10 Кріплення свердловин
10.1 Мета та способи кріплення свердловин
У процесі буріння розкриваються гірські породи, які відрізняються між собою літологічним складом, фізико-хімічними властивостями, ступенем насиченості і видом пластового флюїду. Поряд із стійкими породами, ствол свердловини в яких може тривалий час залишатися незакріпленим, зустрічаються нестійкі і слабозцементовані породи, які легко осипаються, руйнуються або випучуються зразу ж після розбурювання. Нестійкі породи особливо часто трапляються на відносно невеликих глибинах, а також у зонах тектонічних порушень. Щоб запобігти порушенню стійкості стінок свердловини, ствол її необхідно укріплювати.
Кріплення свердловини проводиться з метою:
– створення герметичного і довговічного каналу, який би забезпечив транспортування рідин і газів з пласта на денну поверхню або в протилежному напрямку;
– закріплення стінок свердловини, які складені нестійкими породами;
– ізоляції нафто-, газо- і водоносних пластів один від одного і денною поверхнею;
– створення умов для монтування на усті свердловини противикидного і експлуатаційного обладнання.
Найрозповсюдженішим способом кріплення свердловин і розмежування проникних горизонтів є спуск обсадних колон, складених із спеціальних труб, що називаються обсадними, і цементування простору між колоною труб і стінкою свердловини. Для розмежування горизонтів з різними коефіцієнтами аномальності пластових тисків, а також для запобігання газонафтоводопроявленню з горизонтів з підвищеними коефіцієнтами аномальності використовують також пакери. Іноді для тимчасового кріплення окремих ділянок ствола свердловини вдаються до встановлення цементних мостів або обробки стінок свердловини розчинами хімічних речовин, заморожування тощо.
10.2 Поняття про конструкцію свердловини та її елементи
Під конструкцією свердловини мається на увазі схема її побудови, яка включає сукупність даних про:
– кількість обсадних колон та інтервали їх спуску;
– діаметри обсадних колон та доліт для буріння ствола свердловини під кожну колону;
– інтервали цементування обсадних колон.
Найбільш дешево було б бурити свердловину долотом одного діаметра до проектної глибини і обсадити її однією колоною труб. Але з цілого ряду причин при бурінні глибоких свердловин здійснити це практично неможливо, тому конструкція свердловини складається з декількох концентрично розміщених одна в одній обсадних колон. Кожна з них виконує свої функції залежно від конкретних гірничо-геологічних умов та ряду інших факторів.
Направлення – перша труба або колона труб, призначена для кріплення верхніх шарів грунту, складених нестійкими породами, для запобігання розмиву устя свердловини та направлення потоку промивальної рідини, яка виходить із свердловини, в очисну систему. Направлення спускається в підготовлений шурф і забутовується або цементується до поверхні землі. Глибина встановлення направлення залежить від стану грунту і коливається від (5–7) м до декількох десятків метрів.
Кондуктор – колона, яка спускається в свердловину після направлення. Її головна функція – запобігання обвалювання нестійких порід, що залягають на малих глибинах, а також ізоляція водоносних горизонтів, які служать основним джерелом питної води. Довжина кондуктора вибирається з врахуванням функцій і може коливатися від десятків до тисячі метрів і більше.
Експлуатаційна колона є головним елементом конструкції нафтової чи газової свердловини. Вона призначена для ізоляції продуктивної зони від решти розкритих бурінням горизонтів і служить каналом для транспортування вуглеводнів з пласта на денну поверхню або для закачування в пласт рідини і газу. Експлуатаційна колона має забезпечити надійне і тривале функціонування свердловини, тому до неї ставляться особливі вимоги щодо міцності і герметичності.
Описані вище обсадні колони (направлення, кондуктор і експлуатаційна колона) є обов’язковими елементами конструкції будь-якої глибокої нафтової або газової свердловини.
Проміжна колона – це колона труб, що розміщується між кондуктором і експлуатаційною колоною (іноді її називають технічною). Проміжна колона спускається тоді, коли подальше буріння через ускладнення стає неможливим (обвалювання стінок свердловини, наявність інтервалів, схильних до поглинання, та ін).
Проміжних колон може бути одна або декілька, що залежить від кількості інтервалів, несумісних за умовами буріння, та інших причин. Свердловина може бути пробурена і без спуску проміжної колони.
