Лекция 11. Технологическая оснастка обсадных колонн

Спуск обсадных колонн, секций и потайных колонн, как и проведение технологической операции, осуществляют с помощью специальных приспособлений и устройств, объединяющихся под общим названием элементов технологической оснастки. Сюда входят:

1 Направляющие пробки - применяются при спуске обсадных колонн и хвостовиков для обеспечения нормального их движения по открытому стволу скважины или внутри предыдущей колонны. Их часто изготавливают из обсадной трубы, одному из концов которой придается конусная или сферическая форма. Насадка бывает либо чугунной, либо бетонной марки 250-300.

2. Упорные стоп - кольца - предназначены для установки цементировочной пробки. Изготовляются в большинстве случаев из чугуна, в виде кольца толщиной 10-20мм. Для преждевременного определения места посадки пробки на стоп - кольцо иногда несколько выше ставят ложные опорные кольца, представляющие собой кольца на срезаемых штифтах. Иногда стоп - кольцо выполняется заодно с обратными клапанами. Во ВНИИБТ разработано устройство для оборудования днища колонны, позволяющее определять момент прекращения продавки тампонажного раствора и предотвращающие столкновения пробки с ограничителем движения. Устройство служит
стоп - кольцом.

3. Обратные клапана - предназначены для предотвращения перелива жидкости обратно в колонну и облегчения массы колонны. Существуют множество их конструкций, отличающихся расположением тарелок и наличием уплотнений.

Во ВНИИБТ разработано дифференциальное устройство, служащее для заполнения колонны во время спуска и одновременно выполняющие функцию обратного клапана. В АзНИПИнефть разработаны диафрагменные клапаны с продавливанием шара при давлении 1,5 - 2 МПа. Обратное движение возможно лишь при давлении 22,5 - 24 МПа. Колонну спускают без шара, который бросают в нее после цементирования.

4 Заливочные муфты - предназначены для ступенчатого цементирования скважин с большой высотой подъема цементного растворазаколонной. Цементировочные муфты по способу герметизации делятся на два типа: с использованием металлической втулки и использованием цементного камня. Первые более надежны, вторые - просты в изготовлении.

5 Центраторы - в настоящее время известно большое количество конструкций и типоразмеров центраторов. Они предназначены для обеспечения концентричного положения обсадной колонны при ее спуске и последующем цементировании.

Центраторы делятся на пружинные и жесткие. Центрирующим элементом в пружинных центраторах служат пружины-арки, в - жестких ребра с различной формой сечения. По конструктивному решению пружинные центраторы разделяются на два вида: разъемные и неразъемные. Основное различие между ними в способе установки.

6. Скребки - предназначены для очистки стенок скважины от глинистой корки. Известны два вида скребков - радиальные и гребенчатые. Если первые охватывают трубу по периметру, то вторые монтируются вдоль колонны по винтовой линии. Очистка глинистой корки производится либо при возвратно-поступательном, либо при вращательном движениях обсадной колонны. Размер усов скребка больше расстояния от поверхности трубы до стенки скважины. Скребки устанавливают на колонну вместе с центратором.

7. Турбулизаторы - предназначены для создания турбулентного потока жидкости в кольцевом пространстве для лучшего вытеснения глинистого раствора цементным. Турбулизатор состоит из цилиндрического корпуса, упругих лопастей и клина, скрученного вдоль собственной оси. Корпус турбулизатора представляет собой кольцо. В корпусе прорезаны пазы с углом наклона 35°, резиновые лопасти армированы двумя слоями кордной ткани и крепятся к корпусу металлическими накладками на точечной сварке.

8. Резьбовые разъединители, применяемые при спуске потайных колонн и секций сплошных обсадных колонн. При разработке новых конструкций глубоких скважин намечается рост объема крепления скважин потайными колоннами и сплошными обсадными колоннами, спускаемыми секциями. В настоящее время разработаны и применяются различные конструкции резьбовых разъединителей. Эти устройства отличаются друг от друга принципом действия, а также конструктивными исполнениями отдельных узлов и деталей.

Разъединитель конструкции Грознефти состоит из ниппеля, муфты, пакера, пакерной трубы и тампонажной разделительной пробки. Пакерная труба соединяется резьбой с ниппелем и стопорится шпилькой для предупреждения отвинчивания при сборке, а также при отсоединении бурильных труб от обсадных.

Муфта и ниппель разъединителя соединены между собой левой резьбой. В верхней части ниппель имеет два отверстия для выравнивания давлений в зонах под пакером и над ним, т.к. большая разность давлений будет препятствовать отвинчиванию. Нижняя часть пакерной трубы соединена специальным переводником, на котором собирают пакерное устройство с разделительной тампонажной пробкой, подвешеннойна трех шпильках. В чугунном сердечнике пробки сделаны два отверстия диаметром по 15 мм для сообщения между пространством над пробкой и ниже нее, для выравнивания давлений в этой системе. Все устройство в собранном виде подвергают гидравлическому испытанию на герметичность. После спуска потайной колонны на забой, скважину промывают вращением вправо бурильной трубы с ниппелем разъединителя, отсоединяют от потайной колонны и вместе с пакером поднимают на 3-4 м. для проведения цементировочных работ. Для облегчения развинчивания ниппеля и муфты, между их торцами проложены антифрикционные кольца 4 из латуни.

Разъединители такого типа не дают возможности осуществить подвеску колонн в период ОЗЦ, т.е. колонну в период ОЗЦ оставляют в разгруженном состоянии, в результате чего колонна может потерять устойчивость и деформироваться в интервале нахождения каверны.

Подвеску колонн в этом случае осуществляют при помощи различных устройств, которые отличаются друг от друга способом подвески труб, принципом действия устройства и его конструктивными особенностями. Наиболее распространенной является подвеска хвостовиков на цементном камне. При этом обеспечивается цементирование потайных колонн на всю длину, а также удаление при прямой или обратной промывке цементного раствора, поднятого выше верхнего конца колонны для предупреждения прихвата бурильных труб.

В этом устройстве промывочные боковые отверстия располагаются в извлекаемой части разъединителя, и оставляемая потайная колонна в верхней части не имеет окон. В ниппеле сделаны три канавки для выравнивания давления в зоне левой резьбы. Нижняя часть ниппеля соединяется специальным переводником, к которому подвешивается на трех шпильках нижняя часть тампонажной пробки.

Для потайных колонн малого диаметра, где не применяются разделительные тампонажные пробки, нижняя часть ниппеля оборудуется обратным клапаном или кольцом-ограничителем. Внутри ниппеля вмонтирована втулка, закрепленная шпильками, которая перекрывает боковые промывочные отверстия. Втулка снабжена уплотнительными кольцами для создания герметичности.

Спуск колонны при помощи таких разъединителей и их цементирование осуществляется обычным способом. Только к концу закачки продавочной жидкости, в бурильные трубы бросают шар с таким расчетом, чтобы по окончании закачки он закрыл отверстия втулки. В результате этого давление в бурильных трубах повышается, что приводит к. срезу шпилек. Втулка перемешается вниз и открывает боковые отверстия в корпусе, через которые скважина периодически промывается в течении всего периода ОЗЦ. По окончании ОЗЦ бурильные трубы отвинчивают в левом переводнике и извлекают из скважины вместе с шаром, корпусом, втулкой и патрубком.

9. Цементировочная головка - предназначена для цементирования скважин с расхаживанием колонн и позволяет производить продавку цементного раствора буровыми насосами. Она состоит из переводника, имеющего резьбу для соединения с рабочей трубой, патрубка, корпуса, в котором устанавливается разъединительная пробка, удерживаемая стопорными винтами. Нижняя часть корпуса оканчивается резьбой для соединения с обсадной колонной, верхняя часть закрыта стаканом, имеющим уплотнительные резиновые кольца. К верхнему торцу стакана приварена крестовина, в которую вставлена втулка. Втулка служит направлением для штока, оканчивающегося тарелкой. Последняя поджимается пружиной к конусной расточке переводника и выполняет роль обратного клапана.

Головка имеет байпасные линии, линию для выталкивания разделительной пробки и отвод для соединения с цементировочным агрегатом.

10. Цементировочные пробки - применяют для разделения бурового раствора и продавочной жидкости от тампонажного раствора при транспортировании их по трубам в скважине и получения сигнала об окончании тампонажного раствора.

Большое распространение получили резиновые цементировочные пробки. Для исключения продавливания ее через стоп - кольцо в нижней ее части загуммировано металлическое кольцо. Для удержания и герметизации пробки при посадке ее на стоп - кольцо в нижнюю часть устанавливают якоря и уплотнительные элементы.

Чтобы предупредить обратные перетоки цементного раствора во внутрь хвостовики или секции, спускаемых без обратного клапана, применяют разделительные пробки, не позволяющие пробке перемещаться вверх от
стоп - кольца.