ВВЕДЕНИЕ

Заканчивание скважин это комплекс технологических процессов от начала вскрытия продуктивных пластов бурением до окончания их освоения как промышленного объекта.

Этот комплекс включает:

- первичное вскрытие продуктивных пластов посредством бурения ствола;

- испытание пластов в период бурения;

- крепление ствола скважины и разобщение пластов обсадными трубами и тампонажными материалами;

- создание фильтра между продуктивными пластами и скважиной;

- вторичное вскрытие продуктивных пластов перфорацией;

- вызов притока флюида из продуктивных пластов;

- исследование эксплуатационных характеристик продуктивных пластов.

Заканчивание скважин является наиболее важным и экономически значимым этапом при строительстве скважин. Промысловая практика убедительно свидетельствует, что качество выполнения работ этого этапа, начиная от вскрытия продуктивного пласта бурением и заканчивая вызовом притока, оказывает непосредственное влияние на достижение скважиной потенциально возможных дебитов нефти, газа и газового конденсата, ее эксплуатационную надежность и срок эффективной эксплуатации.

Данный курсовой проект является завершающим этапом в изучении дисциплины «Заканчивание нефтяных и газовых скважин».

Цель проекта: получение навыков проектирования, обоснований и расчетов эксплуатационной колонны нефтяной скважины, при этом проводится анализ промыслового материала, использования справочной и научно-технической литературы.

Исходным материалом для выполнения данной работы является технический проект на бурение скважины № 512 Тобойского месторождения с геолого-техническим нарядом и технологической картой, а также сведения из научно-технической литературы.

1 ОБЗОР ПО ТЕМЕ КРЕПЛЕНИЕ СКВАЖИН И ИЗОЛЯЦИЯ ПРОДУКТИВНЫХ ГОРИЗОНТОВ ОБСАДНЫМИ ТРУБАМИ

1. Крепление скважин обсадными трубами

С углублением ствола скважины по мере необходимости проводят работы по его креплению. Понятие крепления скважины охватывает работы по спуску в скважину обсадной колонны и ее цементированию. Спущенная в ствол обсадная колонна – составной элемент конструкции скважины.

В понятие конструкции скважины включают следующие характеристики: глубину скважины; диаметр ствола скважины, который можно оценивать по диаметру породоразрушающего инструмента (долота, бурголовки и т.п.), применяемого для бурения каждого отдельного интервала, и уточнять на основе замеров профилеметрии и кавернометрии; количество обсадных колонн, спускаемых в скважину, глубину их спуска, протяженность, номинальный диаметр обсадных колонн и интервалы их цементирования.

Конструкцию скважины разрабатывают и уточняют в соответствии с конкретными геологическими условиями бурения в заданном районе. Она должна обеспечить выполнение поставленной задачи, т.е. достижение запроектированной глубины и выполнение всего намеченного комплекса исследований и работ в скважине. Конструкция скважины зависит от степени изученности геологического разреза, способа бурения, назначения скважины, способа вскрытия продуктивного горизонта и других факторов. При ее разработке необходимо учитывать требования по охране недр и защите окружающей среды.

Определяющими факторами являются допустимая протяженность интервалов, где возможно бурения без крепления, и конечный диаметр ствола скважины или рекомендуемый диаметр последней (эксплуатационной) колонны.

Крепление скважины проводят с различными целями: закрепление стенок скважины в интервалах неустойчивых пород; изоляция зон катастрофического поглощения промывочной жидкости и зон возможных перетоков пластовой жидкости по стволу; разделение интервалов, где геологические условия требуют применения промывочной жидкости с весьма различной плотностью; разобщение продуктивных горизонтов и изоляция их от водоносных пластов; образование надежного канала в скважине для извлечения нефти или газа или подачи закачиваемой в пласт жидкости; создание надежного основания для установки устьевого оборудования.

На практике в глубокие скважины обычно спускают несколько обсадных колонн, которые различаются по назначению и глубине спуска (рисунок 1).

1. Направление - служит для закрепления устья скважины и отвода изливающегося из скважины бурового раствора в циркуляционную систему, обычно спускается на глубину 3 - 50 м;

2. Кондуктор - устанавливается для закрепления стенок скважины в интервалах, представленных разрушенными и выветрелыми породами, и предохранения водоносных горизонтов - источников водоснабжения от загрязнения, глубина спуска до нескольких сот метров;

3. Промежуточная колонна - служит для изоляции интервалов слабосвязанных неустойчивых пород и зон поглощения промывочной жидкости; глубина спуска колонны зависит от местоположения осложнённых интервалов;

4. Эксплуатационная колонна - образует надежный канал в скважине для извлечения пластовых флюидов или закачки агентов в пласт; глубина ее спуска определяется положением продуктивного объекта. В интервале продуктивного пласта эксплуатационную колонну перфорируют или оснащают фильтром.

5. Потайная колонна - служит для перекрытия некоторого интервала в стволе скважины; верхний конец колонны не достигает поверхности и размещается внутри расположенной выше обсадной колонны. Если она не имеет связи с предыдущей колонной, то называется «летучкой».

Спущенную обсадную колонну цементируют в стволе скважины по всей длине или в некотором интервале, начинающемся от нижнего конца колонны. Промежуточная колонна в отдельных случаях, когда имеется опасность чрезмерного ее износа при бурении нижерасположенного интервала, может быть съемной или проворачиваемой. В этом случае ее не цементируют.

При бурении скважин на морских акваториях с опорных или плавучих средств от водной поверхности к донному устью скважины устанавливают подвесную водоизолирующую колонну, которая служит для подъема промывочной жидкости к поверхности и является направлением для бурильной колонны во время ее спуска в скважину.

На рисунке 1 приведена конструкция расположения обсадных труб в стволе и их назначение.

Рисунок 1 – Назначение обсадных колонн и их расположение в стволе.

2. Выбор типа обсадных труб и их характеристика

Обсадную колонну составляют из обсадных труб, изготовляемых в широком ассортименте в соответствии с ГОСТ 632-80. Он определяет номинальные размеры (наружный диаметр) обсадных труб, их ассортимент по толщинам стенок,

механические характеристики сталей для изготовления труб, допуски в отклонении размеров от номинальных, конструкции резьбовых соединений и маркировку труб.

Трубы каждого размера изготовляют с несколькими толщинами стенок. При этом наружный диаметр обсадных труб остается постоянным и варьирование толщиной стенки трубы достигается изменением ее внутреннего диаметра. Для изготовления труб используют углеродистые и легированные стали с различными механическими характеристиками, данные по ним приведены в таблице 1.

Обсадные трубы обычно соединяются между собой с помощью муфт на резьбе. По длине резьбы различают соединения с нормальной и удлиненной резьбой. С удлиненной резьбой выпускают трубы номинального диаметра от 114 до 245 мм. Соединение с удлиненной резьбой обладает более высокой прочностью по сравнению с нормальной. Муфты изготовляют из стали той же группы прочности, что и трубы; для труб диаметром свыше 245 мм они могут изготовляться из стали ближайшей группы с пониженными механическими свойствами.

Таблица 1 - Механические характеристики сталей для изготовления обсадных труб.

Характеристика	Группа прочности
	С	Д	К	Е	Л	М	Р
Временное сопротивление на растяжение, МПа Предел текучести, МПа	540 310	625 490	685 490	735 540	785 635	880 735	1080 930

Для повышения прочности резьбового соединения разработана и применяется конусная трапецеидальная резьба. Ее используют в муфтовых трубах, выпускаемых под шифром ОТТМ 1 (а), ОТТГ1 (6) и в безмуфтовых трубах типа ТБО-4 (в) и ТБО-5 (г). Различие в - конструкции соединений труб ОТТМ 1 и ОТТГ 1 состоит в - том, что концы труб второго типа имеют уплотнительный поясок, который входит в плотный контакт с внутренней поверхностью муфты и тем самым обеспечивает повышение герметичности. Трапецеидальная резьба позволила повысить прочность соединения на 25-50 %, по сравнению с соединениями с треугольной резьбой.

Безмуфтовые трубы ТБО-4 и ТБО-5 отличаются тем, что соединяются непосредственным свинчиванием трубы с трубой, а концы труб в месте нарезки резьбы высаживаются: у труб типа ТБО-4 - оба конца, у труб типа ТБО-5 - только один конец, предназначенный для внутренней резьбы. Резьбовое соединение у труб ТБО имеет торцовые контактные поверхности, которые служат для обеспечения герметичности обсадной колонны.

Выпускаются также безмуфтовые трубы ОТТМ размером от 114 до 273 мм, у которых трапецеидальная резьба нарезается на концах без высадки. Торцы труб в резьбовом соединении имеют узорные поверхности. Прочность на растяжение труб типа ОТТМ в месте соединения составляет всего 50%, от прочности в гладком теле. В связи с этим их можно использовать для комплектования потайных колонн или устанавливать в нижней части обсадной колонны.

Непрерывный рост глубин скважин ужесточает условия эксплуатации обсадных колонн. В глубоких скважинах они оказываются под действием значительных гидравлических давлений и высоких температур окружающей среды. В связи с этим возрастают требования к обсадным колоннам с точки зрения их

прочности и герметичности. Эти требования определяют две основные задачи в усовершенствовании обсадных колонн: повышение прочности резьбовых соединений, повышение герметичности соединений обсадных труб.

Механическая прочность обсадных труб по телу и в резьбовом соединении характеризуется страгивающей нагрузкой, критическим давлением смятия, критическим сопротивлением трубы внутреннему давлению.

Трубы, рекомендуемые для эксплуатационной колонны (L-80), характеризуются минимальными прочностными свойствами по сравнению с другими трубами, информация о которых приведена в "Справочнике". Расчет обсадных колонн выполнен в соответствии с "Инструкцией по расчёту обсадных колонн..", 1997 г. Колонны составляются из труб стандарта АНИ.