Спуск и оснастка обсадной колонны

          Конструкция скважины зависит от физико-механических свойств  горных пород, слагающих геологический  разрез; конечного диаметра скважины, глубины скважины; цели и способа  бурения.

    Для обеспечения высоты подъема цементного раствора за колонной необходимо произвести опрессовку ствола скважины с гидромеханическим пакером на максимально ожидаемое давление при цементировании колонны. В случае поглощения бурового раствора произвести изоляционные работы.

      При спуске бурильной колонны  на бурение перед проведением  комплекса на бурение, заключаемых  геофизических исследований производятся  контрольный замер длины бурильной  колонны для уточнения фактической  глубины скважины.

      По результатам геофизических  исследований уточняется глубина  спуска обсадной колонны, места  установки элементов технической  оснастки, интервалы проработки  ствола, объем скважины.

    После проработки и калибровки ствола на глубину спуска обсадной колонны  скважина промывается до выравнивания параметров бурового раствора, соответствующих  ГТН.

    Под кондуктор ствол скважины шаблонируется спуском 3-4 обсадных труб на бурильном инструменте, Спуск кондуктора, эксплуатационной колонн производятся с применением смазки УС-1, Р-402.

    Турбулизаторы устанавливаются на границах увеличения ствола скважины согласно инструктивно-технологической карте.

    Центраторы устанавливаются через каждые 25 м вместе со скребками, во избежание смятия обсадных труб, гидроразрыва пласта и поглощения бурового раствора под воздействием возникших в затрубном пространстве гидросопротивлений. Скорость спуска обсадной колонны с обратным клапаном должна быть равномерной и не превышать:

    - для  кондуктора - 1м/с,

    В процессе спуска колонна плавно снимается  с ротора и опускается в скважину. Динамические рывки, резкое торможение, разгрузка колонны или посадка  ее свыше 30% от веса спускаемых труб не допускается.

      После спуска колонны производится  промывка скважины для выравнивания  параметров бурового раствора, соответствующих  ГТН.

      Во избежание прихвата колонну  периодически расхаживают, не  допуская разгрузки на забой  и превышение допустимых напряжений.

 

    3.4 Условия проведения  спуска обсадной  колонны

    На  скважине № 10, Славянского месторождения необходимо произвести спуск эксплуатационной колонны 146 мм., на глубину 2700м., с последующим цементированием затрубного пространства до устья.

    Обсадные  трубы, предназначенные к спуску в скважину, должны быть разложены  в порядке, соответствующем прочностным  расчетам и очередности спуска; каждая труба должна быть тщательно осмотрена.

    Трубы, имеющие изъяны проката в виде плен, закатов, шлаковых включений, расслоений металла, вмятин, трещин, песочин, а  также кривизну, превышающую 1,3 мм на 1 м на концевых участках, равную 1/3 длины  трубы, испорченную резьбу на концах или муфтах, бракуют и заменяют.

    После визуальной отбраковки трубы шаблонируют жесткими двойными шаблонами, размеры которых должны соответствовать данным трубы .

    После шаблонирования все пригодные для спуска трубы опрессовывают гидравлическим давлением, величину которого рассчитывают для каждого конкретного случая. При расчете давления опрессовки учитывают радиальные давления, действующие на обсадную колонну в момент ее испытания на герметичность. При этом принимается следующее:

    а) изменение давления за обсадной колонной соответствует давлению гидростатического  столба промывочной жидкости плотностью, равной плотности жидкости, применяемой  перед цементированием;

    б) давление на устье при испытании  колонны на герметичность равно  пластовому;

    в) обсадные трубы на поверхности опрессовывают на давление на 15--20% больше, чем действующие внутренние давления в колонне при испытании ее на герметичность;

    г) изменение давлений по глубине следует  линейному закону.

    Все трубы с пропусками в резьбе и  по телу, выявленные опрессовкой, отбраковывают. После опрессовки резьбы муфты и ниппеля следует протереть ветошью, смазать консистентной смазкой и навинтить на них предохранительные ниппель и кольцо для защиты резьб. Не разрешается использовать металлические щетки для очистки резьб.

    Если  колонну спускают с применением  специальных хомутов, необходимо проверить  величину проточек под хомут предельными  скобами, и трубы, имеющие больший  диаметр проточки, чем предельная скоба, должны быть отбракованы.

    В процессе спуска обсадных колонн в  результате некачественно проведенных  подготовительных работ возможны следующие  осложнения.

    1. Прихваты, которые обычно возникают  при длительном оставлении обсадных  колонн без движения (5--10 мин и  более) в процессе навинчивания  трубы, при доливе в колонну промывочной жидкости или в процессе промежуточной промывки. Возможность прихвата возрастает, если в скважине имеется промывочная жидкость не обработанная нефтью, графитом либо подобными им по действию добавками.

    Как правило, прихваченную колонну цементируют, так как ликвидация прихватов  большей частью безуспешна. Предупреждение их обеспечивается четкой организацией работ, расхаживанием обсадной колонны через каждые 3--5 мин.

    2. Невозможность восстановления циркуляции, которая может быть вызвана  следующими причинами.

    Высоким статическим напряжением сдвига промывочной жидкости, в этом случае при восстановлении циркуляции возникает  повышенное продавочное давление, в результате чего может произойти гидроразрыв и поглощение раствора. При этом обсадную колонну следует либо поднять и вновь провести подготовительные работы, либо зацементировать ее с закачкой цементирующего раствора в зону разрыва пород (на поглощение). Предупреждать это осложнение можно спуском обсадных колонн с применением промежуточных промывок, так как в процессе циркуляции структура промывочной жидкости разрушается, и следовательно, количество последующих продавок уменьшается. Признаком затруднений при восстановлении циркуляции обычно является отсутствие выхода из скважины вытесняемого колонной раствора или значительное его запаздывание.

    Гидроразрывом пород, который может произойти при спуске обсадных колонн с большой скоростью (1 м/сек и более) в результате возникновения гидродинамических давлений.

    3. При спуске обсадных колонн  с установленным обратным (или  двумя) клапаном необходимо, чтобы  происходило систематическое заполнение  ее промывочной жидкостью. Допустимое  опорожнение колонны устанавливается  планом работ по креплению  скважин. Следует всегда учитывать,  что при сломе обратного клапана  в большинстве случаев сминается  спускаемая обсадная колонна,  в результате чего скважина  может быть ликвидирована.

    4. При спуске обсадных колонн  больших диаметров (273 мм и более)  существует опасность навинчивания  резьбы через нитку. В этом  случае происходит срез части  ниток резьбы и уменьшение  прочности соединения, в результате  чего возможен обрыв и падение  на забой части колонны, находящейся  ниже этого соединения. Иногда  обрыв колонны происходит в  процессе цементирования. В связи  с указанным необходимо тщательно контролировать правильность навинчивания каждого резьбового соединения. При спуске колонны диаметрами более 219 мм рекомендуется первые три-четыре нитки навинчивать вручную.

    5. При нарушении принципа подбора вяжущих веществ в соответствии с конкретными условиями в скважине вследствие смешивания цементирующих веществ различных партий, а также смешивания веществ различных типов исполнителями работ может произойти преждевременное схватывание раствора в процессе цементирования, что вызывает недоподъем его на заданную высоту, необходимость разбуривания больших цементных стаканов и проведение ремонтных цементирований с затратой значительных средств и времени.

    6. Обычно в процессе спуска колонны  с целью проверки внутреннюю  полость труб шаблонируют. Для предупреждения упуска шаблона в колонну необходимо выделять специально ответственное лицо из числа рабочих вахты и иметь в работе только один шаблон. При упуске шаблона в колонну, как правило, поднимают на поверхность уже спущенные в скважину трубы.

    7. В ряде случаев недоспуск обсадных колонн является следствием их длительного спуска. При этом обычно в нижней части ствола скважины вследствие обвалов и осыпи горных пород происходят осложнения. Можно легко установить время, в течение которого скважина бурится без осложнений в стволе, оставленном без промывки. Для этого следует проанализировать поведение ствола после проведения спуско-подъемных операций: интервалы посадок колонны и проработок в зависимости от времени между очередными промывками.

    8. Заклинивание обсадных колонн  в процессе их спуска может  происходить вследствие искривления  ствола с меняющимися зенитными  и азимутальными углами в скважинах,  в которых не было произведено  шаблонирование бурильной колонной жесткой компоновки. За редким исключением, такие обсадные колонны цементируются на глубине их заклинивания, так как освободить колонну обычно не удается.

    3.5 Использование новых  технологий при  проведении спуска  эксплуатационной колонны

    Сущность  технологии состоит в следующем. После проработки и промывки ствола скважины приступают к спуску обсадной колонны. Во время спуска обсадную колонну оборудуют 14 центраторами (фонарями) из расчета перекрытия 450 м ствола скважины и 8 скребками, расположенными между центраторами на расстоянии 9-10 м друг от друга. Перед цементированием скважину промывают с одновременным расхаживанием колонны. Перед цементным раствором в скважину закачивают буферную жидкость в объеме 5 м³. После начала затворения цементного раствора приступают одновременно к расхаживанию колонны на высоту 8-12 м. Расхаживание проводится во время всего процесса цементирования.

    Данный  способ имеет следующие недостатки:

    а) возможность оставления коагуляционной корки на поверхности спускаемой обсадной колонны;

    б) увеличение гидравлических сопротивлений  и повышение давления по нагнетательной линии при установке центраторов и скребков, из-за чего их установка производится только в определенном интервале, а остальные участки скважины остаются неохваченными при расхаживании;

    в) увеличение давления нагнетания из-за роста сопротивления в кольцевом  пространстве приводит к росту давления на забое и может вызвать поглощение;

    г) расхаживание обсадной колонны не всегда возможно из-за большого ее веса, прихвата, возможности получения поглощения.

    Цель  предлагаемой технологии - повышение качества цементирования, предотвращение межколонных флюидопроявлений за счет повышения полноты вытеснения глинистого бурового раствора в результате целенаправленной подготовки скважины к спуску и цементированию обсадной колонны.

    Поставленная  цель достигается тем, что подготовку скважины к спуску и цементированию обсадной колонны осуществляют выполнением  технологических операций в определенной последовательности, а именно: после  проработки открытого ствола скважины проводят обработку глинистого бурового раствора, направленную на снижение статистического  напряжения сдвига до величины, при  которой изменение температуры  и электрического поля в скважине не вызывает его увеличения во времени  до значений, превышающих пристенные касательные напряжения, возникающие при движении тампонажного раствора по кольцевому пространству. Затем спускают бурильный инструмент, оснащенный скребковыми устройствами, и очищают во время спуска и подъема бурильного инструмента предыдущую обсадную колонну от пристенного структурированного глинистого бурового раствора. Дополнительно обрабатывают глинистый буровой раствор до свойств, достигнутых при первой обработке, а затем производят спуск обсадной колонны и ее цементирование.

    Предлагаемый  способ подготовки скважины к спуску и цементированию обсадной колонны  заключается в следующем.

     В скважину до забоя или башмака  предыдущей колонны спускают бурильный  инструмент и производят обработку  глинистого бурового раствора в скважине, направленную на снижение структурно-механических свойств. Изменение структурно-механических свойств определяют замерами статического напряжения сдвига (СНС). Обработку глинистого бурового раствора производят с использованием воды, барита, реагентов стабилизаторов до придания раствору таких свойств, при которых он не образует на поверхности колонн слоя с повышенными значениями статического напряжения сдвига. Такое состояние устанавливается при испытании раствора на приборах СНС-2, Фанн-35. Буровой раствор обрабатывают до снижения значений статического напряжения сдвига, при которых не происходит их увеличения во времени, при изменении температуры и электрического поля в диапазонах, возможных в скважине (20-200oC и 90-600 мВ соответственно), свыше касательных напряжений, возникающих при движении тампонажного раствора по кольцевому пространству. Перед спуском кондуктора 324 мм на глубину 450 м., скважина заполнена полимерглинистым раствором Состав НТФ (0,014%); пента 465 (0,5-1%); ПФК-1 (1%); ПАЦ-В (1,58%); КСl (0,3%); ФХЛС (0,11%); бишофит (0,7%); ацетат калия (СН₃СООК) (0,2%); софэксил 40К (0,5%); барит (расчет).