Крепление скважин

В настоящее время нефть – практически незаменимый компонент, на основе которого производится множество продуктов, необходимых для жизни человека. Не зря нефть наряду с углем называют еще и «черным золотом».

Добыча нефти представляет собой очень сложный и трудоемкий процесс, требующий огромных усилий, знаний, опыта, а также техники. Глубина залежей нефти колеблется от нескольких метров до  5-6 километров. Как правило, перед началом добычи нефти, осуществляются ее поиски, разведка, и только потом сама разработка месторождений. Бурение скважин является неотъемлемой частью каждого этапа работы по выявлению и добычи нефти. Вид работ определяет тип скважины, которые классифицируются на:

1. Опорные;
2. Параметрические;
3. Структурные;
4. Поисковые;
5. Разведочные;
6. Эксплуатационные;
7. Нагнетательные;
8. Наблюдательные

Поговори об эксплуатационных скважинах, с помощью которых, собственно, и происходит добыча нефти.

Для того, чтобы обеспечить правильную работу скважины, следует соблюдать множество правил во время ее формирования, начиная от проектировки и заканчивая креплением ствола скважины.

Крепление скважин при бурении

Крепление скважин является одним из наиболее важных процессов во время нефтедобычи, поскольку оно влияет на:

1. Работоспособность скважины;
2. Сроки работы скважины;
3. Прочность и герметичность канала, по которому будет поступать добываемый продукт от горизонта к дневной поверхности;
4. Защиту эксплуатационного канала от коррозии;
5. Прочность стенок скважины в местах, где породы недостаточно устойчивые;
6. Герметичность разделения всех проницаемых горизонтов друг от друга.

Крепление нефтяных скважин предполагает использование специальных колонн или же пакеров. Использование колонн является наиболее популярным способом, который позволяет сделать скважину прочной, долговечной, а также разобщить проницаемые горизонты. Такие колонны составляются из специальных труб, называемых обсадными.

Крепление скважин трубами

Обсадные трубы – это специальные трубы, изготавливаемые в промышленности с четкой целью ее применения, которая заключается в предотвращении обвалов недостаточно устойчивых пород в стенках разных скважин.

Итак, для того, чтобы закрепить скважину с помощью колонн, в скважину погружаются обсадные трубы, после чего цементируется затрубное пространство.

Благодаря наличию в скважине обсадных труб, скважина полностью защищена от сложных напряжений, а именно:

1. Внешнего давления, которое образуют горные породы;
2. Внутреннего давления, возникающего в результате течения по трубам рабочих агентов;
3. Продольного растяжения;
4. Изгиба, который может возникнуть под собственным весом;
5. Температурного удлинения, вероятность появления которого в некоторых случаях очень высока.

Все это испытывают именно трубы, тем самым, защищая скважину и обеспечивая ее целостность.

В настоящее время существует множество видов обсадных труб, которые отличаются между собой материалом изготовления, диаметром, длиной, способом соединения и т.д. Такое количество труб обусловлено их применением разных скважинах, с определенными целями эксплуатации. Однако, для нефтяных скважин необходимы очень прочные и долговечные трубы. Такие трубы производятся цельнотянутыми или цельнокатными. А соединяются они посредством муфт или сваркой. Длина обсадных труб колеблется в диапазоне от 6 до 13 метров.

Перед тем, как обсадные трубы будут погружены внутрь скважины, с применением каверномера устанавливается внутренний диаметр скважины, а также производится расчет объема цементного раствора, необходимого для цементации затрубного пространства.

Этот процесс является обязательным, так как именно благодаря качеству цементного раствора и его заливки будет определен успех в добыче полезного ископаемого. Ведь цементный раствор не только обеспечивает полную герметичность скважины, но и является отличной защитой труб от воздействия на них агрессивных сред, таких как соляные растворы и подземные воды. Когда процесс крепления скважины трубами полностью завершен, скважину оставляют «отдохнуть» на время от 16 до 24 часов. Это делается для того, чтобы цемент полностью застыл. Однако, скоростью застывания раствора можно управлять, применяя различные химические вещества. Так, время застывания можно либо увеличить, либо уменьшить.

Также очень важным моментом является тот факт, что во время приготовления цементного раствора для крепления скважин трубами не используется пресная вода. Это связано с тем, что цемент на пресной воде не обеспечивает надлежащей герметизации скважины в силу образования рыхлого пограничного слоя. Причиной образования такого слоя является взаимодействие избытка пресной воды в растворе с породами. Гораздо более высокое качество взаимодействия цемента с глиной, например, обеспечивается насыщенным водным раствором соли.

Во время крепления ствола скважины с помощью труб, используется достаточно концентрированный раствор поваренной соли с целью промывки скважин перед цементацией, а также во время продавки цемента. В последнем случае, для правильного распределения цемента в затрубном пространстве, скорость подаваемого насыщенного раствора соли должна составлять минимум 1,2 м/сек.

Скважина перед началом эксплуатации. Испытание

Крепление ствола скважины считается завершенным только после испытания скважины, которое предполагает проведение двух этапов.

Проведение первого этапа осуществляется сразу после застывания цементного раствора. Если скважина не глубокая, то испытание колонны происходит под давлением в 2-3 раза большем, чем давление, которое имеет рабочий агент непосредственно во время разработки. Проверка на прочность глубоких скважин осуществляется при давлении 600-1000 МПа.

Второй этап испытания нефтяных скважин в трубе и под колонной обсадных труб после того, как цементный башмак разбурен. В данном случае для испытания оптимальным давлением является такое, которое равно двойному давлению рабочего агента.  

Проведение всех нужных испытаний позволяет вовремя определить наличие или отсутствие повреждений и всяческих неисправностей, которые бы могли навредить скважине, и вовремя их ликвидировать.

Таким образом, скважина, образованная с учетом всех тонкостей, является долговечным и прочным инструментом для добычи нефти.