Что такое башмак в бурении
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Башмак обсадной колонны навинчивают на нижний конец первой ( снизу) обсадной трубы и закрепляют сваркой. Он служит для предохранения нижнего торца обсадной колонны от смятия и для ее направления по стволу скважины в процессе спуска. Используются башмаки различной конструкции: простейшая представляет собой короткий отрезок стальной толстостенной трубы с фасками ( наружной и внутренней) на нижнем торце. Такие башмаки устанавливают на обсадных колоннах большого диаметра, начиная с 351 мм. [1]
Башмак обсадной колонны навинчивают на нижний конец первой ( снизу) обсадной трубы и закрепляют сваркой. Он служит для предозсранения нижнего торца обсадной колонны от смятия и для ее направления по стволу скважины в процессе спуска. Используются башмаки различной конструкции: простейшая представляет собой короткий отрезок стальной толстостенной трубы с фасками ( наружной и внутренней) на нижнем торце. Такие башмаки обычно устанавливают на обсадных колоннах большого диаметра, начиная с 351 мм. [2]
Башмаки обсадных колонн выпускаются и другими предприятиями, информация о которых не представлена в настоящем справочном пособии. [5]
Башмак обсадной колонны устанавливается в подошве порового горизонта, и колонна в таком положении цементируется. Этим предохраняют трещитпгий горизонт от попадания в него цементного раствора. [6]
Башмак обсадной колонны навинчивают на нижний конец первой ( снизу) обсадной трубы и закрепляют сваркой. Он служит для предохранения нижнего торца обсадной колонны от смятия и для ее направления по стволу скважины в процессе спуска. Используются башмаки различной конструкции: простейшая представляет собой короткий отрезок стальной толстостенной трубы с фасками ( наружной и внутренней) на нижнем торце. Такие башмаки устанавливают на обсадных колоннах большого диаметра, начиная с 351 мм. [8]
Башмак обсадной колонны обычно расположен в интервале плотных пород, поэтому при дальнейшем углублении ствола может быть вскрыт пласт более слабый. Следовательно, необходимо периодически повторно определять давление начала поглощения пород только что вскрытого интервала. Для этого призабойную часть ствола отсекают пакером. [10]
Башмаками обсадных колонн оснащаются нижние трубы обсадных колонн для защиты от их повреждения в процессе спуска в скважину. Башмак соединяют с колонной обсадных труб с помощью резьбы или сварки. Если башмаком оснащена колонна, после спуска которой продолжается углубление ствола скважины, его разбуривают после окончания цементирования. [11]
Конструктивно башмак обсадной колонны выполняется меньшего диаметра для более надежной и легкой установки гидроизоляционного пакера. [12]
Башмак обсадной колонны
Владельцы патента RU 2282706:
Известен колонный башмак, состоящий из цилиндрического корпуса с присоединительной резьбой на верхнем конце и сквозными радиальными каналами. Корпус жестко связан с направляющей пробкой с закругленным нижним концом, выполненной из легко разбуриваемого материала [1].
Известен башмак обсадной колонны, включающий полый цилиндрический корпус, имеющий в верхней части присоединительную резьбу для соединения с обсадной колонной, и жестко связанную с корпусом направляющую пробку с осевым каналом, со сквозными осевыми пазами и конической нижней частью [2]. Указанное устройство может быть принято в качестве прототипа.
К недостаткам известного устройства также следует отнести вероятность недопуска обсадной колонны до проектной глубины в осложненном (имеющем перегибы, каверны, уступы, желоба и др.) стволе скважины.
Задача настоящего изобретения заключается в повышении надежности спуска и установки обсадной колонны в осложненном стволе скважины.
Башмак обсадной колонны состоит из полого цилиндрического корпуса 1, в верхней части которого выполнена присоединительная резьба для соединения с обсадной колонной (на чертежах не показана). С корпусом 1 жестко связана направляющая пробка 2 с осевым каналом и конической нижней частью. Направляющая пробка, как правило, изготовляется из легко разрушаемого материала.
В направляющей пробке 2 имеются сквозные осевые пазы для размещения в них отклоняющих элементов, которые выполнены в виде изогнутых двуплечих рычагов Т-образного сечения. Длина большого плеча рычага может кратно превосходить длину малого плеча.
Каждый рычаг состоит из основания 3 и опорной плиты 4, которые жестко связаны между собой. Наружная поверхность опорной плиты 4 в поперечном сечении имеет вид сектора трубной заготовки.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
1. К.В.Иогансен. Справочник. Спутник буровика. М., Недра, 1990, с.159.
2. Е.М.Соловьев. Заканчивание скважин. М., Недра, 1979, с.171.
2. Башмак обсадной колонны по п.1, отличающийся тем, что длина большого плеча рычага кратно превосходит длину его малого плеча.
Сплошное цементирование скважин через башмак
Сплошное цементирование скважин является мерой, направленной на укрепление обсадных стволов скважин, как правило, небольшой глубины и правильной конфигурации. В процессе сплошного цементирования тампонажный состав закачивается в скважину, заполняя лакуны.
Процесс сплошного цементирования скважин через башмак
Хвостовик опускают в скважину в конец башмака до упора. Буровой раствор вытесняется и одновременно заполняет собой хвостовик. После прекращения погружения конструкции и по достижении расчетной глубины проводят полный долив хвостовика. В конструкцию подается давление до 80 атмосфер, выравнивающее параметры бурового раствора. Из устья сбрасывается шар. Буровой раствор, подаваемый сверху, создает циркуляцию, и доставляет шар в седло посадочной муфты. Шар закупоривает проходной канал и тем самым поднимает давление во внутритрубном пространстве до 120 атмосфер. Срабатывает автоматическая система срезания штифтов гидравлической подвески. Поршневая система приходит в действие, поднимается и фиксирует весь хвостовик.
Перед переходом к следующему этапу необходимо убедиться в заякоривании подвески. Для этого проводят разгрузку колонны на расчетную величину. Далее продолжают увеличивать давление во внутритрубном пространстве до 170-180 атмосфер. Это приводит к автоматическому срезанию седла посадочной муфты. Давление в трубе падает, восстанавливается циркуляция. Раствор выносит шарик и седло к ловушке обратного клапана. Циркуляция останавливается. Проводится отворот посадочного инструмента, устанавливается цементировочная головка и подбивается цементировочная линия. После закачки расчетного объема цемента в трубу сбрасывается продавочная пробка. Ее продвигают по внутритрубному пространству буровым раствором, тем самым вытесняя цемент в затрубное пространство.
Продавочная пробка достигает прочистной, давление со временем повышается до 80 атмосфер, срабатывает система среза прочистной пробки. Пробки двигаются далее вместе под воздействием бурового раствора. Весь цемент вытесняется из внутритрубного пространства хвостовика. Пробки садятся в посадочную муфту и провоцируют резкий скачек давления. Это сигнал к остановке подачи бурового раствора и подаче обратной тяги цементного раствора для контроля обратного перетока. Посадочный инструмент поднимают до выхода манжетного блока. Срезается излишек цементного раствора. Скважину прочищают, полностью поднимают посадочный инструмент. Скважина готова.
Чтобы задать вопрос или сделать заявку,
нажмите на кнопку ниже:
Башмак колонный (варианты)
Полезная модель относится к области строительства и эксплуатации нефтяных и газовых скважин и, в частности, к оборудованию для оснащения низа обсадной колонны при ее спуске в скважину. Обеспечивает повышение ударной прочности и износостойкости и улучшение разбуриваемости башмака колонного в скважине. Сущность полезной модели: башмак колонный по варианту 1 включает полый корпус, в верхней части которого выполнена муфтовая резьба обсадных труб, а в нижней части последовательно сверху вниз выполнены, по крайней мере, одна внутренняя кольцевая канавка и одно радиальное отверстие, и направляющую насадку с осевым отверстием, при этом направляющая насадка сформирована из литьевого полимера, например полиацеталь или капролон, совместно с нижней частью корпуса и неразъемна с ним. По варианту 2 башмак включает полый корпус, в верхней и нижней частях которого выполнена муфтовая резьба обсадных труб, и направляющую насадку с осевым отверстием, при этом направляющая насадка выполнена из литьевого полимера, например полиацеталь или капролон, и соединена по муфтовой резьбе с нижней частью корпуса. 2 н.п. и 2 з.п. ф-лы, 4 илл.
Полезная модель относится к области строительства и эксплуатации нефтяных и газовых скважин и, в частности, к оборудованию для оснащения низа обсадной колонны.
Известен башмак колонный, включающий полый корпус, в верхней части которого выполнена муфтовая резьба обсадных труб, а в нижней части закреплена съемная направляющая насадка с осевым и радиальными отверстиями, выполненная из металла, например, чугуна или алюминия. (Булатов А.И., Аветисов А.Г. Справочник инженера по бурению, т.3, стр.128-129, Москва, Недра 1995).
Недостатком данного башмака является определенная сложность при разбуривании, особенно современными долотами типа PDC, насадки из алюминия, обладающего вязкими свойствами, а насадки из чугуна после литья имеют внутренние каверны, которые не определяются известными приборами дефектоскопии. Такие насадки при спуске башмака в скважину могут разрушиться от боковых или осевых нагрузок и привести к осложнениям.
Недостаток конструкции данного башмака заключается в том, что при спуске обсадной колонны, особенно в наклонно-направленные скважины, такие башмаки от периодических ударов о стенки эксплуатационных колонн или открытого ствола, осевых и абразивных нагрузок быстро разрушаются, что приводит к серьезным осложнениям и дополнительным затратам по их устранению.
Техническим результатом полезной модели является повышение ударной прочности и износостойкости и улучшение разбуриваемости башмака колонного в скважине.
Необходимый технический результат достигается тем, что башмак колонный по варианту 1 включает полый корпус, в верхней части которого выполнена муфтовая резьба обсадных труб, а в нижней части последовательно сверху вниз выполнены, по крайней мере, одна внутренняя кольцевая канавка и одно радиальное отверстие, и направляющую насадку с осевым отверстием, при этом направляющая насадка сформирована из литьевого полимера, например полиацеталь или капролон, совместно с нижней частью корпуса и неразъемна с ним.
По варианту 2 башмак колонный включает полый корпус, в верхней и нижней частях которого выполнена муфтовая резьба обсадных труб, и направляющую насадку с осевым отверстием, при этом направляющая насадка выполнена из литьевого полимера, например полиацеталь или капролон, и соединена по муфтовой резьбе с нижней частью корпуса.
Башмак колонный по варианту 1 (фиг.1), в частном исполнении, состоит из полого корпуса 1, в верхней части которого выполнена муфтовая резьба 2 обсадных труб, а в нижней выполнены последовательно сверху вниз внутренние кольцевые канавки 3 и радиальные отверстия 4, и направляющей насадки 5 с осевым отверстием 6, которая сформирована из литьевого полимера, например, полиацеталь, капролон совместно с нижней частью корпуса 1 и неразъемна с ним.
Для улучшения процесса разбуривания насадки в нижней части корпуса 1 на торце могут быть выполнены радиальные пазы 7, которые заполнены литейным полимером при формировании насадки 5 совместно с корпусом 1.
Башмак колонный по варианту 2 (фиг.4) состоит из полого корпуса 1, в верхней и нижней частях которого выполнена соответственно муфтовая резьба 2 и 8 обсадных труб и направляющую насадку 5 с осевым отверстием 6, которая выполнена путем механической обработки или в специальной прессформе из литьевого полимера, например, полиацеталь или капролон и соединена по муфтовой резьбе 8 с нижней частью корпуса 1.
Для надежной промывки ствола скважины при спуске обсадной колонны в направляющей насадке 5 обоих вариантов могут быть выполнены боковые отверстия 9.
Башмак колонный работает следующим образом.
— башмак должен быть устойчив к абразивному воздействию бурового и цементного растворов и обеспечивать промывку и цементирование обсадной колонны через центральное 6 и боковые 9 отверстия;
— башмак должен быть устойчив к осевым сжимающим нагрузкам;
— башмак должен быть устойчив к изгибающим нагрузкам;
— при обязательном соблюдении всех выше указанных требований башмак должен легко разбуриваться.
Всем этим требованиям в полной мере удовлетворяет башмак колонный, в котором направляющая насадка 5 изготовлена из литейного полимера, например, полиацеталь или капролон. Эти материалы обладают высокими механическими свойствами и при этом хорошо разбуриваются современными долотами типа PDC, которые сейчас широко применяются при бурении и ремонте скважин.
1. Башмак колонный, включающий полый корпус, в верхней части которого выполнена муфтовая резьба обсадных труб, а в нижней части последовательно сверху вниз выполнены, по крайней мере, одна внутренняя кольцевая канавка и одно радиальное отверстие, и направляющую насадку с осевым отверстием, при этом направляющая насадка сформирована из литьевого полимера, например полиацеталь или капролон, совместно с нижней частью корпуса и неразъемна с ним.
2. Башмак колонный по п.1, отличающийся тем, что в нижней части корпуса на торце выполнен, по крайней мере, один радиальный паз.
3. Башмак колонный, включающий полый корпус, в верхней и нижней частях которого выполнена муфтовая резьба обсадных труб, и направляющую насадку с осевым отверстием, при этом направляющая насадка выполнена из литьевого полимера, например полиацеталь или капролон, и соединена по муфтовой резьбе с нижней частью корпуса.
4. Башмак колонный по п.1 или 2, отличающийся тем, что в нижней части направляющей насадки выполнены боковые отверстия.
Элементы оснастки низа обсадной колонны
В конструкцию низа обсадных колонн входит технологическая оснастка для успешного спуска обсадных колонн и цементирования скважин, разобщения пластов и эксплуатации скважин.
В конструкцию низа обсадных колонн входит технологическая оснастка для успешного спуска обсадных колонн и цементирования скважин, разобщения пластов и эксплуатации скважин.
Элементы низа обсадной колонны:
Иногда при спуске эксплуатационных колонн или хвостовиков вместо башмака с направляющей пробкой обсадная колонна заканчивается «пауком» (Рис. 1 г).
Используются также шаровые и дроссельные обратные клапаны (рис. 3).
Обратные клапаны устанавливаются на расстоянии 2. 12 м от башмака.
При спуске обсадных колонн значительной длины или хвостовиков устанавливаются два обратных клапана на расстоянии 8. 12 м друг от друга.
В скважинах с возможными газопроявлениями обратные клапаны устанавливают вне зависимости от глубины спуска колонны во избежание газового выброса через колонну в процессе ее спуска и цементирования.
Обратный клапан перед спуском в скважину опрессовывают на давление, в 1,5 раза превышающее его рабочее давление.
Упорное кольцо
Так как обсадную колонну с обратным клапаном спускают порожней, то периодически (через 100. 200 м) следует доливать ее буровым раствором.
Если этого не делать, наружное давление может достигнуть критической величины, угрожающей или смятию колонны, или прорыву обратного клапана.
Упорное кольцо(кольцо-стоп) устанавливается для четкого фиксирования окончания процесса цементирования над обратным клапаном (на расстоянии 6. 12 м).
Упорное кольцо изготавливается из чугуна в виде шайбы толщиной 12. 15 мм; диаметр отверстия делается на 60-75 мм меньше наружного Ø.
В некоторых случаях упорное кольцо имеет не 1 отверстие, а 2 или 4.
Кольца жесткости
Кольца жесткости служат для усиления отдельных интервалов обсадной колонны.
Их рекомендуется устанавливать на кондукторы и промежуточные колонны.
Для усиления нижней части обсадной колонны и повышения прочности соединения на нижние 4. 5 труб одеваются короткие (100. 200 мм) патрубки и закрепляются электросваркой. Изготавливаются они из обсадных труб следующего за данной обсадной колонной размера.
Рис. 4. Турбулизатор
Турбулизатор
Турбулизаторы способствуют лучшему замещению бурового раствора цементным в процессе цементирования обсадных колонн.
Турбулизатор (рис. 4) состоит из корпуса 1, неподвижно закрепляемого на обсадной трубе, упругими (обычно резиновыми) лопастями 2, наклоненными под углом 30. 50° к образующей оси. Лопасти изменяют направление восходящего потока промывочной жидкости и цементного раствора, способствуют образованию местных вихрей и разрушению структуры в застойных зонах. Для крепления на обсадной трубе служат спиральный клин 3.
Турбулизаторы целесообразно устанавливать в интервалах недостаточно хорошего центрирования колонны со сложной конфигурацией сечения ствола скважины, а также на участках с не очень большими кавернами.
Рис. 6. Скребок
Скребки (рис. 6) применяют для удаления со стенок скважины фильтрационной глинистой корки при спуске обсадной колонны.
Их устанавливают на тех же участках обсадной колонны, что и центрирующие фонари (центраторы).
Наибольший эффект получается при совместном применении скребков и центраторов.