Рис. 1. Образец маркировки обсадны труб завода им. Андреева.
1 — муфта; 2 — труба; з — предохранительное кольцо; 4 — маркировка белой краской; 5 — маркировка клеймением, ТМЗ — марка завода; 10 700 — длина трубы в м-6 — условный размер в дюймах; 9 — толщина стенки в мм; Д — марка стали трубы; 2к — классность (2-й класс); 36755 — порядковый номер трубы; 6030 — номер плавки: 11-53 —месяц и год выпуска.

Нефтяная промышленность потребляет обсадные трубы как отечественного, так и зарубеяшого производства, особенно стран народной демократии»

Как известно, крепление скважпны есть результатирующая операция в строительстве скважины, а поэтому весьма важно знать, какими трубами производится крепление скважины, какой завод является поставщиком труб, нет ли среди поставленных на буровую труб несоответствующих марок и размеров. Для удобства контроля завод-поставщик маркирует все выпускаемые обсадные трубы.

Каждый завод-поставщик имеет свою маркировку, зачастую резко отличающуюся по расположению знаков и их значению.

В силу ограниченности места приведем только некоторые заводские маркировки.

Рис. 2. Образец маркировки обсадных труб Челябинского завода.
1—предохранительное кольцо; 2 — труба, 3— муфта; 4— предохранительный ниппель; 5 — маркировка клеймением в белой прямоугольной рамке; 6 — маркировка белой краской; 1кл — классность трубы; Д — марка стали; 377254 — порядковый номер трубы; 33962 — номер плавки; 5-53 — месяц и год выпуска; 12 — толщина стенки в мм; 5800 — длина трубы в м; 143/4 — условный размер трубы в дюймах; 12 — толщина стенки в мм.

Рис. 3. Образец маркировки обсадных труб Южно-трубпого завода.
1 — предохранительный ниппель; 2 — муфта; 3 — труба; 4 — предохранительное кольцо; 6 — маркировка клеймением в белой рамке; 6 — маркировка белой краской; Д — марка стали; 18965 — порядковый номер трубы; 2352 — номер плавки; 7-53 — месяц и год выпуска; 9 — толщина стенки в 10,6 — длина трубы в м\ I — классность

Рис. 4. Образец маркировки обсадных труб завода им. Куйбышева.
1 — предохранительное кольцо; 2—труба; 3 —муфта; i — предохранительный ниппель; 5 — маркировка клеймением в белой рамке; 6 — маркировка белой краской; С — марка стали трубы, 21050U2 — порядковый номер трубы; Л — индекс поставщика

Рис. 5. Образец маркировки обсадных труб завода им. К. Либкнехта.
1 — муфта; 2 — труба; 3 — предохранительное кольцо; 4 — маркировка клеймением; 5 — маркировка белой краской; Д — марка стали трубы; 844 — порядковый номер трубы; 02450 — номер плавки; 10-8-53 — число, месяц и год выпуска; 10 — толщина стенки в мм; 12140 — длина трубы в мм; 920 — вес трубы в кг.

Примерный расчет равнопрочной обсадной колонны

Равнопрочную обсадную колонну можно рассчитывать непосредственно по расчетным формулам или по готовым табличным данным.

Первый способ Значительно сложнее второго и требует соответствующей теоретической подготовки и много времени. В силу простоты, достаточной точности, а также экономии времени при составлении проектной документации в настоящее время пользуются вторым способом.

Рассчитывают обсадные колонны в основном на сопротивление колонны сминающим усилием Рсм от внешнего давления и на расстройство муфтового соединения от собственного веса.

Цель расчета колонны заключается в том, чтобы установить, на какую глубину можно спустить в скважину обсадные трубы той или иной марки и толщины стенки в зависимости от глубины скважины, применяемого для промывки скважины раствора, понижения уровня жидкости в колонне при опробовании скважины и ее удельного веса.

Допустим, что глубина скважины, на которую необходимо опустить обсадную колонну, Н = 2500 м, удельный вес глинистого раствора у — 1,5 г/см3, уровень жидкости в колонне при опробовании скважины от башмака колонны h = 500 м, удельный вес жидкости в колонне у1 = 0,86 г/см3, коэффициент запаса прочности для зоны перфорации при расчете на смятие К — 1,3, коэффициент запаса прочности для вышележащей зоны при расчете на смятие К1 = 1,15, коэффициент запаса прочности при расчете на сминающее усилие К2 = 1,15.

Получив таким образом первую характеристику нижней трубы обсадной колонны, по таблице найдем наиболее подходящие толщину стенки и марку стали обсадной трубы.

Следующими по характеристике могут быть приняты для расчета трубы с толщиной стенки 10 мм той же марки либо трубы марки с толщиной стенки 11 мм.

Как видно из таблицы, наиболее подходящими трубами являются трубы с пределом текучести 50 кг/мм2, так как их глубина спуска в соответствии с прочностью значительно больше, чем у труб марки Д с большей толщиной стенок.

Аналогично можно рассчитать любую другую эксплуатационную колонну. Промежуточные колонны рассчитываются только на страгивающую нагрузку, при этом коэффициент запаса прочности принимается равным 1,15.

Испытание обсадных колонн на герметичность

Эксплуатационные колонны на герметичность в разведочных скважинах испытываются двумя способами: опрессовкой и снижением уровня, а в эксплуатационных скважинах только опрессовкой.

В эксплуатационных скважинах, проводимых на высокопродуктивные горизонты с большим пластовым давлением, испытание разрешается производить двумя способами: опрессовкой и снижением уровня.

Необходимость испытания эксплуатационной колонны двумя способами устанавливается в каждом отдельном случае.

Испытание водозакрывающих колонн на качество тампонажа производится в том случае, когда колонну устанавливают и заливают непосредственно над объектом эксплуатации. В этих случаях водозакрывающую колонну испытывают на герметичность опрессовкой, затем разбуривают цемент, оставшийся в колонне, а забой углубляют на 0,5—1,0 м ниже башмака обсадной колонны и снижают уровень для испытания надежности закрытия воды.

Необходимость испытания на закрытие воды устанавливается в каждом конкретном случае.

Испытание на герметичность кондукторов и’ технических (промежуточных) колонн производится лишь в тех случаях, когда после их спуска при бурении на колонне устанавливают противовыбросовое оборудование (превентер). Колонну испытывают одним способом — опрессовкой до разбуривания цементного стакана при заполненной промывочной жидкостью скважине того же удельного веса, какой был перед спуском колонны.

При испытании обсадных колонн на герметичность способом опрессовки давление на устье скважины должно быть для 5” колонны не менее 100 am, для 6” колонны не менее 80 ‘ am, для 8” колонны не менее 70 am, для 10—12” колонны не менее 60 am, для 14—16” колонны не менее 50 am.

При испытании герметичности колонны (герме-личности цементного стакана) и испытании тампонажа способом снижения уровня последний в скважинах, пробуренных на глинистом растворе удельного веса не выше 1,4, должен быть снижен при глубине скважин до 500 м не менее чем на 400 м от устья, при глубине от 500 до 1000 м не менее 500 м, при глубине от 1000 до 1500 м не менее 650 м, при глубине от 1500 до 2000 м не менее 800 м, при глубине выше 2000 не менее 1000 м.

Колонна считается выдержавшей испытание на герметичность опрессовкой в том случае, если давление в течение 30 мни. снизится не более 5 am при давлении испытания 70—100 am и не более 3 am при давлении 40—60 am.

Наблюдать за изменением давления следует через 5 мин. после создания требуемого давления.

В случае превышения этой нормы и принятия соответствующих мер по устранению негерметичности ее проверяют дополнительно. Если при этом нормы опрессовки не будут выдержаны, колонну проверяют на герметичность снижением уровня.

При снижении уровня колонна считается герметичпой в том случае, если уровень жидкости, сниженный до требуемой величины за 8 час. наблюдения, поднимется не более:

Замеры должны производиться желонкой с отвинченным клапаном или аппаратом Яковлева через каждые 2 часа. Для исключения влияния стока воды со стенок колонны замерять следует спустя 3 часа после окончания оттартывания. Замеры подъема уровня повторной продавкой компрессором не разрешаются.

Для скважин, бурившихся на утяжеленных глинистых растворах удельного веса 1,4 и более, опрессовывать следует колонну при том утяжеленном растворе, который применяли при бурении.

Испытание герметичности колонны способом снижения уровня в этих скважинах может быть заменено промывкой ствола скважины до чистой воды, и, если в течение одного часа не произойдет перелива или выделения газа, колонна считается выдержавшей испытание.

Цемент тампонажный

Тампонажный цемент выпускается для «горячих» скважин и для «холодных».

За последнее время в нефтяной промышленности для борьбы с уходом циркуляции, а также при тампонаже кондукторов применяют глиноземистый цемент.

Начало схватывания глиноземистого цемента, затворенного на воде, малое.

Глиноземистый цемент изготовляют путем тонкого помола сплава или клинкера, дающих в готовом продукте большое содержание пизкоосновных алюминатов и кальция.

По прочности глиноземистые цементы делятся на цементы марки 300, марки 400 и марки 500.

Качество глиноземистого цемента определяется путем испытания образцов кубической формы и в виде восьмерок, приготовленных из цементного раствора 1 : 3 (по весу); при этом результаты должны соответствовать следующему.

Цементо-песчаные смеси для тампонажа скважин

Для цементировки кондукторов и технических колонн применяют цементо-песчаные смеси с содержанием песка от 30 до 50 % по весу от веса цемента; при забойных заливках эти соотношения могут быть доведены до 1 : 1.

В качестве наполнителя может быть использован песок крупностью до 0,5—0,1 мм.

При более мелком песке прочность цементного камня снижается за счет повышенной влагоемкости. В связи с этим желательно применять песок с фракционным составом ближе к 0,5 мм.

Перед употреблением песок должен быть просушен при температуре 100—104°.

Количество воды для затворения цементо-песчаной смеси, определяют по отношению к активной части смеси, т. е. цементу, из расчета 45—50% или же по отношению к смеси, учитывая, что влагоемкость песка составляет всего 2—3%.

Как показали лабораторные исследования, прочность камня цементо-песчаной смеси при соотношениях 2 части цемента на 1 часть песка и 3 части цемента на 1 часть песка приближается к прочности камня из чистого цемента, а в некоторых случаях равна.

Цементо-песчаную смесь в лаборатории необходимо испытывать при температуре забоя скважины.

Лаборатория обязана в паспорте на цементо-песчаную смесь указать растекаемость, удельный вес смеси, количество добавленной воды в процентах к весу смеси, прочность на изгиб, начало и конец схватывания и температуру, при которой проводилось испытание.

Поршневой насос 4Т Предназначен для закачки в скважину цементного или глинистого раствора. Насос приводится в движение от ходового двигателя автомобиля через специальную одноступенчатую коробку отбора мощности и глобоидальную передачу.

Коробка снабжена муфтой переключения, имеющей три положения: 1) включение насоса; 2) нейтральное; 3) включение заднего моста автомобиля. Передача вращения от коробки отбора мощности к насосу 4Т производится специальным карданным валом.

Ход поршня 250 мм, диаметры поршней 115 и 128 мм.

Ротационный насос

Ротационный насос предназначен для подачи воды й цементо-мешалку при приготовлении цементного раствора. Насос имеет индивидуальный привод от отдельного бензинового двигателя ГАЗ-ММ мощностью 50 л. с. с пятискоростной коробкой передач (четыре передние и одна задняя скорости), передачей служит цепная муфта.

Объем воды и давление регулируются изменением передач коробки скоростей и числа оборотов двигателя.

Цементировочная головка состоит из корпуса, к верхней части которого на резьбе навинчена крышка.

Головка имеет соответствующую длину для помещения в нее верхней разделительной пробки. Пробка в процессе закачки цемента удерживается в верхнем положении двумя стопорами, имеющими сальниковые уплотнения.

Нижняя часть корпуса имеет трубную резьбу, соответствующую нарезке на обсадных трубах тех же размеров по диаметру.

Рабочее максимальное давление, допускаемое головками, равно 120 am, а опрессовочное 150 ат.

Цементосмесительыые машины Цементос-месительная машина CM II-20

Цементосмесительный агрегат смонтирован на шасси автомашины МАЗ-200 грузоподъемностью 7 т и состоит из бункера емкостью 20—25 т, снабженного в нижней части механизмами для равномерной подачи цемента, и смесительного устройства.

К месту работы машина подается незагруженной (по шоссейным и сухим грунтовым дорогам в бункере можно перевозить до 5 т сухого цемента).

Бункер имеет стенки с углом наклона 53° и днище в виде двух параллельных корыт для шнековых транспортеров.

Бункер загружают цементом через два верхних люка с плотно закрывающимися крышками. Для подачи цемента из бункера в приемную воронку служат два горизонтальных шнека. Диаметр шнека 245 мм, шаг 150 мм.

Производительность загрузочного шнекового транспортера 20 т/час цемента при числе оборотов вала 350 об/мин и угле подъема цемента 70°.

Цементосмесительные машины работают совместно с цементировочными агрегатами. Вода попадает в смесительное устройство от ротационного или поршневого насоса под давлением 7—10 am.

Загрузка бункера машины цементом должна производиться при работе двигателя машины на пониженных числах оборотов (1000—1200 об/мин) на I скорости.

Для совместной работы с цементировочным агрегатом ЦА-150 регулятор удельного веса устанавливают на соплах диаметром 12 или 13,5 мм.

В зависимости от диаметра применяемого сопла на смесителе следует регулировать числа оборотов двигателя: при сопле диа-< метром 12,5 мм число оборотов должно быть 1000—1200 об/мин, при диаметре сопла 13,5 мм — 1100—1300 об/мин и при диаметре 14,5 мм — до 1500 об/мин; минимальное число оборотов соответствует давлению 7—8 am, большее — давлению до 10 am.

К концу опорожнения бункера (при остатке цемента 0,5—1 т) следует увеличить число оборотов двигателя на 10—15%.

Для бестарной перевозки цемента от склада до буровой и загрузки цементосмесительной машины применяются автоцементовозы.

В СССР применяются автоцементовозы нескольких типов: шнековый цементовоз Т-149, цементовоз с опрокидывающейся цистерной конструкции Ермакова и Солодова.

Шнековый цементовоз Т-149 состоит из цистерны, смонтированной на шасси автомашины ЗИС-150.

Автоцементовоз конструкции Ермакова и Солодова представляет собой цистерну в форме элептического цилиндра, переходящего в конце в усеченный конус, установленную на подвижную раму самосвала ЗИС-585 взамен кузова.

Угол опрокидывания цистерны 48°. Вес цистерны с гидравлической частью 800 ьг, размер выходного люка 1000 X 670 мм.

Смесительная машина СМИ 20

Смесительная машина СМП-20 предназначена для приготовления из порошковатых материалов цементного или глинистого раствора, а также утяжеления глинистых растворов сухими порошкообразными утяжелителями.

Порошкообразные материалы к месту работы доставляются в бункере машины.

Смесительная машина является агрегатом, смонтированным на шасси автополуприцепа грузоподъемностью 20 т, и состоит из следующих основных узлов:

а) бункера с двумя шнековыми питательными транспортерами, размещенными в двух корытах его днища, выходящими в воронку с ворошителями и задвижкой;

б) смесительного устройства вакуумного гидравлического типа, принятого на смесительных машинах СМН-20, 2СМН-20 и др.;

в) приводной части, состоящей из автомобильного двигателя ГАЗ-ММ с коробкой перемены передач, и раздаточного редуктора, соединяемых со шнековыми транспортерами бункера двумя цепными передачами.

Машина транспортируется как полуприцеп тягачом ЯАЗ-210Д и имеет ходовые качества несколько повышенные.

Смесительная машина СМ-10

Цементосмесительная машина СМ-10 предназначена для перевозки и смешивания порошковатых материалов с жидкостью при цементаже скважин, капитальном ремонте скважин, гидроразрыве пластов, приготовлении растворов из глинопорошков, а также утяжелении глинистых растворов. Кроме того, машина может применяться для доставки порошкообразных материалов и перегрузки их на буровой в смесительные машины большой емкости.

Данная машина представляет собой самоходный агрегат, смонтипованный на шасси автомашины ЯАЯ-210.

Кузов бункера запроектирован заново, а остальные основные узлы и механизмы заимствованы полностью или с небольшими изменениями из машины типа GMH-20.

Обратные клапаны

Обратный клапан типа 01 предназначен для облегчения обсадной колонны при спуске ее в скважину, а также служит средством защиты от возможных открытых фонтанов при спуске обсадных колонн и обратного движения цементного раствора при тампонаже скважины.

Рис. 7. Башмаки для обсадных труб.
а — с направляющей чугунной пробкой; б — с фаской ‘без направляющей чугунной пробки). 1 — корпус; 2 — седло; 3 — тарелка; 4 — шток; 5 — пружина.

Резьба в корпусе клапана наносится по калибру соответствующих размеров обсадных труб.

Седло и тарелка клапана сделаны из чугуна для облегчения разрушения клапана при разбуривании цемента.

Обратные клапаны типа Б1 и Б2 для бурильных труб предназначены для предупреждения выбросов через бурильные трубы из скважины в процессе снуско-иодъемных операций и во время наращивания инструмента при открытом и закрытом превентером стволе скважины.

Рис. 8. Обратный клапан типа 01.

Башмаки для обсадных труб

При спуске обсадной колонны на конец ее для жесткости навинчивают башмак, изготовленный из специальной башмачной трубы.

Для лучшего направления колонны в башмачное кольцо ввинчивают конусную чугунную направляющую пробку.

Вместо чугунных пробок нередко применяют деревянные и цементные пробки.

Пружинные фонари ГрозНИИ для обсадных колонн

Пружинный фонарь ГрозНИИ предназначен для центрирования обсадных колонн в скважинах с целью получения равномерного распределения цемента в кольцевом пространство при тампонаже.

Пружинный фонарь ГрозНИИ состоит из пяти изогнутых планок, изготовленных из рессорной стали 55ХГ, концы которых приварены к муфтам, благодаря чему разрозненные элементы собраны в одно целое, представляющее собой фонарь.

Рис. 5. Фонари ГрозНИИ для обсадных колонн.
1 — муфты; 2 —планка; з — упорное кольцо; 4 — отверстие под заклепку.

Фонарь свободно надевается на обсадную трубу и удерживается на ней при помощи упорного кольца 3.

Упорное кольцо крепится на обсадной трубе через имеющееся в его теле отверстие при помощи электросварки.

Благодаря такой установке фонарь ГрозНИИ имеет возможность свободно перемещаться вдоль оси трубы в оба конца до момента соприкосновения муфт 1 с упорным кольцом, а также имеет возможность свободно вращаться на трубе.

При цементировании эксплуатационной колонны расстояние между фонарями не должно превышать 35 м. В искривленных скважинах расстояние между фонарями может быть уменьшено до 10—15 м.

Фонарь имеет поперечный размер на 50 мм больше диаметра долота, которым бурилась скважина. В случае искривления скважины до 3° и отсутствия каверн допускается применение фонарей, поперечный размер которых превышает диаметр долота на 30 мм.

При установке фонаря на трубу следует иметь в виду, что расстояние от упорного кольца до муфты обсадной трубы должно быть не менее 700 мм, что обусловливается величиной хода фонаря относительно упорного кольца и величиной удлинения фонаря при амортизации в узком месте скважины.

Перед спуском в скважину фонарь следует тщательно осмотреть и при обнаружении трещин на планках или на сварочных швах его нужно забраковать.

Фонарь должен свободно без задержек вращаться на трубе, для которой он предназначен, и свободно перемещаться вдоль ее оси.

При изготовлении фонари для 6” труб диаметром 300—330 мм должны быть проверены протягиванием по одному разу через 11” калибр (внутренний диаметр 284 мм) и пять раз через 10” калибр с внутренним диаметром 250 мм.