Вопрос 4.2. Назначение и конструкция колонных головок
На устье скважины обсадные колонны обвязываются, т. е. соеди няются частью оборудования скважины, называемой колонной голов кой.
Колонная головка (рис. 4.2) 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 выпол нения необходимых технологических операций. Колонная головка служит пьедесталом для монтажа эксплуатационного оборудования, спущенного в скважину. Во время бурения на ней монтируются пре-венторы противовыбросового оборудования, демонтируемые после окончания бурения.
Конструктивно колонная головка - это сочетание нескольких свя занных между собой элементов - катушек или крестовин, несущих обсадные колонны. Число этих элементов зависит от числа обсадных колонн скважины.
- 1 2 4 -
| Колонные обвязки устанав | |
| ливаются на устье скважины | |
| последовательно по мере спус | |
| ка и цементирования обсадных | |
| колонн. Они подбираются | |
| с учетом максимального пласто | |
| вого давления, ожидаемого при | |
| бурении следующего за обса | |
| женным интервала скважины. | |
| Конструкция колонных об | |
| вязок позволяет восстанавли | |
| вать нарушенную герметиза | |
| цию межколонного кольцевого | |
| пространства путем нагнетания | |
| специальных паст или само | |
| твердеющих пластиков. | |
| Условия работы колонной | |
| головки достаточно сложны: | |
| нагрузка от веса обсадных ко | |
| лонн может превышать в глубо- | Р и с 4 ' 2 ' К о л о н н а я г о л о в к а |
ких скважинах несколько сот килоньютонов. Элементы колонной головки воспринимают также давление от среды, контактирующей с ними. При наличии в пластовой жидкости или газе H2S, C 0 2 или при сильной минерализации пластовых вод колонная головка под вергается их коррозионному воздействию. В глубоких скважинах при закачке теплоносителей их стволы и колонные головки нагреваются до 150-250 °С, в условиях Севера могут охлаждаться до температур ниже минус 60 °С.
Нарушение надежности колонной головки неизбежно приводит к серьезным авариям, нанесению ущерба окружающей среде, а в от дельных случаях может быть причиной возникновения пожаров, взрывов, несчастных случаев.
Колонные головки, особенно многоколонных скважин, имеют большие массы и вертикальные габариты. Высокая их металлоемкость и большая потребность в них приводят к необходимости расхода на их изготовление больших количеств стали, причем легированной. С увеличением вертикального габарита колонной головки усложня ется обслуживание скважины.
Колонная головка для обвязки двух колонн (см. рис. 4.2.) состоит из корпуса 4, навинченного на обсадную трубу 6. Внутренняя повер хность корпуса коническая, и в ней размещены клинья 3, удержива ющие внутреннюю колонну обсадных труб 7. На фланце корпуса ус тановлена катушка 1, надетая на трубу и обычно сваренная с ней.
Рис. 4.3. Оборудование обвязки обсадных колонн типа ОКК:
1 - крестовина; 2, 4, 5, 8, и 9 - пакеры; 3, 6, и 10- подвески; 7 - манифольд нижней(средней) промежуточной колонной головки; 11 - манифольд нижней колонной головки; 12 - нижняя колонная головка; 13, 15 и 16 - нагнетательные клапаны; 14 - промежуточная (средняя) колонная головка; 17 - манифольд промежуточной(верхней) колонной головки; 18 - промежуточная (верхняя) колонная головка
Катушка болтами соединена с корпусом. Межтрубные пространства разобщаются уплотнениями 2. На колонной головке предусмотрена задвижка 5 для обеспечения доступа в затрубное пространство. Вер тикальный размер такой колонной головки около 1 м. Масса в зави симости от диаметра обсадных труб до 500...550 кг.
Такими головками оборудуются скважины глубиной до 1500...2000 м с давлением до 25 МПа.
Изготавливают колонные головки для оборудования скважин и с большим числом обсадных колонн: трех-, четырех- и пятиколонных. Принципиальные и конструктивные схемы таких колонных головок аналогичны.
Оборудование обвязки обсадных колонн типа ОКК рассчитано на давление 21, 35 и 70 МПа. Оно предназначено для подвешивания двух и более обсадных колонн кондуктора (на резьбе или на сварке), технических и эксплуатационной, а также для герметизации и разоб щения межколонных пространств с помощью упругих уплотнений.
Оборудование типа ОКК состоит из отдельных сборочных еди ниц - колонных головок. Нижняя колонная головка (ГНК), присое диняемая непосредственно к верхнему концу обсадной колонны (кон дуктору), выпускается в трех исполнениях.
Колонные головки устанавливают на устье скважины последова тельно по мере спуска и цементирования обсадных колонн. Их под бирают с учетом максимального пластового давления, ожидаемого при бурении следующего за обсаженным интервала скважины.
Оборудование типа ОКК (рис. 4.3) состоит из нижней, промежу точной - первой, второй и третьей (верхней) колонн.
Обвязка обсадных колонн осуществляется с помощью клиньевых подвесок и пакеров.