемому месторождению, принимаются во внимание действующие на предприятии инструкции, регламенты и т.д. Ниже приводится пример проектирования конструкции скважины.

Глубина скважины (Н_скв.,м)_, пластовое давления (Р_пл., МПа), давление гидроразрыва (давление поглощения раствора) (Р_г.р., МПа) приводятся в табл. 1.

Таблица 1 - Характеристика давления на различных глубинах по разрезу скважины.

Глубина скважины, м	Пластовое давление, МПа	Давление гидроразрыва (давление поглощения раствора), МПа
400	4,00	6,0
800	8,82	11,44
1200	13,44	17,88 (16,26)*
1250	-	16,25
1900	20,52	26,60
2200	28,60	35,2 (33,75)*
2250	-	33,75
2400	29,52	37,92
2600	32,76	40,82
3000	30,90	46,52

Примечание: * - в скобках указано давление поглощения раствора.

Оптимальное число промежуточных обсадных колонн и глубины установки их башмаков при проектировании конструкции скважин определяется графически, по числу зон с несовместимыми условиями бурения, которые строятся сопоставлением градиентов пластовых (поровых) давлений (grad P_пл), давлений гидроразрыва (поглощений) пластов (grad P_гр) по глубинам скважины Z (рисунок 2):

По данным, приведенным в табл. 1, находим значения эквивалентов градиентов давлений.

Для пластовых давлений по интервалам:

1.	grad Pпл-z1 = 4,0/ (0,01 ·400) = 1,0
2.	grad Pпл-z2 = 8,82/ (0,01 · 800) = 1,1
3.	grad Pпл-z3 = 13,44/ (0,01 · 1200) = 1,12
4.	grad Pпл-z4 = 20,52/ (0,01 · 1900) = 1,08
5.	grad Pпл-z5 = 28,60/ (0,01 · 2200) = 1,3
6.	grad Pпл-z6 = 29,52/ (0,01 · 2400) = 1,23
7.	grad Pпл-z7 = 32,76/ (0,01 · 2600) = 1,26
8.	grad Pпл-z8 = 30,90/ (0,01 · 3000) = 1,03

Для давлений гидроразрыва (поглощений) по интервалам:

9.	grad Pгр-z9 = 6,0/ (0,01 · 400) = 1,5
10.	grad Pгр-z10 = 11,44/ (0,01 · 800) = 1,43
11.	grad Pгр-z11 = 17,88/ (0,01 · 1200) = 1,5	16,26/ (0,01 · 1200) = 1,355
12.	grad Pгр-z12 = 26,60/ (0,01 · 1900) = 1,4
13.	grad Pгр-z13 = 35,20/ (0,01 · 2200) = 1,6	33,75/ (0,01 · 2200) = 1,53
14.	grad Pгр-z14 = 37,92/ (0,01 · 2400) = 1,58
15.	grad Pгр-z15 = 40,82/ (0,01 · 2600) = 1,57
16.	grad Pгр-z16 = 46,52/ (0,01 · 3000) = 1,67
17.	grad Pгр-z17 = 16,25/ (0,01 · 1250) = 1,3
18	grad Pгр-z18 = 33,75/ (0,01 · 2250) = 1,5

Строим график изменения пластового и гидростатического давлений бурового раствора в координатах «глубина – эквивалент градиента давлений». Для этого наносим на график значения эквивалентов градиентов пластовых давлений и строим линию 1 – 8. Параллельно оси ординат проводим линии АВ,CD, EF касательно к крайним точкам кривой эквивалентов градиентов пластовых давлений. Эти линии определяют граничные условия по пластовым давлениям для соответствующих интервалов (рис. 2). Аналогично строим кривую эквивалентов давлений гидроразрыва и давлений, вызывающих поглощения бурового раствора и получаем кривую 9 – 18 (рис 2). Пунктиром показаны давления, при которых начинается интенсивное поглощение бурового раствора. Параллельно оси ординат проводим линии KL, MN, OP касательные к крайним точкам кривой эквивалентов градиентов давлений поглощений бурового раствора. Полученные зоны ABLK, CDMN, и EFOP являются зонами совместимых условий бурения (зонами крепления скважины обсадными колоннами). В связи с наличием трех зон крепления конструкция скважины будет представлена тремя обсадными колоннами: Ниже приведены рекомендуемые сочетания диаметров эксплуатационных колонн и дебитов, применяемые на практике. В эти сочетания можно вносить коррективы с учетом конкретных условий месторождения.

Нефтяные скважины:
Суммарный дебит жидкости, м3/сут.	< 40	40-100	100-150	150- 300		> 300
Примерный диаметр эксплуатационной колонны, мм	114	127-140	140-146	168-178		178-194
Газовые скважины:
Суммарный дебит газа, тыс.м3/сут.	< 75	< 250	< 500		< 1000	< 5000
Примерный диаметр эксплуатационной колонны, мм	114	114-146	146-168		168-219	219-273

Диаметр долота (d_д ) для бурения ствола под обсадную колонну (например, эксплуатационную) должен быть больше наружного диаметра обсадной колонны (d_м ). При этом берется наибольший диаметр колонны – по муфтовому соединению.

d_д = d_м + 2Δ_к,

d_д = 146 + 2·10 = 166

где Δ_к – минимально необходимый радиальный зазор для свободного прохода колонны в скважину при спуске (мм).

Размеры радиальный зазор для свободного прохода колонны в скважину при спуске в зависимости от типоразмера труб следующие:

Наружный диаметр обсадной колонны, мм	114-127	140-168	178-194	219-245	273-299	324-351	≥337
Радиальный зазор между колонной и стенками скважины, мм	7-10	10-15	15-20	20-25	25-35	30-40	40-50

Внутренний диаметр (d)_пред предыдущей обсадной колонны должен быть обязательно больше диаметра долот (d_д.)_посл. для бурения под последующую колонну:

(d)_пред = (d_д.)_посл. + 2Δ,

(d)_пред = 166 + 2·5 = 176

где Δ – радиальный зазор, необходимый для свободного прохода внутри данной колонны долота для бурения под следующую колонну. Величину зазора обычно принимают Δ = 5-10 мм. причем зазор увеличивают по мере роста диаметра долот. Зная необходимый внутренний диаметр колонны, находят по ГОСТ 632-80 соответствующий ему наружный диаметр обсадных труб.

Таким образом, диаметр обсадных колонн и долот выбирают снизу вверх, начиная с эксплуатационной колонны. Для этого может быть использована номограмма приведенная в Приложении 1.