Обсадна колона

Обсадна колона (рос. обсадная колонна, англ. casing string; нім. Verrohrung f, Futterrohrstrang m, Futterrohrtour f, Rohrfahrt f, Röhrenfahrt f) — колона обсадних труб, яка призначена для кріплення бурових свердловин, а також ізоляції продуктивних горизонтів при експлуатації; складається з обсадних труб шляхом послідовного їх зґвинчування (іноді зварювання).

Рис. 1. Діаметри обсадної колони свердловини.

Рис. 2. Oil Rig Casing

Історія

Ідея обсадних труб виникла в Америці у ХІХ ст. Навесні 1858 р. Едвін Дрейк — генеральний представник фірми «Сенека ойл» (перезаснована «Пенсильванія рок ойл компані») прибув у Тітусвілл і розпочав пошукові роботи. При бурінні на глибині близько 5 м стінки свердловини почали змикатися і для їх утримання Дрейк вирішив забивати труби — так було винайдено і вперше успішно застосовано спосіб буріння з обсадними трубами.

Загальна характеристика

Обсадні труби, що застосовуються при бурінні нафтових і газових свердловин, виготовляються в основному зі сталі з двома нарізними кінцями і наґвинченою муфтою на одному кінці (іноді безмуфтові з рурковим кінцем). Товщина стінок труб в залежності від діаметрів становить 5-16 мм. Застосовують О.к. трьох видів: кондуктори, проміжні і експлуатаційні колони. Проміжні колони призначені для кріплення стінок нижніх інтервалів свердловин. Кондуктори і проміжні колони, як правило, цементуються. Колона експлуатаційна перекриває продуктивні горизонти. Через перфораційні отвори в колоні в свердловину надходить нафта і газ, які рухаються до гирла по колоні насосно-компресорних труб. Довжини, діаметри і кількість О.к. визначаються геол. умовами буріння, рівнем техніки і технології будівництва свердловин, умовами попередження і ліквідації можливих ускладнень і аварій тощо. На ниж. ділянці О.к. встановлюються зворотний клапан, турбулізатори, центруючі ліхтарі та ін. для забезпечення надійного цементування. Діаметри експлуатац. колон 114 — 68 мм, проміжних колон 178 — 503 мм. Довжина О.к. досягає 7000 м, а маса 350 — 400 т. Для спуску колон використовуються вежа, лебідка, талева система, а також механізми для підвішування спущеної колони в гирлі свердловини.

Проміжна колона

Рис. 3. Конструкція свердловини.

ПРОМІЖНА КОЛОНА — елемент конструкції свердловини — проміжна обсадна колона, яка спущена між кондуктором і експлуатаційною колоною і служить для перекриття зон ускладнень чи горизонтів, що розміщені вище проектної глибини. У залежності від кількості проміжних колон конструкція свердловини може бути:

1. одноколонна — у свердловину опущені напрямок (напрямна труба), кондуктор та експлуатаційна колона;
2. двоколонна — у свердловину, крім напрямку, кондуктора і експлуатаційної колони, опущена одна проміжна технічна колона.

При спуску у свердловину двох чи більше проміжних колон її конструкція буде багатоколонною.

Характерною особливістю ряду газових родовищ є наявність аномально високих пластових тисків, а також масивних газових покладів з великим поверхом газоносності. При будівництві свердловин на газових родовищах необхідно урахувати специфічні особливості:

1. пружність і стисливість газу, що насичує промивну рідину під час буріння;
2. значно вищу рухомість газу і проникну здатність порівняно з нафтою і водою;
3. значно вищий тиск вздовж стовбура від вибою до гирла порівняно з нафтовими свердловинами за однакових пластових тисків;
4. високі дебіти і швидкості руху газу при експлуатації газових свердловин, що викликають значні втрати пластової енергії. З метою попередження розриву стінок свердловини на газових родовищах глибина спуску проміжних колон має бути більшою, ніж на нафтових родовищах.

Для запобігання виникненню грифонів необхідно до розкриття газових чи напірних горизонтів кондуктором або проміжною колоною перекрити всю пачку порід, які здатні поглинати промивну рідину і через які можливий вихід газу на поверхню. Опирач колони треба встановлювати в щільних непроникних породах. Для газових родовищ з великим поверхом газоносності і аномально високими пластовими тисками кількість проміжних колон і положення їх опирачів (башмаків) повинно забезпечувати буріння без поглинань промивної рідини і пов'язаних з ними викидів та відкритих фонтанів.

СКЕРУВАННЯ

Скерування (направлення) — зовнішня обсадна колона великого діаметра і довжиною 20 — 40 м, призначена для попередження від розмивання сипких верхніх шарів порід.

СИСТЕМА ДОННОЇ ПІДВІСКИ

Система підтримки обсадної колони на морському дні; при роботі самопідіймального бурового устаткування система підвіски забезпечує відокремлення напрямної труби від першої обсадної колони; без цієї підтримки напрямна труба з'єднувалася б з обсадною колоною, проникаючи в свердловину на деяку глибину.

Обсадні труби та їх з'єднання

Рис. 4. Схема обсадних труб та їх з'єднань: а — труба з муфтовим з'єднанням та різьбою трикутного чи трапецієподібного профілю; б — труба з муфтовим з'єднанням підвищеної герметичності трапецієподібного профілю; в — труба з одним потовщеним кінцем, безмуфтовим з'єднанням підвищеної герметичності і різьбою трапецієподібного профілю.

Рис. 5. Схема конічної різьби трикутного профілю: 1 — лінія паралельна осі різьби; 2 — лінія середнього діаметра різьби.

Рисунок 6. — Схема компоновки для вирізання ділянки обсадної колони 1 – вирізний пристрій, 2 – обважнені бурильні труби, 3 – центратор, 4 – бурильні труби, 5 – обсадна колона

Обсадну колону компонують із стальних суцільнокатаних труб, які з'єднуються між собою за допомогою різьби. Обсадні труби для нафтових і газових свердловин виготовляють у відповідності з існуючим стандартом.

За конструкцією всі труби можна умовно розділити на дві групи. Основну групу складають труби, виготовлені у вигляді пустотілого циліндра круглого поперечного перерізу з постійною по довжині товщиною стінки (рис. 4 а, б). До другої групи належать труби, виготовлені у формі циліндра, потовщеного на одному кінці назовні (рис. 4 в).

Труби з постійною по довжині товщиною стінки з'єднують між собою з допомогою муфт. Кінці кожної труби мають форму зрізаного конуса з нахилом твірної до осі під кутом 10 47' 24 (подвоєний тангенс цього кута — конусність дорівнює 1:16) з нарізаною різьбою спеціального профілю. Муфти до таких труб виготовляють у вигляді пустотілого циліндра круглого перерізу з нарізаною внутрішньою різьбою (рис. 4 а, б). Конусність і профіль різьб у муфтах такі ж, як і на трубах. Труби з потовщеними кінцями з'єднують між собою згвинчуванням труба в трубу. (рис. 4 в). Зовнішня поверхня нормального і внутрішня поверхня потовщеного кінця цих труб мають різьбу спеціального профілю з конусністю 1:16. Стандартом передбачений випуск п'яти різновидностей з'єднань обсадних труб: 1. з короткою трикутною різьбою; 2. з подовженою трикутною різьбою; 3. з трапецієподібною різьбою (ОТТМ); 4. високогерметичні з трапецієподібною різьбою (ОТТГ); 5. високогерметичні безмуфтові з'єднання з трапецієподібною різьбою (ТБО).

Перші дві різновидності мають конічну різьбу трикутного профілю (рис. 5) і відрізняються між собою її довжиною. Довжина різьби у з'єднаннях другої різновидності на 25 — 50 % (в залежності від діаметра труби) більша, ніж першої. Кут при вершині профілю різьби дорівнює 60^о.

Див. також

• Свердловина
• Потайна колона труб
• Обсаджування
• Ліхтар (центратор)
• Цементування свердловин
• Затрубний тиск
• Напрямна лійка для обсадних труб

Література

• Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Донбас, 2007. — Т. 2 : Л — Р. — 670 с. — .
• Бойко В. С., Бойко Р. В. Тлумачно-термінологічний словник-довідник з нафти і газу. Тт. 1-2, 2004—2006 рр. 560 + 800 с.
• Орловський В. М., Білецький В. С., Вітрик В. Г., Сіренко В. І. Бурове і технологічне обладнання. Харків: Харківський національний університет міського господарства імені О. М. Бекетова, НТУ «ХПІ», ТОВ НТП «Бурова техніка», Львів, Видавництво «Новий Світ — 2000», 2021. — 358 с. [ 14 лютого 2022 у Wayback Machine.]

Посилання

• Обсадні труби // Термінологічний словник-довідник з будівництва та архітектури / Р. А. Шмиг, В. М. Боярчук, І. М. Добрянський, В. М. Барабаш ; за заг. ред. Р. А. Шмига. — Львів, 2010. — С. 137. — .