Конструкция скважины

Глубины установки обсадных колонн будут прежде всего определяться конструкцией скважины (например, исходя из устойчивости стенок скважины или перового давления и требований, связанных с градиентами давления гидроразрыва пластов). Проектный профиль направленной скважины должен быть совместим с диаметрами обсадных колонн и скважины и глубинами установки башмака обсадной колонны. В некоторых случаях, однако, запроектированные предпочтительные диаметры скважины и обсадных колонн и глубины установки башмака обсадной колонны могут быть изменены, чтобы приспособить их к требованиям, предъявляемым профилем скважины. Если можно,

Следует предусматривать в проекте начало набора зенитного угла ниже башмака обсадной колонны не ближе 30 м (100 фут.) по стволу.

Зенитный угол скважины должен быть 3° или больше, так чтобы для искривления скважины можно было использовать поворот плоскости действия отклонителя под действием силы тяжести.

Это требование возникает, прежде всего, в связи с магнитной интерференцией обсадных труб и использованием магнитных труб в системе измерений в процессе бурения при инклинометрии скважины. Участки набора зенитного угла должны к тому же проектироваться так, чтобы заканчиваться у места установки башмака колонны обсадных труб (или несколько раньше), учитывая наличие зумпфа ниже башмака. Это уменьшает количество диаметров стволов скважины, в которых происходит искривление скважины. В результате этого:

- Оптимизируется конструкция забойного двигателя компоновки низа бурильной колонны.

- Сводится до минимума количество рейсов для смены компоновок низа бурильной колонны (ВНА).

- Снижается стоимость оборудования.

- Уменьшаются осложнения, которые могут возникнуть при спуско-подъеме оборудования (например, бурильная колонна или пакеры), которое может зависать на башмаке обсадной колонны, уставленном в криволинейном участке скважины.

Износ обсадных колонн и разрушение стенок скважины

Работа корпорации Shell в 70-ых годах показала, что вращение бурильной колонны является главной причиной износа обсадных труб. Так, максимальный износ обсадных труб обычно происходит из-за касания замков бурильных труб с обсадными трубами. Скорость износа в первую очередь зависит от сил контактного давления, длительности контакта в условиях вращения колонны и состояния контактирующих поверхностей (например, бурильных замков). Работа корпорации Еххоп в 80-ых годах показала, что высокосортные обсадные трубы изнашиваются несколько быстрее, чем низкосортные. Следовательно, если износ обсадных колонн имеет большое значение, лучше применять более низкосортные тяжелые обсадные трубы, чем высококачественные легкие.

Силы контактного давления зависят от натяжения бурильной колонны и степени интенсивности резких перегибов в зоне контакта. При увеличении натяжения бурильной колонны или интенсивности резких перегибов ствола силы контактного давления будут увеличиваться. Самым нежелательным сочетанием является большая растягивающая нагрузка на трубы или резкий перегиб ствола в точке, где имеет место интенсивное вращение. Наиболее приемлемым критерием для ограничения износа обсадных колонн в допустимых пределах является ограничение сил контактного давления до уровня максимум 2000 фунт (8896 Н).

Чтобы уменьшить износ обсадных колонн, следует избегать вращения бурильной колонны, включающей элементы с неровной поверхностью или другими особенностями, которые могут вызвать более быстрый износ обсадных колонн. Например, новые армированные бурильные замки и центраторы (например, при разбуривании обратных клапанов), как известно, вызывают очень быстрый износ обсадных колонн при больших скоростях вращения бурильной колонны. Если нельзя полностью избежать вращения бурильной колонны, следует до минимума снизить скорость вращения.

Программа моделирования бурильной колонны (известная также как программа по расчету крутящих моментов и сил сопротивления колонны) может также использоваться для прогноза ожидаемых сил контактного давления на обсадные трубы. Если такой анализ показывает, что износ обсадной колонны может быть значительным, необходимо рассмотреть следующие моменты.

Обеспечить в процессе контроля состояния обсадных колонн измерение толщины их стенок.

Проводить базовую радиометрию обсадной колонны перед разбуриванием оснастки. Такие измерения позволяют точно оценить изменения внутреннего диаметра обсадных труб, но не в абсолютных величинах.

Установить в желобе системы циркуляции магниты для определения количества металла от обсадных колонн.

Вести запись данных о скорости и времени вращения бурильной колоны. Использовать эти сведения в сочетании с оценкой сил контактного давления для оценки износа обсадной колонны.

Использовать защитные кольца для бурильных труб.

Проанализировать конструкцию скважины с учетом влияния износа обсадных труб на разрыв внутренним давлением, смятие и совместное действие изгиба и растяжения.

В некоторых случаях участки набора зенитного угла на большой глубине во время бурения горизонтального участка не будут полностью обсаживаться. Если породы достаточно прочны, башмак последней обсадной колонны может быть установлен при зенитном угле скважины порядка 75 град. Тогда последний криволинейный участок вплоть до горизонтального будет оставаться открытым. В этом необсаженном участке будет возможна эрозия ствола, что приведет к критическому положению в связи с большой продолжительностью вращения и относительно высокими контактными усилиями. До настоящего времени это не было проблемой. Тем не менее, это объясняет причину того, почему пропластки, склонные к такому разрушению, обычно обсаживаются перед бурением горизонтального участка.