4.1. Строительство скважин

Полный цикл строительства скважины включает также работы по монтажу и демонтажу буровой вышки и бурового оборудования и другие работы.

Бурение скважин – это процесс механического разрушения горных пород специальным породоразрушающим инструментом (долотом), удаления разрушенной породы из ствола скважины и подъема разрушенной породы на дневную поверхность.

Скважины на нефть и газ в нашей стране бурят вращательным способом. Процесс углубления происходит за счет вращения долота, укрепляемого в нижней части колонны бурильных труб, и нагрузки на долото, создаваемой частью веса бурильной колонны.

Частички выбуренной породы (шлам) выносятся на поверхность потоком бурового раствора (промывочная жидкость), который прокачивается с поверхности внутри колонны бурильных труб, проходит через специальные

59

отверстия в долоте, перемешивается с разрушенной породой и далее возвращается на поверхность через затрубное пространство. Промывочная жидкость выносит с забоя частички выбуренной породы, а также охлаждает долото, создает противодавление на пласты, удерживает стенки скважины от обвалов и т. д.

Вращательное бурение может осуществляться роторным способом (долото вращается вместе с колонной бурильных труб, приводимой в движение от специального механизма – ротора, устанавливаемого на устье скважины) и с помощью забойного двигателя (турбобура, электробура и др.).

В процессе бурения скважины осуществляется комплекс геофизических, гидродинамических и других исследовательских работ.

Спуск каждой обсадной колонны сопровождается цементированием заколонного пространства. Для цементирования применяют специальные тампонажные материалы. Плотность применяемых растворов для цементирования изменяется в пределах от 1500 до 2000 кг/м³. В зависимости от конкретных условий цементный раствор поднимается в затрубном пространстве до устья скважины или только перекрывает предыдущую обсадную колонну на несколько десятков или сотен метров.

Верхние концы обсадных труб скрепляют колонной головкой, предназначенной для герметизации межтрубных пространств, подвески и закрепления обсадных колонн различных диаметров, а также для контроля за давлением во всех межтрубных пространствах. На верхнем фланце колонной головки устанавливают то или иное оборудование (фонтанную арматуру, устьевой сальник и т.п.).

Различают следующие типы колонных головок:

• ОКМ – с муфтовой подвеской обсадных колонн;

• ОКК – с клиньевой подвеской обсадных труб.

Оборудование обвязки обсадных колонн типа ОКМ рассчитано на давление 14 МПа. Оно состоит из корпуса, муфтовой подвески, стопорных винтов, манометра и пробкового крана (рис. 4.2). Корпус навинчивается на первую обсадную колонну – кондуктор, а муфтовая подвеска – на обсадную эксплуатационную колонну. Герметичность соединения корпуса головки и муфты обеспечивается уплотнительной манжетой и кольцами.

Оборудование типа ОКК состоит из отдельных сборочных единиц – колонных головок (рис. 4.3). Нижняя колонная головка присоединяется к верхнему концу кондуктора по трем вариантам:

• с помощью внутренней резьбы на корпусе;

• с помощью наружной резьбы;

• сваркой.

Все последующие колонные головки устанавливаются по мере спуска и цементирования последующих обсадных колонн.

Рис. 4.2. Оборудование обвязки обсадных колонн типа ОКМ 1 – пробковый кран; 2 – корпус; 3 – манометр; 4 – муфтовая подвеска; 5 – стопорны

61

Рис. 4.3. Оборудование обвязки обсадных колонн типа ОКК: 1 – крестовина; 2, 4, 5, 8, 9 – пакеры; 3, 6, 10 – подвески;

7 – манифольд нижней промежуточной (средней) колонной головки; 11 – манифольд нижней колонной головки; 12 – нижняя колонная головка;

13, 15, 16 – нагнетательные клапаны; 14 – промежуточная колонная головка;

17. – манифольд промежуточной (верхней) колонной головки;

17. – промежуточная (верхняя) колонная головка

62

Колонная головка типа ОКК состоит из корпуса, который навинчивается на кондуктор. Внутренняя поверхность корпуса коническая и в ней помещен клин, удерживающий обсадную колонну.

Колонную головку типа ОКК изготавливают на рабочее давление 21, 35 и 70 МПа. Она предназначена для подвешивания двух или более обсадных эксплуатационных колонн и кондуктора. Колонной головкой типа ОКК оборудуют скважины, вскрывающие пласты с высоким давлением.