Обсадные трубы для нефтяных скважин: виды труб, обсадная колонна

Обсадная труба — это конструкция, которая изготавливается  из разных материалов и имеет цилиндрическую форму. Монтаж такой трубы производится непосредственно в пробурённую скважину. Используются подобные изделия для защиты скважины от осыпания грунта. На сегодняшний день самыми популярными являются пластиковые изделия для обсадки колодцев.

Обсадные трубы для нефтяных скважин: виды труб, обсадная колонна

Обсадные трубы выпускаются из разных материалов и применяются при бурении водяных, нефтяных, газовых скважин

Назначение обсадных труб

На сегодняшний день используются изделия двух типов:

Обсадные конструкции применяют для защиты нефтяных и газовых скважин, а также при устройстве питьевых колодцах в частных домах. Колонковые детали используются при бурении скважин и играют направляющую роль.

Главная задача обсадной конструкции — защита пробурённой скважины от засыпания. Данное  защитное сооружение должно присутствовать в шахте от начала и до конца эксплуатационного периода колодца. Такие изделия обязаны иметь высокую прочность, чтобы выдерживать оказываемое на них давление со стороны почвы. Правильный выбор материала обеспечивает длительный срок службы конструкции (до 50 лет).

Кроме этого, обсадная конструкция должна иметь хорошие показатели герметичности. Особенно это касается грунтов, в которых залегает большое количество подземных источников. Обсадная колонна должна хорошо справляться со своими задачами по предотвращению попадания внутрь скважины грунтов и подземных вод.

Обсадные трубы для нефтяных скважин: виды труб, обсадная колонна

Обсадная труба играет роль стенок шахты, в которую опускается насосное оборудование

Обсадные детали выпускаются из самых разных материалов: дерево, чугун, сталь, асбестоцемент, пластик. Наиболее распространёнными сейчас являются изделия из полимеров. Это обусловлено тем, что их производство отличается меньшими расходами и простотой. Кроме этого, пластиковые трубы имеют ряд преимуществ перед металлическими собратьями.

Использование обсадных труб в нефтегазовой промышленности

Для защиты нефтяных и газовых скважин используют инвентарные, очень прочные обсадные трубы. Как правило, в нефтегазовой сфере применяют только металлические детали. Основным материалом в этом случае выступает сталь. Это обусловлено тем, что пластик не обладает достаточными показателями прочности для работы на таких глубинах.

Размеры этих изделий варьируют от 9,5 до 13 м. Соединение между ними производится с помощью специальной резьбы. В зависимости от конструктивных особенностей резьба может иметь коническое сечение, треугольное и т. д. При высоких показателях рабочего давления (выше 30 мПа), резьба дополнительно оснащается резиновыми уплотнителями.

Важно! Некоторые типы труб применяют в сфере строительства и могут быть использованы только один раз, потому что их монтаж осуществляется с заливкой всей конструкции раствором бетона. После окончания работ демонтаж такой колонны невозможен даже с использованием специальной техники.

Обсадные трубы для нефтяных скважин: виды труб, обсадная колонна

В нефтегазовой промышленности используют только стальные трубы с высокой прочностью

Размеры диаметров таких конструкций могут быть от 114 до 509 мм. Кроме этого, диаметр оказывает непосредственное влияние на толщину стенок, которая может иметь разные показатели (от 6 до 16 мм).

Примеры зависимости толщины стенок обсадных труб от диаметра представлены в таблице 1.

Таблица 1

Диаметр, мм Толщина стенок, мм
426 10 – 12
324 8,5 – 14
194 7,5 – 13
125 6,2 – 10,5

Показатели толщины стенок изделий для нефтегазовых скважин подразделяются на 7 основных групп, в пределах которых наблюдаются следующие границы текучести — 379–1067 мПа.

Помимо этого, все эти изделия делят по способу производства на:

  • обычные (отклонение прямолинейного показателя на 1 метр составляет — до 1 мм);
  • с увеличенной точностью (отклонение не выше 0,5 мм).

Использование труб для буронабивных опор

Обсадные детали получили широкое распространение в строительной области. Здесь их используют для буронабивных опор, которые выполняются методом бетонирования готового колодца. Диаметр такой конструкции может быть от 300 до 1500 мм. Наиболее популярными являются изделия с диаметром от 300 до 600 мм.

Для монтажа буронабивных свай используется обсадная труба секционного типа. Соединение такой конструкции происходит с помощью резьбы. Нижняя секция такой колонны обладает специальным буровым элементом, который проходит сквозь грунт при бурении. Установка обсадных деталей происходит благодаря мобильным буровым машинам (МБУ).

Обсадные трубы для нефтяных скважин: виды труб, обсадная колонна

Обсадные трубы с буронабивными сваями применяют при строительстве в тяжелых условиях

Кроме этого, существуют типы буронабивных свай, изготовляемые собственноручно. С помощью такой ручной установки можно пробурить скважину глубиной до 3 м и диаметром до 30 см. В этом случае роль обсадной трубы выполняет, как правило, рулонный рубероид, которым обкладываются стенки скважины или обычные пластиковые обсадные детали.

Применение для водяных питьевых скважин

При обустройстве водяных колодцев используют: пластиковые, стальные и асбоцементные детали. Наиболее популярными из-за простого монтажа и низкой цены являются пластиковые трубы из ПВХ и ПЭ. Для бурения таких колодцев используют спецтехнику. Обсадка скважины происходит после её бурения. Стыковка отдельных элементов в таких колоннах происходит благодаря резьбовым соединениям.

Важно! Диаметр скважины и обсадной конструкции выбирают, ориентируясь на конкретный случай, в зависимости от того, какая производительность источника необходима. Сечение колонны должно быть таким, чтобы в неё можно было расположить насосное устройство. Нижние секции конструкции должны монтироваться из перфорированных труб.

Обсадные трубы для нефтяных скважин: виды труб, обсадная колонна

Без обсадной трубы невозможно устройство питьевой скважины

Металлические и асбоцементные детали хоть и подходят для монтажа скважин на воду, однако, их использование имеет определённые недостатки.

Типы обсадных труб

Существует три основных вида обсадных труб: пластмассовые, стальные и асбоцементные. Выбор материала зависит от особенностей грунта, глубины скважины и других показателей. Для того, чтобы определиться с глубиной для скважины, рекомендуется проконсультироваться со специалистами, которые хорошо разбираются в этом вопросе.

Основные требования, которым должна соответствовать обсадная труба:

  • устойчивость к давлению грунта;
  • если изделие используется для монтажа питьевого колодца, оно должно соответствовать санитарно-гигиеническим нормам;
  • долговечность.

Рассмотрим основные разновидности изделий, которые используются для обсадки разного рода скважин.

Стальные. Наиболее прочные детали, способные выполнять свои функции даже при очень высоких давлениях со стороны грунта.

Обсадные трубы для нефтяных скважин: виды труб, обсадная колонна

Бесшовные стальные трубы являются наиболее прочными, но и самыми дорогими

Стальные трубы обладают плохой сопротивляемостью к губительному воздействию коррозии. Со временем добываемая из источника вода может приобрести неприятный привкус ржавчины. Это влечёт за собой затраты на обустройство фильтров. Кроме этого, такие изделия являются довольно дорогостоящим вариантом.

По типу производства существует два основных типа стальных труб:

  • бесшовные;
  • сварные шовные.

Бесшовная обсадная труба характеризуется отличными показателями прочности, однако, стоимость таких деталей довольно высока. Сварные шовные изделия дёшево стоят, но имеют слабую прочность.

В некоторых случаях для улучшения рабочих характеристик стальных изделий, их производят из улучшенных материалов или с защитным покрытием. В первую очередь это позволяет предохранять их от ржавления. Основных типов таких труб три:

  1. Оцинкованные трубы. Эти изделия имеют хорошую устойчивость к коррозии, однако, они выделяют опасные соединения цинка. Использование таких изделий для питьевых водяных колодцев не рекомендуется.
  2. Нержавеющая сталь. Она, как и предыдущий тип, обладает устойчивостью к коррозийным воздействиям. Главным недостатком такой трубы является её высокая цена.
  3. Эмалированные трубы. Такие изделия обладают множеством недостатков: сложный монтаж, тонкие стенки, слабая сопротивляемость к механическим воздействиям.

Обсадные трубы для нефтяных скважин: виды труб, обсадная колонна

Оцинкованная труба не подвержена коррозии, но использовать ее в питьевых источниках не рекомендуется

Асбоцементные. Обсадная труба из асбоцемента стоит довольно дёшево, однако, её не рекомендуют использовать в питьевых целях, потому что она выделяет в воду канцерогены и другие вредные примеси. Кроме этого, такие изделия являются очень хрупкими.

Но современная промышленность предлагает разновидность подобных труб из модифицированного материала, который считается безопасным для человека. Если вы чётко определились с тем, что будете использовать асбоцементные трубы для колодца, то тогда желательно ознакомиться с санитарным сертификатом изделий, чтобы точно быть уверенным, что ваша вода будет пригодной для употребления.

Пластиковые. Как уже было сказано выше, такой тип обсадных деталей является наиболее популярным и востребованным. Пластмассовые детали выполняются из следующих типов полимеров: поливинилхлорида, полиэтилена и полипропилена. Пластиковые изделия обладают рядом положительных характеристик:

  • экологичность;
  • резистентность к коррозии;
  • дешевизна;
  • простота монтажа;
  • отличная герметичность;
  • срок службы таких изделий может достигать 50 лет.

Однако у них есть и свои минусы:

  • слабая сопротивляемость к механическим воздействиям;
  • ограниченная глубина применения (50–60 м).

Самыми лучшими характеристиками, которые определяют их выбор, обладают ПЭ и ПВХ трубы. Наиболее бюджетным вариантом являются изделия из полиэтилена. Размеры таких изделий отличаются своим разнообразием.

Обсадные трубы для нефтяных скважин: виды труб, обсадная колонна

Обсадные трубы также изготавливаются из полимеров — чаще всего для таких изделий используют поливинилхлорид и полиэтилен

Если говорить о ПВХ и НПВХ трубах, то, по своим характеристикам лидируют трубы из непластифицированного поливинилхлорида. Они обладают высокой прочностью — их разрешено использовать в скважинах до 300 м. Типоразмеры обсадных НПВХ и ПВХ труб представлены в таблице 2.

Таблица 2

Диаметр, мм Толщина стенок, мм
165 12
140 10
125 7,6
110 6,3
90 4,3

Обратите внимание! Чаще всего при монтаже скважин используют трубы с типоразмерами 90 и 125 мм. Это обусловлено тем, что такой размер подходит под наибольшее количество современных насосных устройств.

Минусы ПВХ труб для обсадки:

  • низкая прочность;
  • плохая сопротивляемость к низким температурам;
  • сложность переработки материала;
  • в случае возгорания выделяют вредные соединения.

Варианты соединения обсадных труб

Обсадная колонна состоит из отдельных элементов, которые соединяются между собой разнообразными способами. Рассмотрим варианты стыковки труб в обсадных конструкциях.

Резьбовое соединение. Используется в тех случаях, когда необходимо собрать изделия, которые оснащены высаженными концами.

Высаженный конец нагревается и на нём выполняется раздача (приблизительно 10 мм по диаметру на длину 150–200 мм).

В результате на этот конец наносят резьбу внутреннего типа, а на противоположенный торец нарезают наружную резьбу с соответствующими характеристиками. Для соединения элементы просто свинчиваются между собой.

Читайте также:  Нефть и наклонное бурение нефтяных скважин: буровые установки

Муфтовое соединение. На концы изделий наносят наружный тип резьбы. Муфты, которые объединяют трубы в единую конструкцию, обладают соответствующей внутренней резьбой. Транспортировка и доставка таких деталей выполняется с накрученной на один конец  муфтой. Второй торец, как правило, закрывается специальной пластиковой заглушкой.

Сварное соединение. Используется крайне редко. Очень важным моментом в таком соединении является его прямолинейное отклонение, которое не должно превышать 0,7 мм в месте стыка.

Обсадные трубы для нефтяных скважин: виды труб, обсадная колонна

Стальные трубы во многих случаях соединяются сваркой, но это достаточно трудоемкий метод

Сварные соединения делятся на такие типы:

  • раструбный тип;
  • встык;
  • двухраструбная стыковка;
  • муфтовое соединение
  • ниппель — раструбное;
  • двухраструбное с центральным кольцом.

Одним из самых надёжных и прочных считается двухраструбная стыковка обсадной колонны. Раструбное и муфтовое обладают одинаковыми показателями прочности, которые несколько ниже, чем у двухраструбного. Прочность соединения встык зачастую достигает показателя самой трубы. Сварку сегментов осуществляют над устьем колодца при помощи специальных сварочных аппаратов.

Бывают такие типы сварки:

  • в защитной среде;
  • в беззащитной среде;
  • контактная сварка.

Полезная информация! Помимо этого, нужно обратить внимание на разделение труб на напорные и безнапорные. Для обсадных колонн используют напорные изделия. Такие детали обладают хорошей резистентностью к высокому давлению.

Стоит обращать внимание и на такие особенности: начальная секция оснащается специальным фильтрующим аппаратом, который очищает воду от песка и глины. Выполняется такое приспособление, как правило, из сеток или нержавеющих проволок. Нижний открытый торец имеет специальный гравийный фильтр. В этом приспособлении проходит первичная фильтрация жидкости.

Оголовок скважины обязательно должен монтироваться с учётом герметичности. Если это правило соблюдено, то тогда при откачке воды образуется давление, которое способствует поставке воды в водозаборный элемент.

Источник: http://TrubaMaster.ru/primenenie/obsadnaya-truba.html

Виды обсадных труб и правила их использования

Содержание:

Термин «обсадная труба» — специфический и применяется не часто, поскольку такие изделия используются далеко не во всех сферах деятельности человека.

Применяются обсадные трубы во время работ по бурению скважин, поэтому обычно с ними сталкиваются или рабочие добывающих компаний, или собственники частных домов, не имеющих выхода к центральным водоснабжающим коммуникациям.

Тем не менее, иметь понятие об этой продукции не помешает любому потенциальному владельцу коттеджа.

Обсадные трубы для нефтяных скважин: виды труб, обсадная колонна

Для чего применяются обсадные трубы

Технологическое назначение обсадных труб – установка в свежепробуренной скважине с целью её укрепления, предотвращения осыпания земли, сползания грунта и в итоге прекращения функционирования добывающего участка. В таком применении труба ещё называется обсадной колонной.

Но это не всё, для чего нужны обсадные трубы. Кроме защиты геометрии скважины, они играют ролька канала поставки воды, так как именно в трубах размещаются насосы, перекачивающие жидкость.

Само собой разумеется, что используемые изделия должны соответствовать принятым нормам безопасности установок, технологическим требованиям к работе добывающей системы, санитарным условиям, предъявляемым к качеству получаемой воды.

Кроме того, трубы должны легко устанавливаться, обслуживаться и при необходимости заменяться.

Обсадные трубы для нефтяных скважин: виды труб, обсадная колонна

Обсадная трубы должна обеспечивать выполнение двух технологических задач:

  1. Сохранение стенок скважины в исходном состоянии. Согласно этому требованию трубы должны быть достаточно прочными, устойчивыми к механическим перегрузкам любого рода – как статическим, так и динамическим любой скорости воздействия. Поэтому первоочередная задача при выборе и приобретении обсадных труб – корректный выбор материала их изготовления, обеспечивающий долгий срок службы конструкции.
  2. Гарантия водонепроницаемости системы. Это важно и для обеспечения сохранности геометрии пробуренного канала, и для сохранения чистоты питьевой воды при наличии в грунте загрязняющих течений.

Руководствуясь этими требованиями, большинство специалистов в области бурения и обслуживания скважин рекомендует применять обсадные трубы для скважин, имеющие резьбу (прочитайте также: «Виды обсадных труб для скважин и способы их использования»). Именно резьбовое соединение обеспечивает одновременно и простоту сборки конструкции, и должную герметичность трубопровода, препятствующую смешиванию питьевой воды с другими находящимися близ скважины жидкостями.

Виды обсадных труб

Поскольку скважина армируется при помощи этих изделий, особенно важно при проектировании, перепланировке или ремонте скважины правильно подобрать не только материал, из которого труба изготовлена, но и параметры элемента – диаметр и толщину стенок.

Обсадные трубы для нефтяных скважин: виды труб, обсадная колонна

Поскольку сегмент промышленности, выпускающий обсадные трубы, достаточно хорошо развит, на рынке представлены изделия множества типоразмеров. В Российской Федерации сортамент труб регулируется условиями ГОСТа 632-80, в других странах существуют свои системы, с которыми при закупке элементов за рубежом необходимо сверяться.

По материалу изготовления наибольшее распространение получили три вида обсадных труб для скважин: металлические, полимерные и асбестоцементные.

Трубы из металлов и сплавов

Используются такие изделия чаще всего при обустройстве артезианских скважин (подробнее: «Какие трубы для скважин на воду лучше, обзор популярных материалов»).

Диаметры стальных изделий, согласно принятым стандартам, находятся в сфере значений от 114 мм до 508 мм.

При толщине стенки, составляющей 5-6 мм, и соответствующих установке, обслуживании и эксплуатации эти трубы должны прослужить не менее 50 лет.

Достоинства металлических труб:

  • долгий срок службы – как писалось выше, для стали – не менее 50 лет;
  • возможность прочищать трубы после заиливания – такое может случиться с любой скважиной, и без прочистки падает и уровень качества поставляемой воды, и производительность системы в целом; прочищать же буровым инструментом можно только стальные обсадные трубы, что и обеспечивает их популярность (прочитайте также: «Виды буровых труб, характеристики, особенности использования»);
  • высокая прочность и устойчивость к перегрузкам и ударам;
  • способность работать при повышенном внутреннем давлении.

Обсадные трубы для нефтяных скважин: виды труб, обсадная колонна

Недостатки изделий:

  • склонность к коррозии, особенно свойственная продукции из чёрной стали – в результате в воде появляется ржавчина, которую перед подачей потребителю нужно отфильтровывать;
  • высокая цена изделий с толстыми стенками, необходимыми для работы в системах с повышенным давлением рабочей среды;

Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод, что применение стальных обсадных труб рационально только при бурении скважин большой глубины, рассчитанных на долговременное функционирование. В случае же проектирования неглубоких тоннелей в песчаной среде экономически намного выгоднее применять более дешёвые конструкционные элементы.

Трубы из полимеров

В последнее время эти изделия становятся всё более популярны.

Обсадные трубы для нефтяных скважин: виды труб, обсадная колонна

Плюсы пластмассовых труб:

  • довольно долгий срок службы при условии аккуратной установки и эксплуатации продукции;
  • химическая нейтральность изделий – пластик не реагирует с большинством агрессивных сред, угрожающих скважине, и не подвержен коррозии;
  • отсутствие необходимости установки дополнительных фильтров от ржавчины (в связи с предыдущим пунктом);
  • изделия имеют значительно меньший вес, чем металлические, что облегчает сборку конструкции, обслуживание и замену элементов;
  • такие трубы стоят относительно недорого;
  • большой типоразмерный ряд выпускаемой продукции, дающий возможность подобрать для каждой скважины трубы нужных параметров;
  • возможность использовать трубы при обустройстве скважин любого типа и размера, хотя наиболее часто они применяются при бурении тоннелей в песчаной среде глубиной около 50-60 м;
  • идеально подходят для конструирования фильтровальных колонн.

Обсадные трубы для нефтяных скважин: виды труб, обсадная колонна

Минусы продукции:

  • небольшая устойчивость к механическому воздействию, вследствие чего трубы нужно аккуратно устанавливать, не допуская повреждений поверхности; кроме того, при воздействии агрессивных внешних факторов возможны повреждения скважины;
  • невозможность очистить заиленный участок с помощью буровых установок.

Трубы из асбестоцемента

Преимущества асбестоцементных изделий:

  • химическая устойчивость – трубы не вступают во взаимодействие с большинством химически активных соединений;
  • отсутствие угрозы коррозии установки;
  • небольшая стоимость изделий, сравнимая с пластиковыми трубами и значительно меньшая, чем у аналогичной продукции из стали.

Обсадные трубы для нефтяных скважин: виды труб, обсадная колонна

Недостатки асбестоцемента:

  • высокая хрупкость – из-за этого фактора приходится использовать трубы с увеличенной толщиной стенки, что увеличивает вес изделий и усложняет монтаж;
  • материал нельзя использовать при конструировании фильтровальных колонн; идеально такие трубы подходят для скважин в известняковой среде глубиной около 100 м.

Порядок бурения скважины и установки обсадной трубы своими руками

Поскольку проведение работ по бурению – в любом случае достаточно сложная операция, от качества выполнения которой зависит пригодность добываемой воды, а значит, здоровье потребителей, обустройство скважины лучше доверить профессионалам.

Впрочем, вполне возможно самостоятельно спроектировать, пробурить и укрепить скважину при условии, что глубина залегания водоносного слоя не превышает 10-15 м.

В этом случае следует особенное внимание уделять технике безопасности при проведении работ, выбору материала используемых изделий и аккуратности сборки, установки и эксплуатации собранной конструкции.

  «Как вытащить трубу из земли – способы извлечения обсадных труб из скважин».

Следует заметить, что благодаря развитию современных технологий, налаженному выпуску качественного бурильного оборудования и широкому ассортименту труб осуществить эту задачу при добросовестном подходе вполне возможно, хотя это и связано с серьёзными материальными затратами.

Обсадные трубы для нефтяных скважин: виды труб, обсадная колонна

Кроме того, хотя бы один помощник при выполнении работы всё же будет необходим.

Перед началом работы нужно удостовериться, что в наличии есть все перечисленные инструменты:

  • молотки, кувалды и гаечные или накидные ключи необходимых размеров;
  • ворот, необходимый для вращения трубы в земле для более точной установки;
  • тренога, с помощью которой работа протекает намного быстрее и с меньшими усилиями;
  • бур в виде желонки, имеющий резьбу для соединения с трубой.

Порядок работы:

  1. С помощью бура, соединённого с трубой, проделывают в земле скважину. Бур необходимо время от времени извлекать и очищать, а по достижении глубины 2 м пора вставлять привезённую трубовозом обсадную трубу, по мере заглубления наращивая обсадку.
  2. По достижении водоносного уровня, обсадную трубу фиксируют на земле, через канал проводят полимерную трубу, соединённую с насосом.

Как видно, работа в целом несложная, но требующая терпения (процесс будет длиться несколько дней) и достаточной аккуратности – как при бурении, чтобы не пропустить нужный слой, так и при установке всех элементов добычи воды – и обсадной трубы, и насоса.

Читайте также:  Бензин по гост

Несмотря на широкий выбор материалов, инструментов и справочных данных, неверный выбор проектировщика может привести к ухудшению качества добываемой воды и снижению долговечности службы скважины. поэтому, если есть возможность, всё же следует пригласить специалиста хотя бы для консультирования владельца участка и правильного подбора элементов под имеющийся тип грунта.

Источник: https://trubaspec.com/vidy-trub/vidy-obsadnykh-trub-i-pravila-ikh-ispolzovaniya.html

Обсадные трубы: назначение, разновидности и правила монтажа

Как правило, с обсадными трубами и со всем, что с ними связано, имеют дело специалисты в области бурения. Однако разобраться в вопросе не помешает и горожанам, планирующим загородное строительство и желающим в обозримом будущем обзавестись собственной скважиной. Данная статья поможет понять назначение обсадных труб, разобраться в их типах и способах монтажа.

Назначение

Трубы обсадные монтируются в заранее пробуренную скважину, где они формируют так называемую обсадную колонну. Эта колонна справляется сразу с несколькими задачами, главная из которых — это удержание стенок от обрушения и осыпания.

Кроме того, за счёт своей герметичности трубы способствуют наполнению скважины водой и не дают ей просачиваться за её пределы.

При этом они также защищают и воду от загрязнения, не давая породе и мелкодисперсным частицам попадать внутрь обсадной колонны.

Обрушение стенок — одна из главных опасностей, подстерегающих владельцев загородной недвижимости, прибегнувших к бурению с целью обзавестись собственной скважиной. Такое событие может закончиться повреждением заборного патрубка и погружного насоса.

Оборудование может быть полностью утрачено, равно как и сама скважина. В таких случаях её попросту тампонируют и производят бурение новой в нескольких метрах.

Трубы обсадные призваны предотвратить такой сценарий, надёжно защитив стенки скважины от обрушения.

Обсадная колонна принимает на себя давление грунтового массива, поэтому к её прочности предъявляются высокие требования. Необходимо внимательно подходить как к материалу, из которого произведены обсадные трубы, так и к другим параметрам: диаметру, толщине, прочностным характеристикам.

Формирование первого сегмента обсадки производится либо в самом начале бурения, либо после проходки определённой отметки. Во многом это определяется характеристиками грунта. Трубы обсадные могут выступать в том числе и в качестве вспомогательного инструмента для создания ствола.

Параметры труб и их качество регулируются ГОСТами.

Линейка диаметров у большинства производителей начинается с отметки 11,4 см и заканчивается 42,6 см, хотя некоторые компании могут изготавливать изделия более крупного диаметра на заказ.

Что до толщины стенок, то она варьируется в диапазоне от 0,6 до 1,4 см. В качестве материала для изготовления применяется сталь различных марок либо пластик.

Выбор диаметра

Диаметр рассчитывается исходя из дебита аквифера либо из потребностей в воде хозяина участка. Для небольшого коттеджа или дачи нормативным считается расход порядка 0,6 — 0,8 м2. Такого объёма вполне хватает и для пищевых, и для технических нужд.

Что до насоса, то его диаметр принято брать на 0,5 см меньше, чем внутренний диаметр трубы. Обсадная колонна в таком случае даст возможность вынуть насосное оборудование в случае его поломки. Так, например, если диаметр насоса составляет 8,5 см, то внутренний диаметр трубы должен составлять 8,5 + 0,5 = 9 см.

Таким образом, при толщине стенок 0,5 см внешний диаметр трубы будет составлять 8,5 + 0,5 + 0,5 = 9,5 см.

Приведённый пример весьма приблизителен. Как правило, при расчётах учитывается ещё и глубина скважины. Бурение прекращается по достижении водоносного горизонта, после чего верхний сегмент обсадной колонны закрепляется.

Эксплуатационный период обсадной колонны и обслуживание скважины

Трубы обсадной колонны имеют ограниченный эксплуатационный цикл. Как правило, он составляет порядка десяти лет, после чего изделия нужно заменять. Но извлечь старые и обветшалые трубы не всегда представляется возможным, да это и не нужно.

С целью восстановления прочности и герметичности скважины внутрь уже установленных труб обсадной колонны помещают другие трубы — меньшего диаметра. Однако чтобы такой ремонт был возможен, необходимо предусмотреть его ещё на этапе бурения. Для этих целей вместо труб, размер которых рассчитан по приведённой выше формуле, берутся изделия на размер больше.

Для ремонта скважины в таком случае потребуется лишь поместить трубы меньшего диаметра в старую колонну.

Виды труб

Как уже было сказано выше, обсадная колонна берёт на себя функцию по армированию скважины, обеспечивая её герметичность и сдерживая давление грунта. В связи с этим к качеству материалов предъявляются высокие требования. Из чего же изготавливают современные обсадные трубы?

Металлические трубы

Обсадные трубы для нефтяных скважин: виды труб, обсадная колонна

Стальные трубы — единственный разумный выбор для тех случаев, когда необходимо обустроить надёжное и бесперебойное водоснабжение, которое прослужит не один десяток лет. Ведь какой бы чистой не была поступающая из водоносных слоёв вода, магистраль всё равно имеет свойство со временем заиливаться. Ликвидация последствий заиливания при помощи бурения возможна только при условии применения металлических труб. Ни с ПВХ, ни с асбестоцементными трубами осуществить ликвидацию ила посредством бурения не представляется возможным.

Что до недостатков, то в этом вопросе у труб из чугуна и других чёрных металлов можно выделить склонность к коррозионным процессам. Отчасти эта проблема решается установкой качественных фильтров, но коррозия тем не менее продолжает медленно разрушать трубы.

Ещё один недостаток металлических труб — это цена, особенно на толстостенные версии. По этой причине применять обсадку из стали целесообразно лишь при глубоком бурении с целью обустройства скважины с длительным эксплуатационным ресурсом. Осаживать песчаные скважины стальными обсадными трубами попросту нецелесообразно.

Пластиковые трубы

Обсадные трубы для нефтяных скважин: виды труб, обсадная колонна

  • химическая нейтральность (в подаваемую воду не поступают никакие вредные примеси из металла);
  • неподверженность коррозии;
  • малый вес;
  • лёгкая транспортировка;
  • простой монтаж (можно обойтись без буровой установки).

Из недостатков можно выделить разве что меньший в сравнении с металлическими трубами эксплуатационный срок и менее надёжное резьбовое соединение (в силу особенностей пластика). ПНД и ПВХ трубы также более склонны к механическим повреждениям и способны переносить куда меньшие нагрузки, чем металл. В связи с этим повторное бурение скважины является очень сложной задачей, а иногда и вовсе невыполнимой.

Как правило, ПНД и ПВХ трубы применяют для оборудования скважин на песок глубиной 40-60 м. В таком случае они идеально оправдывают свою цену.

Асбестоцементные трубы

Обсадные трубы для нефтяных скважин: виды труб, обсадная колонна

  • умеренная цена;
  • неподверженность коррозионным процессам и гниению;
  • умеренный вес;
  • длительный эксплуатационный период (порядка 35 лет).

Несмотря на низкую плотность, асбестоцемент обладает высокой прочностью. Трубы обсадной колонны отлично справляются с удержанием нагрузки грунтового массива и сохраняют целостность скважины. Кроме того, такие трубы сохраняют свои свойства при широком диапазоне температур, что позволяет не беспокоиться о водоснабжении как в жаркий летний период, так и при экстремально низких зимних температурах.

Из недостатков можно выделить тот факт, что асбестоцементные трубы менее пластичные, чем ПНД и ПВХ, в связи с чем обладают большей хрупкостью. Отчасти эту проблему решают утолщением стенок, но это в свою очередь влечёт за собой повышенные расходы на бурение, ведь скважина должна обладать большим диаметром.

Самая разумная сфера применения труб из асбестоцемента — известняковые скважины глубиной до 90 метров.

Соединение труб обсадной колонны

Трубы обсадной колонны соединяются между собой несколькими способами.

  • Резьбовое безмуфтовое соединение Данный тип соединения используется при компоновке обсадной колонны из труб с высаженными концами. То есть непосредственно перед соединением конец трубы разогревается и на внутренней поверхности изделия прорезается резьба. На другом конце трубы, соответственно, прорезается наружная резьба. Когда трубы остывают, производится их соединение методом завинчивания.
  • Муфтовое соединение Данный тип соединения труб обсадной колонны предполагает использование муфт с внутренней резьбой. На трубах прорезана внешняя резьба, за счёт чего обеспечивается надёжное соединение. Как правило, от поставщиков такие трубы приходят уже с навинченной муфтой на одном из концов, что ускоряет процесс обустройства обсадной колонны. Чтобы защитить муфту от внешних воздействий, её накрывают защитным полиэтиленовым мешком на время транспортировки.
  • Сварка На сегодняшний день сварное соединение практически не применяется при обустройстве обсадных колонн для скважин на воду ввиду трудоёмкости и нецелесообразности. Сваривать имеет смысл трубы большого диаметра, используемые для обсадки крупных скважин промышленного назначения. Для этих целей используют дуговую или автоматическую сварку как наиболее высокоэффективную.

Монтаж труб

Обустройство скважины начинается с бурения. По достижении проектной глубины бур извлекается и специалисты приступают к формированию обсадного столба. Весь шлам удаляется, после чего производится обсадка. Она продолжается, пока не будет пройден водоносный слой. Наращивание колонны и скрепление труб производится одним из описанных выше способов.

Стандартная обсадка формируется следующим образом:

  1. Первичный очистной фильтр. Обычно выполняется из нержавеющей сетки.
  2. Донный фильтр или фальшдно. Как правило, обустраивается из гравия и надёжно страхует скважину от просачивания загрязнений, которые могут поступать из водоносного горизонта.
  3. Оголовок скважины. Выступает в роли защитного элемента, предотвращающего воздействие внешних факторов. Кроме того, создаваемая оголовком герметичность будет способствовать созданию внутри скважины разряжения, положительно влияющего на поступление воды. В некоторых случаях оголовок цементируется, однако многие современные модели и без того обеспечивают высокую герметичность.

Советы

Выбирая трубы для обсадки скважины, исходите в первую очередь из соотношения цены и качества. Не стоит применять дорогостоящие трубы там, где их качество, прочность и долговечность будут попросту невостребованы.

Правильно подбирайте толщину и диаметр труб. Для этого используйте соответствующие нормативы и рекомендации. Помните, что увеличение диаметра трубы повлечёт за собой необходимость использования более дорогой буровой установки.

Обустраивая одноколонную обсадку, помните, что извлечь её из грунта будет попросту невозможно. Двухколонная компоновка обходится дороже, но в то же время даёт возможность очистить скважину даже при сильном заиливании.

Когда бурение скважины будет завершено, использовать её не рекомендуется. Задействуйте насос, чтобы откачать максимальный объём жидкости.

Таким образом вы создадите внизу большее расширение, в результате чего увеличите дебит скважины.

Читайте также:  Нефть башкирии: история развития, нефтяные компании

И помните: при правильно выполненной обсадке вы сможете впоследствии сэкономить на обслуживании колонны, так как она длительное время не будет требовать ремонта и замены ключевых элементов.

Источник: http://www.Anker-PK.ru/poleznoe/spravochnik/naznachenie_obsadnyh_trub/

Обсадная колонна нефтяной скважины – формулы расчета

Обсадные трубы для нефтяных скважин: виды труб, обсадная колонна

Назначение обсадных колонн в бурении

Основная задача данного элемента заключается в надежной фиксации скважин бурового типа и герметизации продуктивных слоев от попадания шлака и внешних элементов в момент разработки.

Обсадная колонна имеет составную структуру: ее делают из труб, скрепляя друг с другом последовательно при помощи винтов либо сварки (последний метод применяется реже, когда скважину планируется разрабатывать в течение долгого времени, не внося в конструкцию изменений). Резьба труб для обсадных колонн может иметь форму конуса, треугольника или идти по трапеции, при необходимости создать максимально герметичное соединение используют элементы уплотнения. Толщина стенки трубы для обсадочной колонны варьируется в пределах 0,5-1,6 см. сами трубы классифицируются в зависимости от пределов прочности и текучести.

Чаще всего обсадная колонна делается из стальных ниппельных либо безниппельных труб: они отличаются толщиной стенок и внутренним диаметром. Резьбовое соединение имеет защиту от механических повреждений, поэтому готовая конструкция отличается высокой степенью прочности. Безниппельные трубы имеют диаметр от 3,3 до 8,9 см, а ниппельные – от 2,5 до 14,5 см (изделия подбираются, исходя из глубины залегания плодородных пластов, продуктивности и назначения, для чего необходимо выполнять расчет обсадной колонны.

Особенности устройства колонны

В конструкции выделяется первая колонна, которая называется кондуктором, последняя (эксплуатационная) колонна и промежуточные сегменты. По назначению колонны могут классифицироваться на следующие категории:

  • Труба-направление, закрепляющая приустьевую зону и не дающая буровому раствору и шлаку размыть эту область. Чаще всего в стволе устанавливается одно такое направление, но при сыпучих грунтах могут применяться две колонны. Данный тип обсадной колонны бетонируется по всей длине. Трубы могут быть шахтовыми и удлиненными (второй тип встречается реже и применяется при установке нескольких направлений). Эти виды колонн не нуждаются в опрессовке.
  • Кондуктор. Данная колонна труб необходима для изоляции грунта, содержащего пресную воду, от попадания грязи, а также при монтаже специальных противовыбросовых устройств и установке следующих сегментов. Глубина кондуктора доходит до 600 метров, а диаметр составляет от 17 до 50 см. Сегмент необходимо опрессовывать.
  • Промежуточные колонны. Они необходимы для разделения пластов, которые несовместимы друг с другом при разработке скважины и ее углублении. К промежуточным трубам относятся сплошные сегменты, хвостовые части (фиксируют только необсаженный участок скважины, перекрывая предыдущую трубу) и летучки, или лайнеры, которые перекрывают затрудненную область и не связаны каким-либо образом с другими элементами. Спуск отдельных секций колонны и использование хвостовиков позволяет решить проблему создания колонн высокой тяжести, упростить общую конструкцию, уменьшить внутренний диаметр обсадной трубы, а также избавиться от щелей и сократить расход материалов для тампонирования. В результате общая стоимость бурения снижается, и добыча нефти/газа будет более выгодной.
  • Эксплуатационная колонна замыкает конструкцию, и ее фиксируют для того, чтобы отделить конечный продукт от пластов и обеспечить нагнетание жидкости.

Диаметр обсадной колонны высчитывается, начиная с габаритов последнего сегмента (эксплуатационная труба), расчет которых, в свою очередь, производится, исходя из предполагаемой продуктивности скважины. Увеличение внутреннего диаметра делает возможным работать с более мощным оборудованием, в том числе разрабатывать несколько горизонтов и осуществить ремонт ствола. Тем не менее, большой диаметр колонны предпочтителен не всегда, поскольку при большом объеме возрастают и затраты на буровой раствор, цементирование и другие работы и материалы.

Формулы расчета обсадных труб

Расчет обсадной колонны – это комплекс процедур, направленных на установление габаритов, особенностей конструкции и других факторов, которые могут влиять на качество скважины, продуктивность и эффективность эксплуатации. Готовая конструкция должна полностью соответствовать нормам ГОСТ и правилам техники безопасности.

Одной из главной задач в расчете обсадной колонны является определение сминающего давления, для чего специалисты используют формулу Саркисова:

Обсадные трубы для нефтяных скважин: виды труб, обсадная колонна

В данной формуле Рси – это показатель давления, D – внешний диаметр труб, amin – толщина стенок обсадной колонны, Е – показатель степени упругости материала, из которого сделана труба.

Собственно расчет обсадной колонны производится на этапе проектирования скважины, чтобы сразу выбрать толщину трубочных стенок, вид материала, общий диаметр и учесть другие аспекты. Процесс может отличаться в зависимости от типа колонны.

Так, для наклонных газовых или нефтяных скважин с соответствующими обсадными колоннами следует брать в расчет параметр прочности на растяжение (запас делается в зависимости от того, какую форму имеет ствол и под каким углом он уходит в глубину).

Также важно учесть давление внутри трубы и снаружи, осевые нагрузки.

Расчеты производятся с учетом профиля на этапе планирования, в них должны также учитываться прочностные характеристики конкретных материалов, определяются конкретные испытания перед опусканием трубы в ствол. Основные методы по расчету складываются из учета разности давлений, дополнительных нагрузок и свойств цементирующего состава.

Основные данные для проведения расчета обсадных труб:

  • Глубина спуска.
  • Интервал проведения перфорирования.
  • Степень опорожненности колонны.
  • Давление на пласты.
  • Температурный режим.
  • Показатели кавернометра.
  • Средняя температура нейтрального пласта.
  • Особенности жидкости для осуществления промывки.

При проведении расчета обсадной колонны необходимо принимать во внимание усилия на растяжение, сминающее давление (формула рассмотрена выше)¸ а также общую нагрузку на сжатие. После того, как работы будут завершены, потребуется провести испытания готовой колонны на прочность, для чего могут применяться различные типы механического и химического воздействия.

Выводы

Обсадная колонна является неотъемлемым элементом любой скважины для добычи полезных ископаемых. Грамотно проведенные расчеты позволят соорудить оптимальную по функциональности и стоимости конструкцию, которая будет требовать минимального обслуживания.

Строение обсадной колоны

Источник: http://snkoil.com/press-tsentr/polezno-pochitat/obsadnaya-kolonna-neftyanoy-skvazhiny-formuly-rascheta/

Обсадная колонна

ОБСАДНАЯ КОЛОННА (а. casing string; н. Futterrohrstrang, Futterrohrtour, Rohrfahrt; ф. соlonne de tubage, train de tubage, tubage; и.

culumna de tubo guia, соlumna de tubos de hincar, соlumna de entubado) — предназначена для крепления буровых скважин, а также изоляции продуктивных горизонтов при эксплуатации; составляется из обсадных труб путём последовательного их свинчивания (иногда сваривания).

Обсадные трубы, применяемые при бурении нефтяных и газовых скважин, изготовляются в основном из стали с двумя нарезанными концами и навинченной муфтой на одном конце (иногда безмуфтовые с раструбным концом). Резьба труб выполняется конической, треугольной или специального трапецеидального профиля.

Для создания герметичности при высоких давлениях нефти и газа (более 30 МПа) применяются соединения с уплотнительными элементами. В CCCP обсадные трубы выпускаются по наружному диаметру от 114 до 508 мм, длиной 9,5-13 м. Толщина стенок труб в зависимости от диаметров 5-16 мм.

Различают семь групп прочности обсадных труб: Д, К, Е, Л, М, R, Т с пределом текучести 379-1065 МПа. На каждой трубе наносится маркировка с указанием диаметра, группы прочности, толщины стенки, номера трубы и даты выпуска.

Обсадные трубы для крепления скважин при бурении на твёрдые полезные ископаемые выпускаются в основном из стали (безниппельные и ниппельные). Безниппельные трубы диаметром от 33,5 до 89 мм, ниппельные — от 25 до 146 мм (для отбора керна выпускаются только ниппельные диаметром 25-146 мм).

Толщина стенок труб в зависимости от диаметра 3-5 мм, длина труб 1,5- 6 м. Трубы изготовляются трёх групп прочности Д, К, М с пределом текучести 380-750 МПа. Они поставляются с навинченными ниппелями. На каждой трубе указываются диаметр и группа прочности материала.

Резьба труб защищается от повреждений предохранительными ниппелями и кольцами.

Применяются обсадные колонны трёх видов: кондукторы, промежуточные и эксплуатационные колонны. Промежуточные колонны предназначены для крепления стенок нижних интервалов скважин.

Кондукторы и промежуточные колонны обычно цементируются, но могут быть и съёмными (например, при бурении некоторых геологоразведочных скважин или глубоких скважин для борьбы с износом спущенных предыдущих промежуточных колонн). Эксплуатационная колонна перекрывает продуктивные горизонты.

Через перфорационные отверстия в колонне в скважину поступают нефть и газ, которые перемещаются к устью по колонне насосно-компрессорных труб.

Обсадные колонны подвергается воздействию наружного давления жидкости, газа в пластах, горных породах, влияние которых особенно сказывается в глинистых и соляных отложениях; воздействию внутреннего давления нефти, газа, а также бурового раствора, собственной массы и усилия натяжения колонн, обусловленного влиянием температуры и давления, и др. Длины, диаметры и число обсадных колонн определяются геологическими условиями бурения (градиентом давления гидравлического разрыва пласта, пластовыми давлениями, устойчивостью разбуриваемых пород и др.), уровнем техники и технологии строительства скважин, условиями предупреждения и ликвидации возможных осложнений и аварий и др. Диаметр эксплуатационных колонн и глубина скважины являются основными параметрами для определения диаметра промежуточных колонн. При выборе конструкций колонн учитывается экономичность сооружения с учётом длительности эксплуатации. На нижнем участке обсадных колонн устанавливаются обратный клапан, турбулизаторы, центрирующие фонари и др. для обеспечения надёжного цементирования. Диаметры эксплуатационных колонн 114-168 мм, промежуточных колонн 178-503 мм. Длина обсадной колонны достигает до 7000 м, а масса 350-400 т. Для спуска колонн используется вышка, лебёдка, талевая система, а также механизмы для подвешивания спущенной колонны в устье скважины.

Источник: http://www.mining-enc.ru/o/obsadnaya-kolonna/

Ссылка на основную публикацию