Типы оборудования забоев скважин

Оглавление:

Для того чтобы понять, что такое забой скважины, необходимо иметь общее представление о том, что представляет собой этот процесс и его составные части. Скважиной называется геологическая выработка, у которой длина гораздо больше ее диаметра. Она состоит из нескольких элементов, независимо от цели ее сооружения:

  • устье - начало скважины;
  • стенка - внутренняя цилиндрическая поверхность;
  • ствол - все внутреннее пространство скважины;
  • забой - дно скважины.
Схемы конструкций забоев при заканчивании скважин

Схемы конструкций забоев при заканчивании скважин.

Кроме этих терминов, имеются еще несколько технических понятий, которые объясняют рассматриваемую конструкцию и ее оборудование, необходимых для понимания вопроса - что такое конструкции забоев скважин.

Дело в том, что при бурении пролет проходит множество различных пластов. Это могут быть пласты, которые необходимо укреплять, от которых ствол скважины необходимо изолировать или, наоборот, содержимое слоя должно попасть непосредственно в скважину. Поэтому различные участки бурения имеют свою конструкцию и свое наименование. В общем случае скважина может состоять из таких элементов, как:

  1. Направление - начальная часть устья, состоящая из рыхлых или легко размываемых пород. Для укрепления направления бурят скважину большого диаметра до необходимой глубины, на которой залегают более твердые породы. Как правило, эта глубина составляет 4-8 метров. В отверстие помещают трубу соответствующих размеров, а промежуток между трубой и породой бетонируют.
  2. Кондуктор - участок скважины, следующий за "направлением". Он укрепляется обсадной трубой, состоящей из скрученных между собою труб, количество которых зависит от глубины бурения. Пространство между кондуктором и породой заливается цементным раствором.
  3. Промежуточная колонна - участок, проходящий направление, кондуктор и следующий глубже, для того чтобы перекрыть трудные или слабые пласты породы и продуктивные слои, не планирующиеся к разработке. В случае большой глубины скважины таких колонн может быть несколько. Они также цементируются для надежной изоляции.
  4. Эксплуатационная колонна - участок бурения от ее дна до устья. Именно по этому участку транспортируется добываемый материал. Эксплуатационная колонна также подвергается цементированию.
  5. Забой - последняя часть скважины, служащая для извлечения продукта из пластов. Сам продуктивный пласт имеет кровлю, верхнюю границу и подошву - нижнюю границу.
Конструкция артезианской скважины

Конструкция артезианской скважины.

Конструкция забоя скважины - один из важнейших элементов бурения. Его конструкция разрабатывается для обеспечения таких функций скважины, как:

  • механическая прочность продуктивного пласта, обеспечивающая возможность погружения необходимого оборудования, в зависимости от назначения скважины;
  • хорошая гидравлическая проницаемость конструкции призабойной части;
  • возможность дополнительного доступа к другим продуктивным слоям, которые не планировалось разрабатывать первоначально или их надежная изоляция;
  • раздельное воздействие на различные прилегающие слои или отдельные части продуктивного горизонта;
  • возможность проведения дренажа всего продуктивного слоя.

Вследствие различий условий разработки, забойная часть бурения может иметь один из нескольких конструктивных типов:

  • открытый забой;
  • забой, перекрытый хвостовиком эксплуатационной колонны, перфорированный предварительно;
  • забой с фильтром;
  • перфорированный забой.

Открытый забой

Открытый забой обустраивается таким образом, что эксплуатационная колонна доводится до начала разрабатываемого горизонта и в таком состоянии укрепляется раствором цемента. После этого пласт вскрывают инструментом меньшего диаметра, оставляя ствол отверстия открытым.

Схема заканчивания скважины открытым забоем

Схема заканчивания скважины открытым забоем.

Подобная конструкция забоя возможна только в случае, если:

  • известно точное расположение границ разрабатываемого горизонта;
  • толщина горизонта небольшая;
  • пласт состоит из пород, устойчивых против обрушения;
  • пласт однороден и не содержит глинистых структур, подверженных обрушению вследствие разбухания;
  • в процессе разработки необходимость в воздействии на отдельные пропластки отсутствует.

Важно! Открытый забой характеризуется самой высокой гидродинамической эффективностью относительно других конструкций и по коэффициенту гидродинамического сопротивления принимается за единицу.

Коэффициент гидродинамического сопротивления скважин других типов измеряется относительно бурения с открытым забоем.

Недостатком такой конструкции считается отсутствие возможности разработки отдельных участков пласта или раздельное воздействие на них и возможность обвалов пластов при откачке в результате уменьшения давления внутри пласта. Из-за этих недостатков скважины с открытым забоем используются редко, и их количество составляет не более пяти процентов от всех разрабатываемых скважин.

Забой, перекрытый перфорированным хвостовиком эксплуатационной колонны

Схема скважины с песчаной пробкой на забое

Схема скважины с песчаной пробкой на забое.

В случае использования этого типа конструкции забоя, скважина опускается до подошвы разрабатываемого слоя и укрепляется эксплуатационной колонной с просверленной перфорацией, находящейся по всей высоте продуктивного слоя. После этого она цементируется до начала продуктивного пласта, а перфорированная часть остается открытой.

Этот тип забоя используется на тех же условиях, что и открытый тип забоя, но лишен недостатков в виде обрушения пород, уменьшающих рабочий диаметр скважины.

Забой с фильтром

При строительстве забоя с фильтром обсадная колонна устанавливается до верхней границы разрабатываемого пласта и заливается раствором цемента. По ней в пласт опускается фильтр, имеющий небольшие щелевидные или круглые отверстия.

Промежуток между фильтром и трубой перекрывается сальником. Фильтры могут иметь различную конструкцию. Наибольшее применение получили фильтры со щелевидными отверстиями, кольцевые фильтры, гравийные и металлокерамические фильтры.

Схема устройства скважины и фильтра

Схема устройства скважины и фильтра.

  1. Кольцевые фильтры состоят из колец, надетых на трубу с перфорацией. Между кольцами с помощью ленты определенной толщины создается необходимый зазор, позволяющий производить требуемую фильтрацию.
  2. Гравийный фильтр представляет собой две концентрические трубы с перфорацией, между которыми находится слой гравия с фракциями 5-6 миллиметров, являющийся фильтрующим элементом.
  3. Металлокерамические фильтры представляют собой кольца из спекаемой под высоким давлением керамической дроби, надеваемые на трубу с перфорацией.
  4. Наибольшую эффективность имеют металлокерамические фильтры, вследствие небольшого гидродинамического сопротивления и хорошей степени очистки.

Забои с фильтром служат для фильтрации от добываемого продукта песчаных примесей при разработке горизонтов с возможным образованием песчаных пробок. Забои с фильтром не имеют особого распространения в практике бурения.

Перфорированный забой

Перфорированный забой строится следующим образом. Отверстие бурится до необходимой отметки и до установки обсадной трубы исследуется с помощью специальных геофизических средств. В результате исследования с большой точностью определяются отметки продуктивных и водоносных слоев и намечаются объекты для эксплуатации.

Скважинный фильтр

Скважинный фильтр.

После опускания обсадной трубы производится ее цементирование от забоя до необходимой отметки и перфорирование в районе продуктивного пласта.

Бурение с перфорированным забоем получили самое широкое распространение благодаря своим преимуществам:

  • простота строительства скважины и проведения геологических исследований;
  • хорошая изоляция пропластов;
  • последующая возможность разработки пропущенных или отложенных продуктивных пластов;
  • возможность применения различных способов воздействия на слои, прилегающие к продуктивному пласту;
  • сохранение рабочего сечения скважины в течение долгого времени.

Важно! В том случае если продуктивный слой содержит не цементированные песчаные слои, применяется установка фильтрующего элемента в зоне разработки.

При этом возрастает гидродинамическое сопротивление. Но даже без фильтра перфорированный забой имеет гораздо большее сопротивление в сравнении с открытым забоем.

Типовое оборудование скважины

Типовое оборудование скважины.

Иногда в практике бурения требуется создание многоствольных или многозабойных скважин. Как правило, бурения подобного типа используются в геологоразведке с целью снижения затрат или более тщательного изучения уже разведанного месторождения. Многоствольными называются скважины, имеющие ответвление от основного ствола до входа в продуктивный слой.

Многозабойные отверстия имеют разветвление в пределах продуктивного пласта. Для создания пролетов такого типа используется искусственный забой, который сооружается ниже места предполагаемого ответвления от основного ствола и перекрывает его. Искусственный забой используется и при раздельной добыче из разных продуктивных пластов одной скважины.

Как правило, есть два основных способа создания искусственного забоя. Это установка специальных пробок, перекрывающих диаметр скважины и заполнение отверстия вяжущими или инертными материалами. Преимущество второго способа заключается в том, что он подходит для бурения любого возраста и любой степени разработанности, так как со временем диаметр может измениться. Механическая установка пробки подходит только для новых скважин.

Таким образом, различные конструкции забоев выбираются в зависимости от назначения бурения, от характеристики пород, имеющихся в продуктивном пласте, наличия или отсутствия напорных горизонтов и расстояния до них и множества других факторов, влияние которых зачастую определяется расчетным путем.

Table of contents:

In order to understand what is downhole, it is necessary to have a general idea of what this process and its components. Wells called geological development, which is much greater than its diameter. It consists of several elements, regardless of the purpose of its construction:

  • mouth - the beginning of the well;
  • wall - internal cylindrical surface;
  • barrel - the entire interior of the well;
  • slaughter - the bottom of the well.
circuit design faces well completion

Scheme designs faces during well completion.

In addition to these terms, there are still some technical concepts that explain the considered construction and its equipment, needed to understand the question - what is the design of the well bottom.

The fact that the passage runs in drilling a plurality of different layers. These may be layers that need to be strengthened on which the wellbore to be isolated or alternatively, the contents of the layer should fall directly into the hole. Therefore different parts of the drilling have their own structure and its own name. In general, a well can be composed of elements such as:

  1. Direction - the initial part of the mouth, consisting of loose or easily eroded rocks. To strengthen the direction of the hole is drilled large diameter to the required depth, which occur more solid rock. Typically, this depth is 4-8 meters. The respective hole sizes of the tube is placed, and the gap between the pipe and the formation concreted.
  2. The conductor - the well site, following the "direction". He strengthened the casing consisting of twisted pipes among themselves, the amount of which depends on the depth of drilling. The space between the conductor and the rock is filled with cement mortar.
  3. Intermediate column - portion extending direction of the conductor and the next deeper, in order to cover difficult or weak rock formations and productive layers, does not plan to develop. In the case of wells of great depth such columns may be several. They also cemented for reliable isolation.
  4. Production casing - drilling section from its bottom to the mouth. It is for this site mined material is transported. Production casing is also subjected to cementation.
  5. Slaughter - the last part of the well that serves to extract the product from the reservoir. The very productive layer has a roof, the upper limit and the sole - the lower boundary.
The construction of artesian wells

The construction of artesian wells.

The design of the well bottom - one of the most important elements of the drilling. Its structure is designed to provide these functions well, such as:

  • the mechanical strength of the producing formation, immersion provides the possibility of the necessary equipment, depending on the purpose of the borehole;
  • good hydraulic permeability of the bottomhole design;
  • the possibility of additional access to other productive segments, which are not intended to develop an original or reliable isolation;
  • effect on various separate adjacent layers or parts productive horizon;
  • the possibility of draining all the productive layer.

Due to the differences development conditions downhole drilling portion may have one of several structural types:

  • open slaughter;
  • face, covered with a liner production casing, pre-perforated;
  • slaughter with a filter;
  • perforated slaughter.

Outdoor slaughter

Outdoor slaughter settling so that the production string is brought to the horizon started to be developed and strengthened in such a state of cement mortar. Thereafter, the formation of smaller diameter instrument is opened, leaving the open bore hole.

Driving open hole completions

Driving completions open hole.

Such face design is only possible if:

  • We know the exact location of the boundaries of the developed horizon;
  • horizon small thickness;
  • layer consists of species that are resistant against collapse;
  • formation is homogeneous and contains no clay structures subject to collapse due to swelling;
  • in the process of developing a need for action on individual seams no.

Important! Outdoor slaughter is characterized by the highest hydrodynamic efficiency relative to other structures and is taken as the unit of the coefficient of drag.

Factor other types of wells hydrodynamic resistance is measured relative to the open hole drilling.

The disadvantage of this design is the lack of the possibility of developing individual sites or separate reservoir impact on them and the possibility of landslides layers during pumping by reducing the pressure inside the reservoir. Because of these drawbacks with open hole wellbore are rarely used, and their number is not more than five percent of all development wells.

Slaughter, covered with perforated production casing liner

Driving well with a sand plug at the bottom

Driving well with a sand plug at the bottom.

In the case of this type face design, well developed descends to the foot strengthening layer and the production string from the drilled perforations located along the entire height of the productive layer. After that, she cemented prior to the producing formation and the perforated portion remains open.

This face type is used under the same conditions as open type face, but without flaws as caving, reducing the diameter of the working wells.

filter Slaughter

During the construction of the face of the filter casing is set to the upper limit of the mined seam and filled with cement mortar. As it descends into the reservoir filter having a small slit-like or circular holes.

The gap between the filter and the tube is blocked gland. The filters may have different design. The most widely used filters received with slotted holes, circular filters, gravel and metal filters.

Scheme wells and the filter device

Driving device well and filter.

  1. Annular filters consist of rings worn on a pipe with perforations. Between the rings by means of a certain thickness tape to create the necessary clearance that allows for the desired filtering.
  2. Gravel pack consists of two concentric perforated pipe, between which is a layer of gravel with fractions 5-6 millimeters, which filter element.
  3. Sintered metal filters are a ring of high pressure sintered ceramic fraction worn on a pipe with perforations.
  4. The most effective are sintered metal filter, because of the low drag and good purity.

Slaughter filter used for filtering impurities from the extracted sand horizons in the development of the product with the possible formation of sand plugs. Slaughtering of the filter does not have a special distribution in the drilling practice.

Perforated slaughter

Perforated slaughter as follows. A hole is drilled to the required mark and before the casing is studied with special logging tools. The study determined with great accuracy and level of productive aquifers and outlined objects for exploitation.

well screen

A downhole filter.

After lowering the casing is made by cementing her face up to the required mark and perforation in the area of the producing formation.

Drilling with a perforated slaughter gained the most widespread because of its advantages:

  • ease of construction of wells and geological research;
  • good insulation proplastov;
  • the subsequent possibility of developing a missed or delayed productive strata;
  • the possibility of using various ways to influence the layers adjacent to the productive formation;
  • preservation of the working section of the well over time.

Important! In the event that no productive layer comprises cemented sand layers, attaching the filter element used in the development zone.

This increases drag. Even without culling perforated filter has a much greater resistance compared with the open hole.

Typical well equipment

Typical downhole equipment.

Sometimes in drilling practice requires the creation of multilateral and multilateral wells. As a rule, this type of drilling used in geological prospecting in order to reduce costs or a more thorough study has explored the field. Called multilateral wells with a branch from the main trunk before entering the productive layer.

Splitters holes are branching within the reservoir. To create this type of hops used artificial face, which is being built below the intended branches from the main trunk and closes it. Artificial slaughter used and the separate production of the different productive strata one well.

As a rule, there are two basic ways to create an artificial face. This installation of special plugs that cover the hole diameter and hole filling binders or inert materials. The advantage of the second method is that it is suitable for the drilling of any age and any degree of development, since the diameter may change over time. Mechanical installation of the plug is suitable only for new wells.

Thus, various designs faces selected depending on the purpose of drilling of rock characteristics, existing in the reservoir, the presence or absence of pressure horizons and distance, and many other factors which influence is often determined by calculation.

Зміст:

Для того щоб зрозуміти, що таке забій свердловини, необхідно мати загальне уявлення про те, що являє собою цей процес і його складові частини. Свердловиною називається геологічна вироблення, у якій довжина набагато більше її діаметра. Вона складається з кількох елементів, незалежно від мети її споруди:

  • гирлі - початок свердловини;
  • стінка - внутрішня циліндрична поверхня;
  • стовбур - весь внутрішній простір свердловини;
  • забій - дно свердловини.
Схеми конструкцій вибоїв при заканчіваніі свердловин

Схеми конструкцій вибоїв при заканчіваніі свердловин.

Крім цих термінів, є ще кілька технічних понять, які пояснюють дану конструкцію і її обладнання, необхідних для розуміння питання - що таке конструкції вибоїв свердловин.

Справа в тому, що при бурінні проліт проходить безліч різних пластів. Це можуть бути пласти, які необхідно зміцнювати, від яких стовбур свердловини необхідно ізолювати або, навпаки, вміст шару повинно потрапити безпосередньо в свердловину. Тому різні ділянки буріння мають свою конструкцію і своє найменування. У загальному випадку свердловина може складатися з таких елементів, як:

  1. Напрямок - початкова частина гирла, що складається з пухких або легко розмиваються порід. Для зміцнення напрямки бурять свердловину великого діаметру до необхідної глибини, на якій залягають більш тверді породи. Як правило, ця глибина становить 4-8 метрів. В отвір поміщають трубу відповідних розмірів, а проміжок між трубою і породою бетонують.
  2. Кондуктор - ділянку свердловини, наступний за "напрямком". Він зміцнюється обсадної трубою, що складається з скручених між собою труб, кількість яких залежить від глибини буріння. Простір між кондуктором і породою заливається цементним розчином.
  3. Проміжна колона - ділянку, що проходить напрям, кондуктор і наступний глибше, для того щоб перекрити важкі або слабкі пласти породи і продуктивні шари, які не плануються до розробки. У разі великої глибини свердловини таких колон може бути кілька. Вони також цементуються для надійної ізоляції.
  4. Експлуатаційна колона - ділянку буріння від її дна до гирла. Саме по цій ділянці транспортується видобувається матеріал. Експлуатаційна колона також піддається цементування.
  5. Забій - остання частина свердловини для витягнення продукту з пластів. Сам продуктивний пласт має покрівлю, верхню межу і підошву - нижню межу.
Конструкція артезіанської свердловини

Конструкція артезіанської свердловини.

Конструкція забою свердловини - один з найважливіших елементів буріння. Його конструкція розробляється для забезпечення таких функцій свердловини, як:

  • механічна міцність продуктивного пласта, що забезпечує можливість занурення необхідного обладнання, в залежності від призначення свердловини;
  • хороша гідравлічна проникність конструкції привибійної частини;
  • можливість додаткового доступу до інших продуктивним верствам, які не планувалися розробляти спочатку або їх надійна ізоляція;
  • роздільне вплив на різні прилеглі шари або окремі частини продуктивного горизонту;
  • можливість проведення дренажу всього продуктивного шару.

Через розбіжності умов розробки, забійна частина буріння може мати один з кількох конструктивних типів:

  • відкритий забій;
  • забій, перекритий хвостовиком експлуатаційної колони, перфорований попередньо;
  • забій з фільтром;
  • перфорований забій.

відкритий забій

Відкритий забій облаштовується таким чином, що експлуатаційна колона доводиться до початку розробляється горизонту і в такому стані зміцнюється розчином цементу. Після цього пласт розкривають інструментом меншого діаметру, залишаючи стовбур отвори відкритим.

Схема закінчення свердловини відкритим забоєм

Схема закінчення свердловини відкритим забоєм.

Подібна конструкція забою можлива тільки в разі, якщо:

  • відомо точне розташування кордонів розробляється горизонту;
  • товщина горизонту невелика;
  • пласт складається з порід, стійких проти обвалення;
  • пласт однорідний і не містить глинистих структур, схильних до обвалення внаслідок розбухання;
  • в процесі розробки необхідність у впливі на окремі пропластки відсутня.

Важливо! Відкритий забій характеризується найвищою гідродинамічної ефективністю щодо інших конструкцій і за коефіцієнтом гідродинамічного опору приймається за одиницю.

Коефіцієнт гідродинамічного опору свердловин інших типів вимірюється щодо буріння з відкритим забоєм.

Недоліком такої конструкції вважається відсутність можливості розробки окремих ділянок пласта або роздільне вплив на них і можливість обвалів пластів при відкачці в результаті зменшення тиску всередині пласта. Через цих недоліків свердловини з відкритим забоєм використовуються рідко, і їх кількість становить не більше п'яти відсотків від всіх розроблюваних свердловин.

Забій, перекритий перфорованим хвостовиком експлуатаційної колони

Схема свердловини з піщаної пробкою на забої

Схема свердловини з піщаної пробкою на забої.

У разі використання цього типу конструкції забою, свердловина опускається до підошви розробляється шару і зміцнюється експлуатаційної колоною з просвердленої перфорацією, що знаходиться по всій висоті продуктивного шару. Після цього вона цементується до початку продуктивного пласта, а перфорована частина залишається відкритою.

Цей тип забою використовується на тих же умовах, що і відкритий тип забою, але позбавлений недоліків у вигляді обвалення порід, що зменшують робочий діаметр свердловини.

Забій з фільтром

При будівництві забою з фільтром обсадная колона встановлюється до верхньої межі пласта і заливається розчином цементу. За нею в пласт опускається фільтр, який має невеликі щілиноподібні або круглі отвори.

Проміжок між фільтром і трубою перекривається сальником. Фільтри можуть мати різну конструкцію. Найбільше застосування отримали фільтри з щілиновидними отворами, кільцеві фільтри, гравійні і металокерамічні фільтри.

Схема пристрою свердловини і фільтра

Схема пристрою свердловини і фільтра.

  1. Кільцеві фільтри складаються з кілець, одягнутих на трубу з перфорацією. Між кільцями за допомогою стрічки певної товщини створюється необхідний зазор, що дозволяє виробляти необхідну фільтрацію.
  2. Гравійний фільтр являє собою дві концентричні труби з перфорацією, між якими знаходиться шар гравію з фракціями 5-6 міліметрів, що є елементом, що фільтрує.
  3. Металокерамічні фільтри являють собою кільця з спекаемой під високим тиском керамічної дробу, що надягають на трубу з перфорацією.
  4. Найбільшу ефективність мають металокерамічні фільтри, внаслідок невеликого гідродинамічного опору і хорошою ступеня очищення.

Забої з фільтром служать для фільтрації від видобутого продукту піщаних домішок при розробці горизонтів з можливим утворенням піщаних пробок. Забої з фільтром не мають особливого поширення в практиці буріння.

перфорований забій

Перфорований забій будується наступним чином. Отвір буриться до необхідної позначки і до установки обсадної труби досліджується за допомогою спеціальних геофізичних засобів. В результаті дослідження з великою точністю визначаються позначки продуктивних і водоносних шарів і намічаються об'єкти для експлуатації.

Свердловинний фільтр

Свердловинний фільтр.

Після опускання обсадної труби проводиться її цементування від забою до необхідної позначки і перфорування в районі продуктивного пласта.

Буріння з перфорованим забоєм набули найширшого розповсюдження завдяки своїм перевагам:

  • простота будівництва свердловини і проведення геологічних досліджень;
  • хороша ізоляція ПРОПЛАСТ;
  • подальша можливість розробки пропущених або відкладених продуктивних пластів;
  • можливість застосування різних способів впливу на шари, прилеглі до продуктивного пласту;
  • збереження робочого перетину свердловини протягом довгого часу.

Важливо! У тому випадку якщо продуктивний шар містить не цементовані піщані шари, застосовується установка фільтруючого елемента в зоні розробки.

При цьому зростає гідродинамічний опір. Але навіть без фільтра перфорований забій має набагато більший опір в порівнянні з відкритим забоєм.

Типове обладнання свердловини

Типове обладнання свердловини.

Іноді в практиці буріння потрібне створення багатоствольних або багатозабійного свердловин. Як правило, буріння подібного типу використовуються в геологорозвідці з метою зниження витрат або більш ретельного вивчення вже розвіданого родовища. Багатостовбурний називаються свердловини, які мають відгалуження від основного стовбура до входу в продуктивний шар.

Багатозабійного отвори мають розгалуження в межах продуктивного пласта. Для створення прольотів такого типу використовується штучний забій, який споруджується нижче місця передбачуваного відгалуження від основного стовбура і перекриває його. Штучний забій використовується і при роздільній видобутку з різних продуктивних пластів однієї свердловини.

Як правило, є два основних способи створення штучного забою. Це установка спеціальних пробок, що перекривають діаметр свердловини і заповнення отвори в'яжучими або інертними матеріалами. Перевага другого способу полягає в тому, що він підходить для буріння будь-якого віку і будь-якого ступеня розробленості, так як з часом діаметр може змінитися. Механічна установка пробки підходить тільки для нових свердловин.

Таким чином, різні конструкції вибоїв вибираються в залежності від призначення буріння, від характеристики порід, наявних в продуктивному пласті, наявності або відсутності напірних горизонтів і відстані до них і безлічі інших чинників, вплив яких часто визначається розрахунковим шляхом.


» » » Типы оборудования забоев скважин