Заканчивание скважин: подвески хвостовиков
В скважинном бурении, хвостовиком называют разновидность обсадной колонны с потайным способом установки. В частности, данный элемент монтируется в предыдущей обсадной колоне, заходя внахлёст на расстояние 20-50 метров. Фиксируется хвостовик специальной системой крепления, которая называется подвеской.
Технология установки предусматривает возможность цементирования хвостовика, но это не является обязательным условием: способ монтажа напрямую зависит от прочности породы разрабатываемого пласта.
Преимущества хвостовиков
При заканчивании скважины хвостовиком, решаются такие задачи:
Имеются у хвостовиков и некоторые недостатки. Сюда можно отнести возможную негерметичность подвески, проблемы с первичным цементированием если между скважиной и хвостовиком остаются небольшие кольцевые зазоры.
Устройство хвостовиков
Конструкцию подвески можно рассмотреть на примере гидромеханической модели, которая используется для установки тяжёлых хвостовиков марки ПХГМЦ.Т. Такая подвеска может взаимодействовать с пакерами ПГМЦ или стоп-патрубками. Подвеска не предназначена для двухступенчатого цементирования.
Конструкция подвески включает 5 независимых узлов, гидравлического или механического действия:
Устанавливается подвеска на последнюю трубу хвостовика и размещается внутри обсадной колонны на заданной глубине. Конструкция предусматривает защиту от преждевременного срабатывания в процессе цементирования.
Разновидности подвесок
Колонну с установленным хвостовиком используют в качестве эксплуатационной, поэтому основным критерием при выборе подвески является способность противодействия сминающему давлению. В настоящее время, используются несколько различных способов установки хвостовиков: цементируемый, на клиньях и на опорной поверхности. Для каждого из перечисленных вариантов применяется свой тип подвески.
В общих чертах, подвески делятся на 3 группы:
Здесь приведена классификация по принципу действия механизма установки, которая считается основной. Однако у подвесок имеются и другие отличительные особенности конструкции. Например:
При выборе подвески хвостовика в зависимости от способа установки, необходимо учитывать ряд моментов.
Для подвесок, используемых для установки хвостовика на клиньях характерна высокая вероятность ложных срабатываний. Устройства для монтажа на опорной поверхности требовательны к точности: если хвостовик не дойдёт до заданной глубины, подвеска не сработает.
ОБСАДНАЯ КОЛОННА И ХВОСТОВИК
Во время бурения скважины возникает необходимость защиты вскрытых пластов стальными трубами. Для этого есть несколько причин: защита от обрушения стенок скважины, защита ранее вскрытых интервалов и изоляция пластов друг от друга. Такие защитные трубы называются обсадными колоннами и хвостовиками. Обсадной называется колонна, начинающаяся на устье скважины и спущенная в нее на достаточную глубину. Термин хвостовик обозначает колонну труб, верхний конец которой не выходит на поверхность, но спущен на глубину и соединен внахлест с нижним концом обсадной колонны или другого хвостовика. Обсадная колонна и хвостовик могут цементироваться полностью или частично.
Обсадная колонна. В скважине могут быть две, три и более колонны обсадных труб, трубы меньшего диаметры спускаются в трубы большего диаметра, причем трубы меньшего диаметра спускаются на большую глубину. Колонна-кондуктор спускается в скважину с последующим цементированием для защиты водоносных горизонтов и для предотвращения фильтрации бурового раствора в залегающих близко от поверхности песчаниках и гравийных пластах. Глубина спуска кондуктора – около 2 000 футов. Затем спускается так называемая «промежуточная» или «техническая» колонна. Техническая колонна спускается и цементируется для защиты вскрытых пластов и колонны кондуктора от гидростатического давления, создаваемого тяжелым раствором. Ниже технической колонны может быть спущена еще одна колонна обсадных труб или хвостовик.
Хвостовик. По экономическим или техническим соображениям установка еще одной колонны от устья до забоя для защиты лишь небольшого открытого интервала в уже обсаженную скважину может не оправдаться, особенно с учетом сужения ствола скважины по мере приближения к забою. Поэтому в скважине устанавливают хвостовик, спускаемый до забоя и соединяющийся внахлест с обсадной колонной в интервале нескольких сот футов. Хвостовик крепится к обсадной колонне при помощи специального устройства, которое называется подвеской хвостовика. Хвостовик служит для защиты открытого интервала вблизи забоя скважины, в который зачастую входит вскрытый продуктивный пласт.
ЦЕМЕНТИРОВАНИЕ
После спуска в скважину обсадной колонны или хвостовика внутрь обсадной колонны или хвостовика быстро закачивают заранее приготовленный цементный раствор. Под давлением цементный раствор выходит из-под низа обсадной колонны и поднимается в затрубное пространство между трубой и стенками скважины. Вслед за цементом в скважину закачивается жидкость в объеме, достаточном для вытеснения почти всего цемента из обсадной колонны или хвостовика, с таким расчетом, чтобы небольшая часть цемента осталась на забое. После того как цемент затвердеет, часть цемента, оставшаяся в обсадной колонне или хвостовике, разбуривается и скважина углубляется еще на несколько футов ниже конца колонны. Затем обсадная колонна или хвостовик испытываются опрессовкой для определения максимального удельного веса раствора, который они способны выдержать. Если колонна не проходит испытание, проводится исправительное цементирование закачкой цемента под давлением. Если же испытание проходит успешно, бурение возобновляется.
ГЕОЛОГО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОНТРОЛЬ (ГАЗОВЫЙ КАРОТАЖ)
Имеются несколько методов, при помощи которых во время бурения выделяются геологические пласты по их типу и возрасту и ведется наблюдение за признаками нефти и газа. Одним из этих методов является газовый каротаж. Он заключается в исследовании литологических характеристик шлама и его флуоресцентных свойств, являющихся признаком нефтеносности. Присутствие углеводородов можно определить, анализируя газ, поступающий из скважины вместе с буровым раствором. Глубина, скорость проходки и иные параметры коррелируются с признаками нефти и изменениями литологических характеристик.
ОТБОР И АНАЛИЗ КЕРНА
Анализ керна является одним из наиболее информативных методов изучения коллектора. Керн – это часть породы, извлеченная из исследуемого пласта. Пластовой керн в виде цилиндрических отрезков длиной несколько футов извлекается специальным колонковым долотом, соединенным с колонковой трубой (керноотборником). Колонковое долото имеет внутри полый канал, по которому керн поступает в керноприемник. Боковой керн небольшой длины извлекается при помощи геофизического инструмента, спускаемого на кабеле. Отбор бокового керна производится после того, как скважина пробурена. Сперва керн изучается промысловым геологом на буровой, однако для более полного исследования керн направляют в лабораторию, где измеряют его пористость, проницаемость, глинистость, исследуют литологические свойства, признаки нефти и иные важные характеристики. Отбор керна – дорогостоящая операция, применяемая только при насущной необходимости получения наиболее полных, достоверных характеристик пласта.
ОПРОБОВАНИЕ СКВАЖИНЫ ПЛАСТОИСПЫТАТЕЛЕМ НА БУРИЛЬНЫХ ТРУБАХ (DST) И ПОИНТЕРВАЛЬНОЕ ОПРОБОВАНИЕ СКВАЖИНЫ (FIT)
Опробование скважины пластоиспытателем на бурильных трубах (DST, drill-stem testing) и поинтервальное опробование скважины (FIT, formation-interval testing) – два похожих метода, использующихся для непосредственного замера потенциального притока из пласта, отбора проб флюида из исследуемого интервала, измерения давления и температуры. Метод опробования скважины пластоиспытателем заключается во временной отработке пласта по колонне бурильных труб с установленным на конце колонны извлекаемым пакером (пластоиспытателем). Пакер изолирует затрубное пространство, а пластоиспытатель обеспечивает приток жидкости из исследуемого участка вскрытого пласта. Затем пластоиспытатель закрывается, пакер срывается, а колонна бурильных труб извлекается из скважины. Одновременно с испытанием отбирают пробу пластового флюида. Приборы, установленные на пластоиспытателе, записывают давление и температуру. Поинтервальный испытатель пластов (FIT) спускается не на бурильных трубах, а на кабеле, в рабочем положении поинтервальный испытатель прижат к стенке скважины. Во время испытаний отбирается проба пластового флюида, измеряется давление и температура. Затем пластоиспытатель вместе с пробой флюида под давлением поднимают из скважины. Проба под давлением помещается в другой контейнер и отправляется на анализ в лабораторию.
Конструкция скважины
Элементы, входящие в понятие конструкции скважины
Конструкция скважины зависит от целей, геологических условий, глубины, техники бурения, метода разработки месторождения и других факторов.
Определяется глубиной начального и конечного диаметра бурения, числом, Ø и длиной спущенных обсадных колонн, толщиной их стенок, Ø различных участков ствола, углом наклона скважины или отклонением ее от вертикали.
Интервал бурения – это часть траектории скважины, сооруженная с помощью долота одного диаметра и преимущественно с применением одной запроектированной технологии бурения.
Интервал цементирования – это интервал, в котором цементируется конкретная обсадная колонна.
Обсадные колонны могут цементироваться до устья (в основном, направление и кондуктор) и «внахлест» с предыдущей (обычно, технические и эксплуатационные).
Для нефтяных скважин величина перекрытия предыдущей колонны – 150 м, для газовых скважин – 500 м.
Обсадные колонны разведочных скважин цементируются обычно на всю длину.
Устье скважины – верхняя, приповерхностная, часть скважины.
Забой скважины – самая нижняя часть скважины, «дно».
Стенки скважины – боковая часть цилиндрической основы скважины.
Продуктивный горизонт – пласт в разрезе, в котором находятся природные ресурсы.
Зона перфорации – часть обсадной колонны в интервале продуктивного пласта, в которой делаются отверстия для эксплуатации.
Легко ли добыть нефть. Устройство нефтяной скважины. Часть 1.
В этой статье я хочу вкратце написать про устройство нефтяной скважины. Про это я уже упоминал в предыдущих статьях, но не было цельного изложения.
При проектировании конструкции нефтяной скважины исходят из следующих основных требований:
• конструкция скважины должна обеспечивать свободный доступ к забою глубинного оборудования и геофизических приборов;
• конструкция скважины должна предотвращать обрушение стенок скважины;
• конструкция скважины должна обеспечивать надежное разобщение всех пластов друг от друга, то есть она должна предотвращать перетекание флюидов (пластовое содержимое, нефть, газ, вода) из одного пласта в другой;
• кроме того, она должна обеспечивать возможность герметизации устья скважины при необходимости.
Бурят скважину с помощью буровых установок. Для этого на буровую трубу устанавливают породоразрушающий инструмент (долото), его вращают вместе с трубой с помощью ротора или системы верхнего привода. Либо с помощью турбины, которая также закреплена на трубе. Выбуренная порода (шлам), вымывается на поверхность глинистым раствором, который закачивают мощными насосами.
При этом скважина имеет ступенчатую конструкцию, и ее диаметр уменьшается от устья к забою. После бурения каждой ступени в скважину спускают трубу определенного диаметра для закрепления стен скважины. После пространство между стенками трубы и горной породой цементируют.
Первая труба, самого большого диаметра, например 324 мм называется направление. Она нужна для защиты устья и верхнего слоя почвы от размывания.
Затем идет колонна еще меньшего диаметра, которая заходит в нефтеносный пласт. Она называется эксплуатационной. Если скважина глубокая, то между кондуктором и колонной спускается еще промежуточная (техническая) колонна.
Обсадная труба. 168 мм
В зависимости от геологических и технологических условий, скважина может быть пробурена различным образом:
Вертикальная скважина – это скважина, у которой угол отклонения ствола от вертикали не превышает 5°.
Если угол отклонения от вертикали больше 5°, то это уже наклонно-направленная скважина.
Горизонтальной скважиной (или горизонтальным стволом скважины) называют скважину, у которой угол отклонения ствола от вертикали составляет 80-90°. Но здесь есть один нюанс. Пласты не пролегают в недрах по идеальной горизонтали. Поэтому смысла бурить скважину под углом в 90% нет смысла, да и эксплуатировать ее труднее. Поэтому горизонтальной считается скважина, которая пробурена в азимутальном направлении пласта (внутри пласта по углу наклона пласта)
После того, как скважина пробурена и ее стенки зацементированы, на устье обсадные колонны обвязываются колонной головкой. Точнее сказать, что она устанавливается во время бурения и на ней устанавливают противовыбросовое оборудование. Она жестко соединяет в единую систему все обсадные колонны скважины, воспринимает усилия от их веса и передает всю нагрузку кондуктору. Она обеспечивает изоляцию и герметизацию межколонных пространств и одновременно доступ к ним для контроля состояния стволовой части скважины и выполнения необходимых технологических операций. Колонная головка служит пьедесталом для монтажа эксплуатационного оборудования, спущенного в скважину.
На верхний фланец катушки колонной головки монтируется фонтанная арматура. Она необходима для обвязки и герметизации устья, а также для:
• перекрытия добываемой нефти и газа и направления их в трубопровод;
• подвески колонны (подъемной) насосно-компрессорных труб;
• осуществления на скважине различных технологических процедур;
• регулирования и контроля работы скважины;
• монтажа глубинного насоса
Она состоит из двух частей – трубной головки (обвязки) и фонтанной елки. Бывает несколько типов фонтанных арматур, они делятся на тройниковые и крестовые, с кранами и задвижками, однорядные и двурядные (используются редко).
Верхняя часть колонной головки и трубная головка
Фонтанная елка тройникового типа
Планировал написать одну статью, но материала хватит на две. В следующей части рассмотрю подземное оборудование, типы скважин, может еще что вспомню.
PS. Вспомнил забавную историю. В одной из КРС-бригад был мастер, которого звали Фидан Андреевич (сам в ахуе, мама башкирка, папа русский). Инициалы были ФА, как аббревиатура фонтанной арматуры. Так в бригаде, да и везде его за глаза звали Фонтан Арматурыч. Куда поехал? Да к Фонтан Арматурычу
Наука | Научпоп
6.1K поста 68.8K подписчика
Правила сообщества
ВНИМАНИЕ! В связи с новой волной пандемии и шумом вокруг вакцинации агрессивные антивакцинаторы банятся без предупреждения, а их особенно мракобесные комментарии — скрываются.
Основные условия публикации
— Посты должны иметь отношение к науке, актуальным открытиям или жизни научного сообщества и содержать ссылки на авторитетный источник.
— Посты должны по возможности избегать кликбейта и броских фраз, вводящих в заблуждение.
— Научные статьи должны сопровождаться описанием исследования, доступным на популярном уровне. Слишком профессиональный материал может быть отклонён.
— Видеоматериалы должны иметь описание.
— Названия должны отражать суть исследования.
— Если пост содержит материал, оригинал которого написан или снят на иностранном языке, русская версия должна содержать все основные положения.
Не принимаются к публикации
— Точные или урезанные копии журнальных и газетных статей. Посты о последних достижениях науки должны содержать ваш разъясняющий комментарий или представлять обзоры нескольких статей.
— Юмористические посты, представляющие также точные и урезанные копии из популярных источников, цитаты сборников. Научный юмор приветствуется, но должен публиковаться большими порциями, а не набивать рейтинг единичными цитатами огромного сборника.
— Посты с вопросами околонаучного, но базового уровня, просьбы о помощи в решении задач и проведении исследований отправляются в общую ленту. По возможности модерация сообщества даст свой ответ.
— Оскорбления, выраженные лично пользователю или категории пользователей.
— Попытки использовать сообщество для рекламы.
— Многократные попытки публикации материалов, не удовлетворяющих правилам.
— Нарушение правил сайта в целом.
Окончательное решение по соответствию поста или комментария правилам принимается модерацией сообщества. Просьбы о разбане и жалобы на модерацию принимает администратор сообщества. Жалобы на администратора принимает @SupportComunity и общество пикабу.
С вертикальной понятно, а как бурят остальные?
Курс молодого нефтяника за 3 минуты. )Очень годно написано! Спасибо.
А каким образом происходит цементирование на глубине?
Почему для вымывания шлама используют глинистый раствор, а не простую воду?
Ну кондукторов по 500м я давно не видел. 900-1300 самое оно.
сейчас хорошо понабрались в интернете и пишут а есть собственные мысли на вещи?
Достояние России, но не россиян.
Оборудование для добычи нефти)
Вобщем это УЭЦН (установка электро центробежного насоса).
Если можно так выразиться,это модульная конструкция,которая позволяет добывать от 16 до 1800 тон жидкости в сутки.(в зависимости от конфигурации,параметров скважины и пожеланий заказчиков).
Сравнительно ШГН (Штанговый Глубинный Насос,та самая «качалка» вдоль дороги,добывает не более 15 тон в сутки.)
Автор пишет, что от писем с рацпредложениями в нефтяные компании нет никакой реакции. Вполне возможно, что в Татнефти письма таки читают. =)
Следом идет патентная заявка от АО Татнефть от 28.02.2019 ( https://i.moscow/patents/RU2713287C1_20200204 ).
Я технически в этом ничего не понимаю, но разделы Реферат и Формула изобретения совпадают слово в слово.
Интересно услушать комментарии юристов по патентному праву.
Правда ли, что нефть образовалась из останков динозавров?
Нередко пишут о том, что в образовании «чёрного золота» важнейшую роль сыграли продукты разложения древних обитателей нашей планеты — динозавров. Мы проверили, так ли это.
(Для ЛЛ: существуют разные теории, но. нет)
Об этом занимательном факте можно прочитать на экономическом портале «Кто в курсе», в учебном курсе для начальных классов «Рыбы, ископаемые и топливо» от Общества инженеров-нефтяников, в повести Виктора Пелевина «Македонская критика французской мысли» и многих других источниках. Распространено подобное мнение и на Западе, где упоминается в образовательных блогах. И в российских, и в зарубежных источниках приводятся свидетельства того, что эта информация долгое время преподавалась в средних школах.
Также в Сети распространён мем:
Учёные до сих пор не пришли к единому мнению о том, как образовалась нефть. Существуют две принципиально разные теории её происхождения. Согласно первой — органической, или биогенной, — основой для нефти стали останки древних организмов и растений, которые на протяжении миллионов лет осаждались на дне морей или покрывались слоями на континенте. Затем, после переработки микроорганизмами и под воздействием температуры и давления, они сформировали богатые органическим веществом нефтематеринские (способные рождать нефть) породы.
Породы эти могут стать основой для нефти в так называемом нефтяном окне — зоне на глубине 1,6–4,6 км с температурой от 60 до 150 °C. В верхней его части температура недостаточно высока, и нефть получается «тяжёлой»: вязкой, густой, с высоким содержанием смол и асфальтенов. Внизу же температура пластов поднимается настолько, что молекулы органического вещества дробятся на самые простые углеводороды — образуется природный газ. Затем под воздействием различных сил углеводороды мигрируют из нефтематеринского пласта в выше- или нижележащие породы.
Из этого короткого описания может сложиться ложное ощущение скоротечности процесса образования нефти из органических останков. На самом деле он, по расчётам учёных, занимает в среднем от 10 до 60 млн лет.
❗️ Другое дело — искусственные условия: если для органического вещества создать соответствующий температурный режим, то на его переход в растворимое состояние с образованием всех основных классов углеводородов достаточно часа. Подобные опыты сторонники органической гипотезы толкуют в свою пользу: преобразование органики в нефть налицо.
В пользу биогенного происхождения нефти есть и другие аргументы. Так, большинство промышленных скоплений нефти соседствуют с осадочными породами. Мало того, живая материя и нефть сходны по элементному и изотопному составу. В частности, в большинстве нефтяных месторождений обнаруживаются биомаркеры — например, пигменты хлорофилла, широко распространённые в живой природе. Ещё более убедительным можно считать совпадение изотопного состава углерода в биомаркерах и других углеводородах нефти. Всё это делает органическую теорию происхождения вещи значительно более популярной в современной науке.
Однако и сторонники неорганической теории приводят ряд аргументов в пользу своей точки зрения. Версий неорганического происхождения нефти в недрах земли и других космических тел много, но все они опираются на одни и те же факты.
Во-первых, многие (хотя и не все) месторождения связаны с зонами разломов. Через эти разломы, по мнению сторонников неорганической концепции, нефть и поднимается с больших глубин ближе к поверхности Земли. Во-вторых, месторождения нефти встречаются не только в осадочных, но и в магматических и метаморфических горных породах (хотя они могли оказаться там и в результате миграции). Кроме того, углеводороды встречаются в веществе, извергающемся из вулканов. Наконец, третий, наиболее весомый аргумент в пользу неорганической теории состоит в том, что углеводороды есть не только на Земле, но и в метеоритах, хвостах комет, атмосферах других планет и рассеянном космическом веществе. Так, присутствие метана отмечено на Юпитере, Сатурне, Уране и Нептуне. На Титане, спутнике Сатурна, есть реки и озёра из смеси метана, этана, пропана, этилена и ацетилена. А поскольку считается, что за пределами Земли на данный момент нет жизни, сторонники неорганической теории этим доказывают, что углеводороды вполне обходятся и без органики.
Очевидно, что посильный вклад динозавров в образование нефти может рассматриваться только в рамках первой теории — органической. Однако против этого есть два серьёзных аргумента.
1. Согласно господствующей сегодня концепции, нефть существовала в течение львиной доли времени существования нашей планеты (4 млрд лет). В пользу этого, помимо технических выкладок, говорят многочисленные находки. Например, в 1998 году в Австралии крошечные капли нефти были обнаружены внутри скальных пород, возраст окончательного образования которых доходит до 3,8 млрд лет. В то же время динозавры (кроме так называемых птичьих) просуществовали с отметки примерно в 250 млн лет назад до отметки в 66 млн лет назад. Иными словами, если всю историю существования нефти разбить на 16 равных отрезков, то динозавры попадут в последний, 16-й. Без них нефть вполне удачно образовывалась, хотя немалая часть существующих запасов нефти и появилась в последний отрезок.
2. Животные не составляют и 1% от общей биомассы Земли. Таков расклад сейчас, таким он был, если верить специалистам, и миллионы лет назад. По мнению ученых, исходным материалом для образования нефти служили и продолжают служить микроорганизмы, населяющие прибрежные морские воды, — планктон, 90% которого составляет фитопланктон. Иными словами, нефть — это в первую очередь результат разложения растений, а во вторую (или даже десятую) — животных, и то преимущественно мелких, но почти обязательно морских.
Таким образом, официальная наука не позволяет говорить о каком-то мало-мальски заметном участии динозавров в образовании нефти. В то же время опровергнуть наличие хотя бы микроскопической роли этих животных в процессе тоже невозможно.
Откуда же вообще возникло всеобщее заблуждение «нефть — из динозавров»? Современные исследования говорят о том, что оно могло стать результатом обширной рекламной кампании нефтяной корпорации Sinclair Oil, начавшейся в 1930-е годы в США. Корпорация спонсировала археологические раскопки динозавров, отправляла гигантские модели этих созданий на Всемирные выставки в Чикаго и Нью-Йорке, не говоря о всевозможной символике и сувенирах.
И по сей день динозавр Дино украшает логотип корпорации, в чём-то способствуя жизни этого мифа.