Выбор конструкции скважины

Под конструкцией скважины подразумевается число, диаметр обсадных колонн и толщина их стенок, глубины их спуска и диаметр долот для бурения под каждую обсадную колонну.

Конструкция скважины обусловлена целями бурения, геологическими условиями разбуриваемых горизонтов, глубиной скважины, техникой и способом бурения, эксплуатации и ремонта скважин.

Необходимо помнить, что стремление выбора больших диаметров обсадных колонн приводит к неоправданному увеличению мощности буровых лебедок, буровых насосов, ротора, забойных двигателей, а также к увеличению требуемой грузоподъемности вышек и талевых канатов. С другой стороны чрезмерное увлечение минимизацией диаметров обсадных колонн приводит к применению бурильных труб малого диаметра, которые (в глубоком бурении) имеют недостаточно высокие прочностные характеристики и создают большие гидравлические сопротивления при промывке скважин в процессе бурения. Малый диаметр эксплуатационной колонны затрудняет впоследствии эксплуатацию скважин.

Исходным параметром при проектировании конструкции скважины является диаметр эксплуатационной колонны, выбираемой в зависимости от назначения скважины, ожидаемого дебита нефти или газа и возможности опускания в скважину различного оборудования для выполнения геофизических и ремонтных работ, а также оборудования для механизированной добычи нефти.

Выбор диаметра долота для бурения под эксплуатационную колонну осуществляют в зависимости от диаметра муфты используемых обсадных труб.

D_д = D_м + ∆_к (1.1)

где D_д – диаметр долота; D_м – диаметр муфты обсадной трубы; ∆_к – диаметральный зазор между стенками скважины и муфтами обсадных труб.

Зазор между стенками скважины и диаметром муфты должен быть достаточным для беспрепятственного спуска обсадной колонны. Минимально допустимая разность диаметров между стенками скважины и муфтами обсадных труб приведена в табл.1.3.

Однако, накопленный за последние годы опыт бурения, свидетельствует о стремлении уменьшить зазор между стенками скважины и муфтами обсадных колонн. С целью уменьшения зазоров применяют безмуфтовые обсадные трубы и сварные колонны.

Следующим шагом является выбор диаметра промежуточной колонны, через которую должно проходить долото для бурения под эксплуатационную колонну.

d_н = D_д + ∆ + 2d (1.2)

где d_н – наружный диаметр промежуточной обсадной трубы, мм; ∆ - диаметральный зазор между внутренним диаметром обсадной трубы и долотом, мм; d - толщина стенки трубы, мм.

Таблица 1.4

Рекомендуемые соотношения диаметров долот и спускаемых обсадных колонн

Минимальный диаметр долота, мм	Диаметр, мм	Минимально допускаемый диаметральный зазор между муфтами и стенками скважин, мм
Обсадной колонны	Муфты обсадных труб
139,7	114,3	-	-
165,1	127,0 139,7	безмуфтовая	-
190,5	139,7 168,3	безмуфтовая	-
215,9	168,3 177,8
244,5	193,7 219,1	безмуфтовая	-
269,9	219,1 244,5	безмуфтовая	-
295,3	244,5
349,2	273,1 298,9
393,7	323,9 351,0
490,0	377,0 425,5

Величина диаметрального зазора ∆ должна быть не менее 4-6 мм и не более 10-20 мм. По полученному результату выбирают обсадную трубу, минимальный диаметр которой наиболее близко соответствует расчетному. Размеры долот и колонн для бурения и крепления верхних интервалов выбираются аналогично.

На рис. 1.1 приведена номограмма для выбора диаметров обсадных колонн и долот при разработке проектов на бурение нефтяных и газовых скважин [2].

На рис. 8.2 представлена схема конструкции скважины.

Рис. 1.1. Номограмма для выбора диаметров обсадных труб и долот:

обсадные трубы: а - гладкие безмуфтовые ОГ/м; б - с высокогерметичными соединениями ОТТГ (ГОСТ 632-80); в - безмуфтовые раструбные с высаженными концами ТБО-4; г - безмуфтовые с высадкой на одном конце ТБО (ГОСТ 632-80); д - с трапецеидальной резьбой ОТТМ (ГОСТ 632-80); е - с треугольной резьбой (ГОСТ 632-80); А - долота, проходящие через отверстие труб; Б - долота обеспечивающие зазор между стенкой скважины и резьбовым соединением труб; В - несовместимые долота и трубы.

Геометрические параметры обсадных труб приведены в табл. 1.5 и табл. 1.6.

Таблица 1.5

Технические характеристики труб с треугольной резьбой по ГОСТ 632-80

Труба	Муфта
D, мм±0,75	S, мм – 12,5	Масса 1 м, кг	Dм, мм±3	lм, мм±3	Масса 1 м, кг
	5,2 – 10,2	14,0 – 26,7		157; 177 (У)	3,7 4,1 (У)
	5,6 – 10,7	16,7 – 30,7	141,3	165; 196(У)	4,6; 5,7 (У)
	6,2 – 10,5	20,4 – 33,6	153,7	171; 203 (У)	5,2; 6,4 (У)
	6,5 – 10,7	22,3 – 35,7	166,0	177; 215 (У)	8,0; 9,7 (У)
	7,3 – 12,1	29,0 – 46,5	187,7	184; 222 (У)	9,1; 11,3
	6,7 – 14,2	35,1 – 71,5	244,5	196; 254 (У)	16,2; 21,6
	7,9 – 15,9	46,2 – 89,5	269,9	196; 266 (У)	17,9; 25,2 (У)
	7,1 – 16,5	46,5 – 104,5	298,5		20,7
	8,5 -14,8	60,5 – 103,5	323,9		22,5
	8,5 – 14,0	66,1 – 106,9	351,0		23,4
	9,0 – 12,0	75,9 – 100,3	376,0		29,0
	9,0 – 12,0	81,7 – 108,0	402,0		31,0
	10,0 – 12,0	102,7 – 122,5	451,0		37,5
Примечание. Длина труб L = 9500…13000 мм; допускается в партии труб длиной 8000…9500 мм – до 20% и длиной 5000…8000 мм – до 10%.

Трубы обсадные с конической резьбой трапецеидального профиля и коническими уплотнительными поясками типа ОПТ (ГОСТ 632 – 80), обеспечивают высокую герметичность соединения и предназначены для крепления скважин с пластовым давлением от 60 до 100 МПа. Резьбовая часть соединения труб ОТТТ соответствует соединению труб ОТТМ. Герметичность соединения обеспечивается коническими уплотнительными поясками, расположенными за резьбой со стороны меньших диаметров.

Таблица 1.6

Технические характеристики труб типа ОТТМ и ОТТГ

Труба	Муфта
D, мм±0,75	S, мм – 12,5	Масса 1 м, кг	Dм, мм±3	lм, мм±3	Масса 1 м, кг
	6,5	15,2			3,3
	6,5	16,6	117,0		3,3
	6,2 – 10,5	20,4 – 33,6	153,7		5,3
	6,5 – 10,7	22,3 – 35,7	166,0		7,9
	7,3 – 12,1	29,0 – 46,5	187,7		9,5
	6,7 – 14,2	40,2 – 71,5	244,5		18,0
	7,9 – 15,9	46,2 – 89,5	269,9		19,9
	9,5 – 14,8	67,9 – 103,5	323,9		24,1
	8,5 -14,0	61,1 – 106,9	351,0		25,1
Примечание. Длина труб L = 9500…13000 мм; допускается в партии труб длиной 8000…9500 мм – до 20 % и длиной 5000…8000 мм – до 10 %.