а
– комбінована система термозахисту;
б – пасивна система термозахисту; 1 –
охолоджувальна камера; 2 – “термокейс”;
3
– пакер; 4 – дизельне пальне;
5
– РНО; 6 – нижня границя вічномерзлих
порід
Рисунок 2.3 -
Конструкції
Свердловин за наявності зон вічномерзлих порід
Ефективним засобом теплозахисту є вентиляційний патрубок, який розміщується між кондуктором і направленням, розділяючи кільцевий простір між ними на внутрішній і зовнішній, які сполучені знизу. Нагріте під дією тепла свердловини повітря виштовхується з внутрішнього кільця важчим повітрям, яке поступає йому на заміну з зовнішнього кільця. В сполученні з теплоізоляцією ствола свердловини вентиляційний патрубок є досить ефективним засобом для забезпечення стійкості устя на тривалий період експлуатації свердловини.
2.3.2 Проектування конструкцій похило-скерованих свердловин
Одним із основних шляхів стабілізації та нарощування обсягів видобування вуглеводнів є буріння похило-скерованих (ПСС) і горизонтальних свердловин (ГС) як на нових родовищах, так і на тих, що перебувають в експлуатації. Для забезпечення видобування сланцевого газу і вугільного метану виникає потреба спорудження похило-скерованих свердловини (ПСС) з великою протяжністю горизонтальних ділянок. Тому у світовій і вітчизняній практиці частка буріння таких свердловин у загальному об’ємі постійно зростає.
Залежно від радіуса переходу від вертикальної частини стовбура до горизонтальної похило-скеровані свердловини умовно поділяються три групи з малим, середнім і великим радіусом викривлення.
Свердловини з малим радіусом мають стовбур діаметром від 114 до 168 мм. Радіус викривлення змінюється залежно від діаметра стовбура:
– при 114 мм він становить 10-12 м (інтенсивність викривлення 57-48 град/10м);
– при 155 мм – 18-22 м (інтенсивність викривлення 32-26 град/10м).
Відхилення по горизонталі до 150 м.
Свердловини із середнім радіусом викривлення мають стовбур діаметром до 310 мм. Радіус викривлення становить 90-150 м (інтенсивність викривлення 6,4-3,8 град/10м). Відхилення по горизонталі сягає 1000 м і більше.
Свердловини з радіусом викривлення понад 150 м (інтенсивність викривлення менша 3,8 град/10м) вважаються з великим радіусом і забезпечують буріння горизонтальних свердловин протяжністю 8-10 тис. метрів і більше.
Найбільш економічно вигідними і прийнятними визнано свердловини із середнім радіусом викривлення.
Аналіз досвіду буріння та експлуатації ПСС і ГС показує, що існують принципи, яких слід дотримуватись під час вибору об'єктів для їх спорудження. Проектування робіт із спорудження ПСС і ГС слід починати з обгрунтування призначення свердловини і виділити такі етапи:
І – визначення діаметра вертикального і горизонтального стовбурів для певного об'єкта з метою забезпечення нормальної експлуатації і можливості проведення необхідних досліджень та ремонтних робіт. Діаметр горизонтального стовбура може бути різних розмірів від 114 до 250 мм;
ІІ – дослідження і визначення траєкторії профіля горизонтального стовбура з метою залучення у видобувний процес зон, що розташовані по довжині стовбура;
ІІІ – вибір точки початку викривлення стовбура та інтенсивності викривлення з урахуванням стійкості залягаючих порід;
IV – визначення способу закінчування свердловини відповідно до характеристики пласта, а саме конструкції привибійної зони в інтервалі залягання продуктивних пластів.
Планування робіт слід починати з IV етапу, які є визначальними.
Під час проектування траєкторії стовбура ПСС, розріз якої складений нестійкими породами, для уникнення ускладнень при їх розкритті особливу увагу необхідно звернути на величину зенітного кута входження напрямної ланки бурильної колони в пласт та на мінімальну інтенсивність викривлення стовбура свердловини в цьому інтервалі (до 1 град. на 10 м).
Кріплення ПСС і ГС ускладнюється тим, що обсадні колони, крім осьових і радіальних навантажень, піддаються дії згинальних моментів, що знижує міцнісні характеристики обсадних труб і довговічність роботи обсадних колон та свердловин загалом. Найнебезпечнішою є сумісна дія декількох видів навантажень, основними з яких є осьова сила розтягу від ваги колони труб, зовнішній надлишковий тиск і згинальний момент.