Способы и технические средства погружения и извлечения обсадных труб - Буровые установки

При бурении инженерно-геологических и гидрогеологических скважин в рыхлых и мягких породах производится искусственное закрепление стенок скважин, предохраняющее их от обрушения. Наиболее надежным и широко применяемым способом является закрепление стенок скважин с помощью обсадных труб. Для крепления стенок скважин применяют обсадные трубы ниппельного и муфтового соединения. Длина труб изменяется от 1,5 до 9 м. Более длинные трубы не используются.

В зависимости от условий и имеющегося оборудования применяют Следующие способы погружения обсадных труб: а) свободный спуск под действием собственной силы тяжести; б) проворот обсадной колонны вручную; в) поворот колонны с помощью вращателей буровых станков; г) прерывно-вращательное движение колонны с помощью механизмов расходки; д) задавливание с помощью механизмов подачи; е) забивку с помощью ударной бабы; ж) погружение с помощью гидроударников, пневмоударников, дизель-молотов, вибровозбудителей и вибромолотов.

Процесс закрепления стенок обсадными трубами может осуществляться:

    1) После бурения определенного интервала либо всей скважины; 2) С одновременным либо опережающим забой погружением труб непосредственно в процессе бурения скважин.

В первом случае скважина бурится породоразрушающим инструментом с наружным диаметром, большим наружного диаметра обсадных труб, поэтому при наличии достаточно устойчивых пород спуск обсадной колонны может производиться под действием только силы тяжести обсадных труб. Однако при наличии неустойчивых пород и в этом случае нередко возникает необходимость использования принудительных способов погружения труб. Во втором случае скважина бурится инструментом с наружным диаметром, меньшим наружного диаметра обсадных труб (бурение производится внутри обсадных труб), поэтому для погружения обсадных труб, как правило, требуется применять принудительные способы. При опережающем погружении труб принудительные способы являются обязательными.

Диаметр интервала скважины, который предполагается закреплять обсадными трубами, как правило, соответствует наружному диаметру обсадных труб. В особо сложных геологических условиях с целью облегчения спуска обсадной колонны соответствующие интервалы скважины нередко проходят инструментом, имеющим наружный диаметр на один размер больший диаметра обсадных труб. Процесс бурения скважины и закрепление ее стенок обсадными трубами обычно производится в соответствии с заранее разработанной конструкцией скважины и технологической картой ее бурения.

Перед погружением нижняя часть обсадных труб оборудуется башмаком. При забивном способе погружения верхняя часть колонны оборудуется забивной головкой. Для забивки труб применяют специальные ударные снаряды. Перед началом спуска обсадные трубы тщательно замеряют с соответствующими записями в буровом журнале.

Процесс погружения обсадных труб на заданную глубину ведется непрерывно во избежание прихвата труб в скважине.

Если скважина имеет двухколонную, трехколонную или четырехколонную конструкцию, нижний конец предыдущей колонны погружается до суглинков или глин. Нижний конец предыдущей колонны в песках обычно не оставляют с целью предотвращения расклинки двух обсадных колонн между собою.

При погружении труб методом вращения частота вращения соответствует 10 - 12 об/мин. К числу эффективных способов погружения обсадных труб относится метод расходки, состоящий в том, что колонне сообщается возвратно-вращательное или прерывно-вращательное движение. При этом методе погружение производится под действием собственной силы тяжести. Расхаживание позволяет существенно уменьшить вертикальную составляющую силы трения, препятствующую погружению труб.

При погружении методом расходки нередко возникает необходимость в периодической выемке пород из внутренней полости труб. Для выемки породы применяется Желонирование. Угол расходки труб колеблется от 15 до 30°, частота расходки - от 10 до 60 кол/мин. Собственно процесс расходки осуществляется специальными механизмами расходки с помощью предназначенных для этой цели ключей либо других устройств.

После окончания бурения скважины и выполнения всех запланированных в ней работ следует производить извлечение обсадных труб. В отдельных случаях необходимость извлечения труб может возникнуть и в процессе бурения скважины (при ликвидации аварий, при разбуривании скважины до большего диаметра и т. д.).

Используют следующие Способы извлечения труб:

    1) Извлечение с помощью лебедок и грузоподъемных устройств, которыми оснащены буровые станки (например, механизмы подачи); 2) Извлечение лебедками с применением талевой системы; 3) Извлечение лебедками с применением вибровозбудителей; 4) Использование винтовых и гидравлических домкратов; 5) Применение различных комбинированных способов (нанесение ударов как снизу вверх, так и сверху вниз, "раскачивание" труб и т. д.); 6) Извлечение различными грузоподъемными устройствами с предварительным взрывом детонирующего шнура внутри колонны; 7) Извлечение так называемым гидравлическим способом; 8) Использование различных приемов и способов, снижающих трение труб о грунт.

Величина статического усилия, необходимого для извлечения колонны обсадных труб, зависит от:

    1) Длины колонны; 2) Величины интервала колонны, непосредственно соприкасающейся со стенками скважины; 3) Диаметра колонны; 4) Типа колонны (муфтового или ниппельного соединения); 5) Физико-механических свойств пород; 6) Длительности нахождении колонны в скважине; 7) Способа, каким трубы погружались в скважину; 8) Способа бурения, каким скважина проходилась перед погружением труб; 9) Дебита скважины (при откачках).

Величины усилий, необходимые для извлечения обсадных труб из скважин, достаточно велики и могут достигать 1 - 10 МН. Предельное усилие резко возрастает с глубиной погружения труб.

При использовании для извлечения труб технических средств большой грузоподъемной силы необходимо учитывать возможность обрыва колонны. Предел прочности материала труб накладывает определенные ограничения на выбор грузоподъемных средств. При ниппельном соединении неизношенных колонн диаметром 127 мм усилие, достаточное для обрыва, составляет порядка 1,7 мН. Угрозу обрыва можно уменьшить, применив так называемую двойную тягу. В этом случае на бурильных трубах большого диаметра внутрь колонны к башмаку опускают труболовку и затем домкратами одновременно поднимают бурильные и осадные трубы.

При "страгивании" колонны с места ударами, наносимыми сверху, операции производятся в следующем порядке. Первоначально с помощью лебедки и полиспастной системы трубам дается натяжка вверх, затем по трубам сверху наносится серия ударов ударным снарядом. Обычно при этом колонна медленно (по 0,5 - 1 см) начинает подниматься вверх. Если операции натяга и нанесения ударов совместить не удается, можно первоначально по колонне нанести серию ударов и затем попытаться извлекать ее.

Проворот труб с помощью хомута можно применять, если трубы погружены в супеси, суглинки и их длина не превышает 15 - 20 м.

Нанесение ударов по колонне и взрыв детонирующего шнура целесообразно применять во всех случаях, если колонна длительное время находилась в грунте и ее длина превышает 50 м.

Похожие статьи




Способы и технические средства погружения и извлечения обсадных труб - Буровые установки

Предыдущая | Следующая