Материал: Проект зарезки второго ствола в нефтяной скважине Кудако-Киевского месторождения

Резьба на трубах и муфтах тщательно зачищается и промывается керосином. Вместе с трубами на буровую доставляется коническое башмачное направление с обратным клапаном. Внешний диаметр башмака не должен быть больше диаметра муфты обсадной трубы. Завинчивание обсадных труб должно производиться после смазки резьбы суриком.

Расширение скважины

До спуска эксплуатационной колонны ствол скважины для свободного пропуска ее должен быть расширен на всю глубину пробуренного второго ствола. Расширение должно производиться гидрорасширителем, а при его отсутствии - эксцентричным пикообразным долотом.

Расширение ствола скважины рекомендуется производить из такого расчета, чтобы ее диаметр был больше диаметра муфт колонны труб, подлежащей спуску, не менее чем на 15-20%

Расширение скважины надо производить равномерной и непрерывной подачей инструмента с тем, чтобы не иметь пропусков.

Подача инструмента должна производиться со скоростью 12-15 м/час при усиленной промывке. Нагрузка на долото допускается на 20-30% меньше, чем при процессе бурения. Расширение скважины гидрорасширителем производится следующим образом: гидрорасширитель следует пропустить ниже вскрытого окна в колонне на 2-3 м и включить насос. Подачу жидкости в скважину надо постепенно увеличивать и вращать инструмент на одном и том же месте в течение 15-20 минут.

За это время резцы расширителя принимают рабочее положение и вырабатывают место. Затем с осевой нагрузкой на 20-30% меньше, чем нагрузка при бурении, производят подачу долота. Резцы расширителя

расположены радиально, нижняя ступень их имеет меньший выход, нежели верхняя. Так, для 6" колонны нижняя ступень резцов имеет максимальный выход 160 мм, а вторая, верхняя ступень 175 мм. Таким образом, второй ствол, пробуренный шарошечным долотом диаметром 140 мм, расширяется до 17.5 мм, т. с. зазор увеличивается по 17-18 мм на сторону.

При снятии давления под действием силы пружины поршень перемещается вверх и резцы принимают нерабочее положение, т. е. утепляются в нишах корпуса гидрорасширителя.

Конструкция низа колонны

Для обеспечения свободного пропуска колонны через окно и для дальнейшего спуска ее в пробуренный ствол на нижний конец первой обсадной трубы навинчивается коническое башмачное направление с обратным тарельчатым клапаном и упорным кольцом. Упорное кольцо при спуске не сплошной колонны (хвостовика) не устанавливается. Обратный клапан предназначается для уменьшения нагрузок на вышку и талевую систему и обеспечивает непрерывное движение в затрубном пространстве жидкости, вытесняемой трубами из скважины при их спуске.

Обратный клапан препятствует обратному поступлению в трубы цементного раствора из затрубного пространства после окончания продавки, а также после отсоединения переводника от хвостовика.

Спуск обсадной колонны

Спуск колонны во второй пробуренный ствол скважины отличается от аналогичного процесса в вертикальной скважине тем, что при прохождении обсадных труб через окно в колонне, где происходит перегиб ствола скважины, в трубах будет возникать напряжение изгиба.

Спущенная обсадная колонна в новом стволе примет, примерно, такой же профиль, какой фактически имеет скважина. Напряжение изгиба обсадных труб будет пропорционально их наружному диаметру и степени искривления скважины.

При спуске колонны необходимо следить за показанием индикатора веса. В случае понижения нагрузке на крюке, что видно по индикатору веса, следует скважину промыть до восстановления нормальной величины нагрузки и после этого продолжать спуск колонны. Первая, нижняя труба колонны обязательно должна пропускаться через окно с промывкой. Промывку скважины во время спуска колонны необходимо производить в интервалах, предусмотренных планом спуска. По приближении к забою скважины допуск каждой трубы производят с промывкой. Чем больше глубина и интервал выхода вторым стволом и чем меньше кольцевое пространство, тем чаще следуем производить спуск труб с промывкой. При нащупывании башмаком колонны забоя скважины нагрузка па башмак не должна превышать 3-5 делений по индикатору веса.

Цементировка колонны

В настоящее время в отечественной практике горизонтальный участок ствола скважины или ствол с большим углом отклонения от вертикали, как правило, оставляли не зацементированным. В лучшем случае его обсаживают колонной или хвостовиком с щелевидными фильтрами в интервале продуктивного пласта. Однако этот способ заканчивания скважин имеет ряд существенных недостатков.

. Прорыв газа или воды на любом участке горизонтального ствола скважины в интервале продуктивного пласта может привести к потере скважины в целом.

. Возникают труднопреодолимые проблемы при необходимости стимулирования скважины путем кислотной обработки или гидроразрыва продуктивного пласта.

3. Невозможным становится точное регулирование добычи или нагнетания жидкости в интервалах пласта, имеющих различную проницаемость.

По этой причине, хотя цементирование и перфорация более дорогие и могут загрязнить пласт и ограничить темп добычи (или нагнетания) в некоторых породах, преимущества его в борьбе с указанными выше проблемами перевешивают эти недостатки.

В первые десять лет практики цементирования горизонтальных и наклонно направленных скважин применялась обычная стандартная технологическая оснастка обсадных колонн. Однако оказалось, что она не обеспечивает нормальной работы в условиях, когда сама оснастка находится в наклонном положении, либо когда ствол скважины в наклонном или горизонтальном положении отличается от вертикального ствола наличием желобных выработок либо зашламленностью нижней его части.

Оказалось, что обратные клапаны с неподпружиненным шаровым затвором перестали надежно закрываться, а в случае, когда шаровой затвор подпружинен, шары размываются при промежуточных промывках и не перекрывают затвор.

Поэтому в зарубежной практике пошли путем усложнения конструкции клапанов.

У нас обратные дроссельные клапаны остались с шаровыми затворами, но дроссели, расположенные ниже шаровых затворов, были усовершенствованы и обеспечивали заполнение спускаемой обсадной колонны жидкостью из скважины на 95 % ее длины, не допуская при этом сифона - перелива жидкости из колонны на устье скважины.

Испытания в промысловых условиях показали, что в сравнении с клапанами типа ЦКОДМ этот клапан надежно работает в наклонном и горизонтальном положениях.

При этом шар не имеет заметного износа при циркуляции через клапан абразивного бурового раствора в течение 30 ч при расходе до 60 л/с.

Идеальным центратором является жесткий спиральный центратор, наружный диаметр которого, меньше диаметра ребер стабилизатора, применявшего при бурении скважин.

При цементировании обычных вертикальных или наклонных скважин рекомендовано применение нижних разделительных пробок для предупреждения образования смеси тампонажного раствора с буферной жидкостью при движении их внутри колонны. При этом устраняется также опасность загрязнения наиболее ответственной последней порции тампонажного раствора буровым, прилипшим к внутренней поверхности обсадной колонны в виде пленки, снимаемой со стенки манжетами продавочной пробки. По этой причине предусматривают оставлять в колонне цементный стакан до 20 м между башмаком колонны и кольцом "стоп". При цементировании горизонтальных скважин комплектное применение продавочных и нижних пробок становится обязательным, так как наличие цементного стакана внутри колонны в пределах продуктивного пласта вообще недопустимо по экономическим соображениям.

В НПО "Бурение" разработан и подготовлен к серийному производству комплект разделительных пробок, типа КРПФ который, включает, кроме верхней разделительной пробки / и нижней II, еще и специальное кольцо "стоп" - III. От зарубежных наш комплект пробок выгодно отличается наличием фиксаторов 7, позволяющих фиксировать пробки между собой, а комплект в целом - на кольце "стоп", тем самым, подстраховывая функцию обратного клапана

2.5 Оборудование для цементирования

К оборудованию, необходимому для цементирования скважин, относятся: цементировочные агрегаты, цементно-смесительные машины, цементировочная головка, заливочные пробки и другое мелкое оборудование (краны высокого давления, устройства для распределения раствора, гибкие металлические шланги и т. п.).

Цементировочные агрегаты. При помощи цементировочного агрегата производят затворение цемента (если не используется цементно-смесительная машина), закачивают цементный раствор в скважину, продавливают цементный раствор в затрубное пространство. Кроме того, цементировочные агрегаты используются и для других работ (установка цементных мостов, нефтяных ванн, испытание колонн на герметичность и др.).

С учетом характера работ цементировочные агрегаты изготовляют передвижными с монтажом всего необходимого оборудования на грузовой автомашине. На открытой платформе автомашины смонтированы: поршневой насос высокого давления для прокачки цементного раствора; замерные баки, при помощи которых определяют количество жидкости, закачиваемой в колонну для продавки цементного раствора; двигатель для привода насоса.

Для цементирования обсадных колонн в основном применяют цементировочные агрегаты следующих типов: ЦА-320М, ЗЦА-400, ЗЦА-400А и др. (ЦА - цементировочный агрегат, цифры 320 и 400 соответственно 32 и 40 МПа - максимальное давление, развиваемое насосами этих цементировочных агрегатов).

Для централизованной обвязки цементировочных агрегатов с устьем скважины применяют блок манифольдов. Он состоит из коллектора высокого давления для соединения ЦА с устьем скважины и коллектора низкого давления для распределения воды и продавочной жидкости, подаваемой к ЦА. Блок манифольдов, как правило, оборудован грузоподъемным устройством.

Цементно-смесительные машины. Цементирование осуществляется при помощи цементно-смесительных машин. Применяются различные типы цементно-смесительных машин: СМ-10, 2СМН-20, СПМ-20 др. В данном случае цифры 10, 20 и т. п. обозначают количество цемента (в т), которое возможно поместить, в бункер смесительной машины.

Цементировочные головки предназначены для промывки скважины и проведения цементирования. Спущенная обсадная колонна оборудуется специальной цементировочной головкой, к которой присоединяются нагнетательные трубопроводы (манифольды) от цементировочных агрегатов.

В настоящее время применяются цементировочные головки ЦГЗ, ГЦК, ГЦ 5-150, СНПУ, 2ГУЦ-400 и др. Так как в конструктивном отношении все перечисленные головки имеют сходство, то рассмотрим в качестве примера одну из них. На рис. 160 показана головка устьевая цементировочная 2ГУЦ-400, предназначенная для обвязки устья при цементировании скважин и рассчитанная на максимальное давление 40 МПа.

При двухступенчатом цементировании используются специальные цементировочные пробки.

.6 Технологический расчет

Параметры скважины:

Глубина спуска промежуточной колонны - 2500м

Наружный диаметр обсадных труб - 245мм

Внутренний диаметр обсадных труб - 226мм

Средний внутренний диаметр колонны - 226мм

Диаметр скважины с учетом уширения - 324мм

Удельный вес промывочного раствора - 14 кн/м³

Удельный вес продавочного раствора - 14 кн/м³

Удельный вес цемента - 31.7 кн/м³

Температура у башмака колонны - 308 С^о

Водоцементное соотношение - 0.45

Площадь сечения кольцевого пространства- 0.035 м²

Площадь поперечного сечения труб - 0.04 м²

Для производства работ по зарезке и бурению второго ствола применяются стационарные и передвижные подъемные механизмы.

Известно, что при прочих ремонтных работах, с целью восстановления скважины, путем зарезки и бурения второго ствола, время, затрачиваемое на спускоподъемные операции, составляет 40-50% от общего баланса, так как и подготовительные работы и собственно бурение с первых же дней начинается с глубин, возможно максимальных (с использованием старого ствола). Указанное обстоятельство приводит к необходимости всемерно сократить время на спускоподъемные операции, чего можно достигнуть подбором кинематической схемы передачи от двигателя к подъемнику, предусматривающей максимальное использование мощности установленного оборудования.

Грузоподъемность лебедки определяется по формуле:

 (2.6.1)

Где Q- грузоподъемность лебедки, кг

N - мощность двигателя грузоподъемного механизма, л.с

η - к.п.д установки передаточного механизма, лебедки и талевой системы

V_max-максимальная линейная скорость подъема крюка м/с

k_n- коэффициент допускаемой кратковременной перегрузки двигателя.

Поскольку максимальная линейная скорость подъема крюка равна

 (2.6.2)

то, подставляя значение Vmax в формулу (1), получим следующую формулу:

Где - максимальный диаметр барабана, м;

K - число струн оснастки талевого механизма;

n - число оборотов барабана, мин.

Величина k_n для электромоторов принята равной 1,3.

Из этого следует что

Q=45, 546 т

Роторы

При производстве работ по зарезке и бурению второго ствола применяются роторы.

Расчет числа оборотов стола ротора производится в следующей последовательности. Возьмем лебедку ЛМЗ с числом оборотов мотора 730 и ротор У 7-520.

Число оборотов стола ротора определим по следующей формуле

где п_p число, оборотов вала редуктора- 243

 - число зубьев сменного колеса редуктора-11;

 -число зубьев колеса трансмиссионного вала лебедки-24;

z - число зубьев колеса для вращения вала ротора-27 ;

 - число зубьев колеса вала ротора-11;

 - число зубьев ведущей шестерни ротора-58;

число зубьев ведомой шестерни ротора - 58;

n - число оборотов ротора.

Подставляя числовые значения, получим

=85 об/мин

Грязевые насосы

Для бурения второго ствола работники капитального ремонта скважин пользуются теми же насосами, что и буровики.

Грязевой насос подбирается по формуле

 м³/сек (2.6.5)