Показники оцінки якості кріплення свердловин
Поняття про кріплення свердловини та його
Елементи
Кріпленням свердловини називають інженерну споруду, яка, як правило, є системою з однієї або декількох обсадних колон, ізоляційного екрану та контактних зон.
Розрізняють внутрішній (цементний міст, цементний стакан) та зовнішній (ізоляційне кільце) ізоляційний екран. Ізоляційне кільце може бути сформоване тампонажним матеріалом, герметизуючим пристроєм (пакером), технологічною рідиною або їх комбінацією. Як технологічна може бути використана буферна рідина, промивальна рідина (буровий розчин) або спеціальна рідина, яка не формує тампонажний камінь.
Схематично узагальнене зображення кріплення свердловини показано на рисунку 1.1.
 |
1 - обсадні колони; 2 - технологічна рідина; 3 - тампонажне кільце;
4 - цементний міст; 5 - герметизуючий пристрій (пакер);
6 - цементний стакан; 7 - контактні зони
Рисунок 1.1 - Схематичне зображення кріплення свердловини
Згалом випадку елементами кріплення свердловини можуть бути: обсадні труби, їх з’єднання (різьбові, зварні), з’єднувальні муфти, муфта ступеневого цементування, стикувальний пристрій, фільтр, цементний міст, цементний стакан, тампонажне кільце, промивальна рідина, буферна рідина, пакер, контактні зони: "тампонажний камінь – обсадна колона", "тампонажний камінь – стінки свердловини".
Отже, кріплення свердловини – це багатоелементна система, кожний елемент якої виконує певні функції. Пошкодження одного з елементів, як правило, спричиняє втрату працездатності всієї системи.
Показники оцінки якості кріплення свердловин
У різних галузях народного господарства широко використовується комплексна оцінка якості продукції на стадіях її розробки, виготовлення і експлуатації (РД 50-149-79). Однак в нафтовій і газовій промисловості якість будівництва свердловин до недавнього часу оцінювалась тільки за трьома одиничними показниками призначення:
– ступенем герметичності обсадних колон;
– висотою підйому тампонажного розчину за ними;
– станом контакту цементного каменя в заколонному просторі з обсадною колоною та стінками свердловини.
Очевидно, що ці показники не відображають весь комплекс якісного кріплення свердловини, які забезпечують герметичність обсадної колони, відсутність зв’язку між пластами, пластами і денною поверхнею або зоною перфорації колони. Ця обставина ускладнює оцінку і аналіз впливу технічних засобів, технологічних прийомів і різних матеріалів на процес формування якості кріплення свердловин. На сьогоднішній час ведуться роботи зі створення методики комплексної оцінки якості кріплення свердловин, які грунтуються на принципах РД 50-149-79.
Залежно від глибини свердловини і тривалості експлуатації (15-25 років) кріплення піддається різним за інтенсивністю навантаженням. Згідно з класифікацією, яка подана в РД 50-149-79, кріплення належить до другого класу (продукція, яка витрачає свій ресурс у процесі експлуатації) і п’ятої групи (які підлягають ремонту) виробів.
Показники якості кріплення свердловини розділені на чотири групи (рисунок 1.2): призначення, надійності, технологічності та екологічні. Решту показників (ергономічні, естетичні, патентно-правові, транспортабельності, уніфікації та безпеки) стосовно специфічних умов кріплення свердловини є неприйнятними або малоінформативними.
Рисунок 1.2 – Структура показників якості кріплення свердловин
Показники призначення
Група показників призначення характеризує важливі властивості кріплення, які забезпечують її функціонування за призначенням і визначають галузь і умови експлуатації. Тому показники цієї групи – класифікаційний, конструкційний, складу та структури, функціональний, ефективності - відіграють основну роль в оцінці якості кріплення і використовуються як критерії оптимізації при проектуванні і спорудженні свердловини.
Класифікаційний показник характеризує, насамперед, призначення свердловини (опорна, структурна, параметрична і т. п.).
Конструкційний показник характеризує тип конструкції свердловини та тип формованого кріплення.
Показник складу та структури характеризує компонентний склад та якісні характеристики матеріалів, з яких сформоване кріплення свердловини (група міцності сталі обсадних труб, тип з’єднання обсадних труб, тип тампонажного матеріалу і т. п.).
Функціональний показник характеризує режим функціонування свердловини та сформованого кріплення як інженерної споруди.
Показник ефективності характеризує термін окупності сформованої інженерної споруди.
Показники надійності
Показники надійності є надзвичайно важливими для оцінки якості і технічного рівня сформованого кріплення свердловини.
Надійність кріплення свердловини визначає його здатність виконувати функціональне призначення, зберігаючи експлуатаційні параметри в заданих межах протягом необхідного періоду часу або необхідної наробки.
При оцінюванні надійності використовують два взаємопротилежні поняття: працездатність та пошкодження (дефект).
Працездатність – характеристика об’єкта, за якої він може виконувати поставлені завдання в заданих межах параметрів функціонування.
Пошкодження (дефект) – стан об’єкту, за якого втрачається його працездатність.
Пошкодження кріплення настає у випадку втрати здатності об’єкту до функціонування або зміни параметрів функціонування (вихід параметрів функціонування за допустимі межі).
Виходячи з того, що кріплення – відновлювальний виріб з практично неперервним режимом експлуатації (наслідки пошкодження спричиняють значні збитки, експлуатація зупиняється в зв’язку з виконанням кріплення свого призначення або досягненням граничного стану), її надійність визначається показниками безвідмовності, здатності до збереження, ремонтоздатності (здатності до відновлення) і довговічності.
Безвідмовність характеризує здатність об’єкту безперервно зберігати працездатність протягом певного часу або певної наробки.
Здатність до збереження характеризує властивість об’єкту зберігати експлуатаційні параметри на заданому рівні на період тимчасової консервації (зупинки) та після неї.
Ремонтопридатність (придатність до відновлення) характеризує властивість об’єкту в його пристосованості до запобігання, виявлення та ліквідації пошкодження шляхом проведення технічного обслуговування та ремонтних робіт.
Довговічність характеризує здатність об’єкту зберігати працездатність до настання моменту граничного пошкодження, економічної недоцільності, небезпеки подальшої експлуатації або морального старіння. Термін довговічності включає в себе періоди проведення ремонтів, технічних обслуговувань.
Показники технологічності
Показники технологічності (працемісткість, матеріаломісткість, собівартість) відображають ступінь оптимальності розподілу витрат матеріалів, праці, часу і засобів під час реалізації процесу кріплення свердловин.
Екологічні показники
Екологічні показники характеризують відповідність в кріпленні свердловини використаних матеріалів, технічних засобів, технологічних методів чинним в Україні екологічним стандартам та екологічній нормативній базі. Їх врахування повинно запобігти безконтрольному викиду в навколишнє середовище технологічних рідин під час спорудження та експлуатації свердловин, підвищити вимоги до якості розмежування пластів.
2 ПРОЕКТУВАННЯ РАЦІОНАЛЬНОЇ КОНСТРУКЦІЇ СВЕРДЛОВИНИ
Проектування конструкції свердловини є одним з найвідповідальніших етапів у розробленні технічних проектів на спорудженні свердловин, який грунтується на всебічному аналізі промислових даних, використанні інструкцій та нормативних документів.
Запроектувати конструкцію свердловини для конкретного випадку – означає визначити необхідну кількість обсадних колон, розміри цих колон (діаметр, довжину і інтервал встановлення кожної колони), діаметри доліт для буріння під кожну колону, верхні і нижні межі інтервалів цементування, а також вибрати конструкцію привибійної зони свердловини.
З декількох можливих варіантів вибирають найекономніший, тобто такий, що дозволяє забезпечити вирішення всіх завдань з мінімумом витрат на розвідку родовища (для пошуково-розвідувальних свердловин), або при мінімумі собівартості одиниці продукції (для експлуатаційних свердловин).