Составные элементы обсадной колонны и ее назначение.
Промежуточная обсадная колонна предназначена для
крепления и изоляции вышележащих зон, несовместимых по условиям бурения с
нижележащими зонами для предотвращения осложнений и аварий при бурении
последующих интервалов.
Обсадную колонну собирают из обсадных труб либо одного номинального размера
(одноразмерная колонна), либо двух номинальных размеров (комбинированная
колонна). Трубы подбирают в секции в соответствии с запроектированной
конструкцией обсадной колонны.
Для облегчения спуска обсадной колонны
и качественного ее цементирования по выбранной технологии в состав колонны
вводят дополнительные элементы: башмак, обратный клапан, заливочный патрубок,
упорное кольцо, заливочную муфту, трубные пакеры, центраторы (фонари), скребки.
Башмак обсадной колонны навинчивают на нижний конец первой (снизу) обсадной
трубы и закрепляют сваркой. Он служит для предохранения нижнего торца обсадной
колонны от смятия и для ее направления по стволу скважины в процессе спуска.
Обратный клапан устанавливают в нижней части обсадной колонны на одну-две трубы выше
башмака. Имеются конструкции колонных башмаков, включающие обратный клапан.
Обратный клапан служит для перекрытия пути поступления жидкости внутрь обсадной
колонны.
В
зависимости от конструктивных особенностей обратные клапаны могут выполнять
дополнительные функции: дифференциальный клапан при спуске колонны допускает
регулируемое частичное заполнение обсадной колонны жидкостью, обратные клапаны
типа ЦКОД допускают постоянное заполнение колонны и срабатывают после введения
дополнительного запорного элемента (шарика) и т. п.
Выбор конструкции клапана зависит от конкретных условий в скважине, и,
прежде всего от опасности проявлений и наличия зон поглощения.
Заливочный патрубок устанавливают непосредственно над башмаком (ниже
обратного клапана). Он представляет собой отрезок трубы длиной около 1,5 м с
отверстиями, расположенными по винтовой линии. Они соединяют затрубное
пространство с внутренним объемом обсадной колонны. Заливочный патрубок
применяют для подачи цементного раствора в затрубное пространство при
цементировании обсадной колонны.
Упорное кольцо (кольцо «стоп») устанавливают в обсадной колонне на 20 - 30 м выше
башмака. Оно имеет суженный внутренний диаметр и служит для задерживания
цементировочных пробок.
Заливочной муфтой обсадная колонна оснащается в том случае, если
предусматривается ступенчатое цементирование. Она позволяет открыть в нужный
момент каналы для подачи цементного раствора в затрубное пространство, а затем
вновь их перекрыть. Место установки муфты определяется заранее по протяженности
интервалов цементирования.
Трубный пакер вводят в оснащение обсадной колонны для
создания надежной изоляции отдельных интервалов в затрубном пространстве. Пакер
устанавливают в местах залегания устойчивых непроницаемых горных пород. В
большинстве конструкций пакеров надежная изоляция достигается деформированием
эластичного элемента, надетого на корпус, и плотным его смыканием со стенками
ствола скважины. По способу перевода в рабочее состояние трубные пакеры
подразделяются на гидравлические и механические. В гидравлическом пакере под
уплотнительный элемент поступает жидкость, вызывая его деформацию в поперечном
размере. В механическом пакере эластичный элемент деформируется за счет
разгрузки на него части веса самой обсадной колонны.
Центраторы
(«фонари») устанавливают на обсадной колонне для поддержания соосности ствола
скважины и спущенной обсадной колонны и создания благоприятных условий для
равномерного распределения цементного раствора по кольцевому зазору. Центраторы
также способствуют снижению сил трения при спуске колонны и более полному
замещению цементным раствором жидкости, находившейся в затрубном пространстве.
Как правило, применяют пружинные центраторы, при использовании которых
центрирование колонны в стволе скважины осуществляют с помощью пружинных
арочных планок, концы которых закреплены на кольцах-обоймах.
Скребки
устанавливают на обсадной колонне для удаления глинистой корки со стенок
скважины и повышения надежности сцепления цементного камня со стенками ствола
скважины. Известны две разновидности конструкции скребков - круговые и
прямолинейные.