Здійснювати постійне заповнення обсадної колони в процесі її спуску.
Вибір конструкції клапана залежить від конкретних умов в свердловині, і перш за все від небезпеки проявів і наявності зон поглинання.
Зворотний клапан встановлюють в нижній частині обсадної колони на одну – дві труби вище башмака. Причому, при використанні тарілчастих клапанів, їх встановлюють як правило два (через обсадну трубу) і ще через одну обсадну трубу встановлюють кільце «стоп».
► Кільце «стоп» (рисунок 11.25) встановлюють в обсадній колоні на 20 - 30м вище башмака. Воно має звужений внутрішній діаметр і служить для отримання чіткого сигналу про завершення процесу протискування тампонажного розчину під час цементування свердловини, тобто для затримання цементувальних пробок (див. розділ «Цементування обсадних колон»). Кільце виготовляють з сірого чавуну, іноді застосовують такі кільця, виготовлені з цементу.
|
На рисунку 11.26 показано вузол, в який входить кільце «стоп» та тарілчастий клапан. Такі вузли називають комбінованими цементувальними муфтами.
|
► Цементувальна муфта із зворотним клапаном (FC) встановлюється на одну або дві труби вище башмака із зворотним клапаном і використовується як резервний зворотний клапан (рисунок 11.27). Муфта FC може бути забезпечена вставкою із кільцем «стоп». Башмак із зворотним клапаном є основним зворотним клапаном під час цементування.
Муфта FC дає можливість розбурювання заповнених цементом внутрішніх компонентів долотами PDC.
|
Комбінована цементувальна муфта з кільцем «стоп» (FLC) поєднує в собі функції кільця «стоп» і зворотного клапана, і звичайно використовується як економічно вигідна альтернатива обом компонентам або для зменшення довжини башмачної зони (рисунок 11.28).
|
► Перехідники із замкової різьби на різьби обсадних труб застосовуються для промивання свердловини під час спуску обсадних колон, а також для спуску обсадних труб, різного роду інструментів або пристроїв на бурильних трубах при бурінні або при ремонтних і ловильних роботах, що мають на кінці внутрішню різьбу обсадних труб.
|
► Муфта ступеневого цементування МСЦ (рисунок 11.30) призначена для цементування обсадних колон в два етапи (ступеневий спосіб цементування) в свердловинах з любою кривизною ствола.
|
Важливим фактором підвищення якості кріплення свердловин є використання надійних центраторів у потрібній кількості та їх встановлення згідно з вимогами технологічного процесу.
► Центратори («ліхтарі») встановлюють на обсадній колоні для підтримки співвісності стовбура свердловини і спущеної обсадної колони і створення сприятливих умов для рівномірного розподілу цементного розчину по кільцевому зазору.
Центратори відносно прості за конструкцією, але вимоги, які пред'являють до них, достатньо складні.
Основні з цих вимог такі:
— забезпечення нормального спуску обсадних труб у свердловину до проектної глибини (виключення заклинювання обсадної колони за наявності на ній центраторів);
— забезпечення концентричного положення обсадної колони в свердловині під час її цементування;
— створення умов для забезпечення максимального заміщення бурового розчину цементним розчином;
— створення міцного цементного кільця для герметизації затрубного простору;
— надійність і низька вартість виробу в зв'язку з разовим використанням центраторів.
У разі невиконання даних вимог, які пред'являють до центраторів, порушується герметичність цементного кільця, що спричинює корозію труб, виникнення міжколонних проявів і грифонів, руйнування обсадних труб, а це у свою чергу, зумовлює проведення дорогих ремонтних робіт і простоїв свердловин.
За конструкцією (рисунок 11.31) є центратори рознімні і цільні, за жорсткістю планок — пружні, жорсткі і пружно-жорсткі, за способом кріплення кінців пружних планок — зварні і рознімно-розбірні, за формою пружних планок — з прямими планками, спіральними і фігурними.
Як правило, застосовують пружинні центратори, при використовуванні яких центрування колони в стовбурі свердловини здійснюють за допомогою пружинних арочних планок, кінці яких закріплені на кільцях-обоймах. По конструкції кілець центратори підрозділяють на нероз'ємні (ФП ) і роз'ємні (ЦПР, ЦЦ).
|
Кільце-обойма складається з двох шарнірно сполучених половинок. Такий центратор можна легко надягти на обсадну трубу над гирлом свердловини при спуску колони (рисунок 11.32). У нероз'ємних центраторів кільця-обойми цілі, вони повинні бути заздалегідь надіті на трубу. Подовжнє переміщення центраторів по трубі обмежується стопорним кільцем, яке розташовується між кільцями-обоймами.
Залежно, від складності геологічних умов під час спорудження свердловин можна змінювати конструкцію центраторів, їх кількість і місце їх встановлення.
Ефект центрування залежить від правильності вибору інтервалу установки центраторів по стовбуру і відстані між центраторами на колоні. Центратори розміщують на найвідповідальніших ділянках колони, де надійність ізоляції має дуже велике значення (інтервал продуктивного горизонту і його крівлі, низ обсадної колони і т. п.).
Здебільшого центратори встановлюють у середній частині кожної обсадної труби, тому що там відбувається її найбільше згинання. Не рекомендується розміщувати центратори в зоні муфт.
|
Потрібну кількість центраторів слід визначати за такими правилами [9]:
• один центратор біля колонного башмака на відстані до 2,1 м;
• по одному центратору на перші вісім труб, починаючи з низу колони;
• по одному центратору на кожну трубу, починаючи з другої нижче МСЦ і закінчуючи четвертою вище муфти;
• додатково по одному центратору на кожну трубу, починаючи з місця, яке знаходиться на відстані 60 м нижче потенціальних водо-, газо- або нафтоносних горизонтів, і закінчуючи місцем, розташованим на 60 м вище верхнього горизонту.
Для похило-спрямованих свердловин сила притискання колони до стінок свердловини збільшується у разі збільшення кута нахилу свердловини від вертикалі. Ця сила деформує планки центраторів і зменшує зазор між колоною і стінкою свердловини.
Для надійного кріплення свердловини необхідно, щоб колона була розміщена концентрично відносно стінок, тоді цементний розчин утворить рівномірне і міцне кільце. Для цього в похило-спрямованих свердловинах відстань між центраторами має бути меншою, ніж у вертикальних свердловинах. Відстань між центраторами можна вибирати згідно рекомендацій, поданих в таблиці 11.7, в якій наведено максимальні її значення за мінімального зазору (приблизно 25 мм) між обсадною колоною і стінкою свердловини.
Таблиця 11.7 — Максимальні значення відстані між центраторами, м
| Кут відхилення свердловини від вертикалі, град | Діаметр колони (свердловини), мм | ||||||
| (222) | (244) | (273) | (311) | (375) | (445) | ||
Збільшення відстані між центраторами збільшує ексцентриситет обсадної колони відносно стінки свердловини [9].
За рубежем виготовляють і застосовують десятки модифікацій центраторів (рисунок 11.33): пружні, жорсткі, пружно-жорсткі, зварні і рознімно-розбірні, вертикальні і спіральні (ліво- і правосторонні), з дугоподібними планками для нормальних і зменшених зазорів, одинарні і здвоєні, суміщені з турбулізаторами і скребками, з різним перерізом планок (прямокутним, дугоподібним, п- подібним).
|
Зарубіжні спеціалісти вважають, що спіральний центратор має всі переваги вертикального, а спіральна форма дуг допомагає перекривати жолоби та інші місця порушень стінок свердловини, що забезпечує максимальний ступінь центрування обсадної колони. Кут нахилу дуги спірального центратора розрахований на самоочищення для запобігання накопичень фільтраційної кірки або іншого матеріалу між дугами центратора та обсадною трубою, що зменшує ймовірність збільшення гідравлічного опору в процесі спуску обсадної колони. Під час зворотно-поступального руху дуги спірального центратора поліпшують заповнення порожнин тампонажним розчином шляхом створення ефекту турбулентності.
Як вважають деякі дослідники, центратори також сприяють зниженню сил тертя при спуску колони та повнішому заміщенню цементним розчином рідини, що знаходилася в затрубному просторі.
При відцентрованій обсадній колоні і використанні цементного розчину, з якого утворюється міцний непроникний камінь, якість цементування залежить від щільності контакту цементного каменю зі стінками свердловини і колони. Щільність контакту може бути досягнута, якщо провести якісне очищення стінок від залишків промивальної рідини.
Одним із способів покращання заміщення промивальної рідини цементним розчином є забезпечення турбулентного режиму руху рідин. Однак при великих кільцевих зазорах і значній в’язкості цементного розчину забезпечити турбулентний режим не вдається. У деякій мірі інтенсифікувати потік до турбулентного можна з допомогою спеціальних добавок – пластифікаторів. Вони дають можливість турбулізувати потік при меншому значенні числа Рейнольдса, отже і при меншій об’ємній швидкості руху.
Турбулізацію потоку механічним способом здійснюють з допомогою так званих турбулізаторів.
► Турбулізатор (рисунок 11.34) призначений для турбулізації висхідного потоку бурового або цементного розчинів підчас спуску обсадної колони в свердловину і її цементуванні.
Під час промивання та цементування свердловини лопатки турбулізатора змінюють напрямок руху висхідного потоку бурового та тампонажного розчинів, внаслідок чого подальше їх переміщення проходить по спіралі, що посилює їх вимивну здатність по довжині потоку до двох метрів. Отже, турбулізатор спонукає до створення турбулентного режиму течії, що покращує витіснення бурового розчину цементним під час цементування свердловини і забезпечує краще заповнення ним затрубного простору.
Турбулізатори розміщують на колоні таким чином, щоб при цементуванні вони розташувалися в зонах каверн.
|
► За аналогічним принципом працює завихрювач (рисунок 11.35), який являє собою гумове кільце 1, що насаджується на трубу 2. Знизу кільце має потовщення 3 у вигляді ребер, які розташовані під кутом по дотичній до труби. Зовнішній діаметр кільця більший від діаметра свердловини 4, тому воно стискується у вигляді лійки з хвилястою поверхнею. Потік у завихрювачі поділяється на ряд струмин, які виходять під кутом до осі колони, завдяки чому підвищується коефіцієнт витіснення промивальної рідини. Крім того, після закінчення руху він підвищує седиментаційну стійкість цементного розчину, перешкоджаючи осіданню цементу, тому над кожним з них формується більш міцний непроникний цементний камінь. В результаті цього покращується якість цементування всього інтервалу і зменшується небезпека газопроявів. Якщо при цементуванні передбачається розходжування обсадної колони, то завихрювачі не застосовуються.
Слабким місцем є контакт між цементним каменем і гірською породою.
Зчепленню цементного каменю з породою перешкоджає фільтраційна кірка, що утворюється на проникних стінках свердловини (або плівка на непроникних), яка при контракції цементного каменю обезводнюється і розтріскується.
Щоб підвищити зчеплення цементного каменю з гірськими породами, необхідно перед цементуванням повністю видалити фільтраційну кірку промивальної рідини і плівку або перетворити їх в міцне тверде тіло, яке б мало добре зчеплення з породами і з цементним каменем.
► Для видалення фільтраційної кірки механічним способом використовують спеціальні скребки, які кріплять на обсадній колоні навпроти проникних порід. Скребки бувають двох типів: кільцеві, які знімають кірку при вертикальних переміщеннях колони і повздовжні - при обертанні колони (рисунок 11.36).
Кільцеві скребки розміщуються вздовж усієї зони цементування на відстані 4–6 м один від одного, а повздовжні – тільки в інтервалі залягання проникних порід. Дослідження показали, що при застосуванні скребків витіснення промивальної рідини доходить до 98%, а без них – тільки до 67% [49]. В місцях розташування скребків міцність цементного кільця дещо підвищується.
Слід врахувати також, що під час експлуатації свердловини із-за великого перепаду тиску між пластом і свердловиною, можуть виникати сильні вібрації обсадної колони, що приводить до руйнування цементного каменю за колоною. Під час такого руйнування куски цементного каменя можуть випадати в зону перфорації, що негативно вплине на режим експлуатації свердловини.
Тому, скребки служать як би основою для створення залізобетону за обсадною колоною, запобігаючи руйнуванню цементного каменя.
Детальніше вивчення конструкцій МСЦ та інших пристроїв розглянемо в процесі їх використання.
Дата добавления: 2014-12-29; просмотров: 1943;