Обсадна колона — Вікіпедія

Обсадна колона (рос. обсадная колонна, англ. casing string; нім. Verrohrung f, Futterrohrstrang m, Futterrohrtour f, Rohrfahrt f, Röhrenfahrt f) — колона обсадних труб, яка призначена для кріплення бурових свердловин, а також ізоляції продуктивних горизонтів при експлуатації; складається з обсадних труб шляхом послідовного їх зґвинчування (іноді зварювання).

Ідея обсадних труб виникла в Америці у ХІХ ст. Навесні 1858 р. Едвін Дрейк — генеральний представник фірми «Сенека ойл» (перезаснована «Пенсильванія рок ойл компані») прибув у Тітусвілл і розпочав пошукові роботи. При бурінні на глибині близько 5 м стінки свердловини почали змикатися і для їх утримання Дрейк вирішив забивати труби — так було винайдено і вперше успішно застосовано спосіб буріння з обсадними трубами.

Обсадні труби, що застосовуються при бурінні нафтових і газових свердловин, виготовляються в основному зі сталі з двома нарізними кінцями і наґвинченою муфтою на одному кінці (іноді безмуфтові з рурковим кінцем). Товщина стінок труб в залежності від діаметрів становить 5-16 мм. Застосовують О.к. трьох видів: кондуктори, проміжні і експлуатаційні колони. Проміжні колони призначені для кріплення стінок нижніх інтервалів свердловин. Кондуктори і проміжні колони, як правило, цементуються. Колона експлуатаційна перекриває продуктивні горизонти. Через перфораційні отвори в колоні в свердловину надходить нафта і газ, які рухаються до гирла по колоні насосно-компресорних труб. Довжини, діаметри і кількість О.к. визначаються геол. умовами буріння, рівнем техніки і технології будівництва свердловин, умовами попередження і ліквідації можливих ускладнень і аварій тощо. На ниж. ділянці О.к. встановлюються зворотний клапан, турбулізатори, центруючі ліхтарі та ін. для забезпечення надійного цементування. Діаметри експлуатац. колон 114 — 68 мм, проміжних колон 178 — 503 мм. Довжина О.к. досягає 7000 м, а маса 350 — 400 т. Для спуску колон використовуються вежа, лебідка, талева система, а також механізми для підвішування спущеної колони в гирлі свердловини.

ПРОМІЖНА КОЛОНА — елемент конструкції свердловини — проміжна обсадна колона, яка спущена між кондуктором і експлуатаційною колоною і служить для перекриття зон ускладнень чи горизонтів, що розміщені вище проектної глибини. У залежності від кількості проміжних колон конструкція свердловини може бути:

1. одноколонна — у свердловину опущені напрямок (напрямна труба), кондуктор та експлуатаційна колона;
2. двоколонна — у свердловину, крім напрямку, кондуктора і експлуатаційної колони, опущена одна проміжна технічна колона.

При спуску у свердловину двох чи більше проміжних колон її конструкція буде багатоколонною.

Характерною особливістю ряду газових родовищ є наявність аномально високих пластових тисків, а також масивних газових покладів з великим поверхом газоносності. При будівництві свердловин на газових родовищах необхідно урахувати специфічні особливості:

1. пружність і стисливість газу, що насичує промивну рідину під час буріння;
2. значно вищу рухомість газу і проникну здатність порівняно з нафтою і водою;
3. значно вищий тиск вздовж стовбура від вибою до гирла порівняно з нафтовими свердловинами за однакових пластових тисків;
4. високі дебіти і швидкості руху газу при експлуатації газових свердловин, що викликають значні втрати пластової енергії. З метою попередження розриву стінок свердловини на газових родовищах глибина спуску проміжних колон має бути більшою, ніж на нафтових родовищах.

Для запобігання виникненню грифонів необхідно до розкриття газових чи напірних горизонтів кондуктором або проміжною колоною перекрити всю пачку порід, які здатні поглинати промивну рідину і через які можливий вихід газу на поверхню. Опирач колони треба встановлювати в щільних непроникних породах. Для газових родовищ з великим поверхом газоносності і аномально високими пластовими тисками кількість проміжних колон і положення їх опирачів (башмаків) повинно забезпечувати буріння без поглинань промивної рідини і пов'язаних з ними викидів та відкритих фонтанів.

Скерування (направлення) — зовнішня обсадна колона великого діаметра і довжиною 20 — 40 м, призначена для попередження від розмивання сипких верхніх шарів порід.

Система підтримки обсадної колони на морському дні; при роботі самопідіймального бурового устаткування система підвіски забезпечує відокремлення напрямної труби від першої обсадної колони; без цієї підтримки напрямна труба з'єднувалася б з обсадною колоною, проникаючи в свердловину на деяку глибину.

Обсадну колону компонують із стальних суцільнокатаних труб, які з'єднуються між собою за допомогою різьби. Обсадні труби для нафтових і газових свердловин виготовляють у відповідності з існуючим стандартом.

За конструкцією всі труби можна умовно розділити на дві групи. Основну групу складають труби, виготовлені у вигляді пустотілого циліндра круглого поперечного перерізу з постійною по довжині товщиною стінки (рис. 4 а, б). До другої групи належать труби, виготовлені у формі циліндра, потовщеного на одному кінці назовні (рис. 4 в).

Труби з постійною по довжині товщиною стінки з'єднують між собою з допомогою муфт. Кінці кожної труби мають форму зрізаного конуса з нахилом твірної до осі під кутом 10 47' 24 (подвоєний тангенс цього кута — конусність дорівнює 1:16) з нарізаною різьбою спеціального профілю. Муфти до таких труб виготовляють у вигляді пустотілого циліндра круглого перерізу з нарізаною внутрішньою різьбою (рис. 4 а, б). Конусність і профіль різьб у муфтах такі ж, як і на трубах. Труби з потовщеними кінцями з'єднують між собою згвинчуванням труба в трубу. (рис. 4 в). Зовнішня поверхня нормального і внутрішня поверхня потовщеного кінця цих труб мають різьбу спеціального профілю з конусністю 1:16. Стандартом передбачений випуск п'яти різновидностей з'єднань обсадних труб: 1. з короткою трикутною різьбою; 2. з подовженою трикутною різьбою; 3. з трапецієподібною різьбою (ОТТМ); 4. високогерметичні з трапецієподібною різьбою (ОТТГ); 5. високогерметичні безмуфтові з'єднання з трапецієподібною різьбою (ТБО).

Перші дві різновидності мають конічну різьбу трикутного профілю (рис. 5) і відрізняються між собою її довжиною. Довжина різьби у з'єднаннях другої різновидності на 25 — 50 % (в залежності від діаметра труби) більша, ніж першої. Кут при вершині профілю різьби дорівнює 60^о.

Обсадні труби українського виробництва виготовляються з різних марок сталі: Д, Е, Л, М, Р, Т згідно з ДСТУ. Імпортні труби виготовляються зі сталей: Н-40; J-55; К-55; С-75; L-80; N-80; С-95; Р-110; С-90; S-95; S-125; S-135; V-150 згідно зі стандартом АРІ. Виготовляються також обсадні труби зі спеціальних сталей, стійких до сірково-дневого розтріскування та до впливу вуглекислого газу: С-75; L-80; С-90; С-100; С-110 та ін.

Для позначення різновидів обсадних труб застосовується їх маркування, наприклад, ОТТГ-245×10-Д, де ОТТГ  обсадні труби з трапецієвидною різьбою високо герметичні; 245 — зовнішній умовний діаметр труб; 10 — товщина стінки труби; Д — марка сталі за міцністю.

Методи контролю технічного стану обсадних колон використовуються для виявлення вм'ятин, тріщин, місць порушення герметич-ності, обривів по тілу труби та інших дефектів.

Відомо багато, методів і приладів для визначення дефектів в обсадних колонах. Це прямі методи контролю — оптичний, акустичний, електромеханічний, механічний, магнітний, індукційний, метод розсіяного гамма-випромінювання та непрямі методи — резистивіметрія, термометрія, метод радіоактивних ізотопів.

Оптичний метод базується на одержанні оптичних зображень стінок обсадної колони та візуальному їх вивченні. Для цього використовують свердловинні фотоапарати, фото- і кінотелевізійні установки. Недолік цього методу полягає в тому, що стан обсадної колони можна контролювати тільки в оптично прозорому середовищі. Крім того, виникають труднощі у діагностиці дефектів обсадної колони на основі візуальних зображень її поверхні.

Акустичний метод ґрунтується на реєстрації відбитих від поверхні труб високочастотних ультразвукових коливань, що дозволяє одержати акустичний обрис досліджуваної поверхні. Розроблений свердловинний акустичний телевізор дає змогу здійснювати контроль внутрішньої поверхні, обсадних труб на необхідних інтервалах глибин. З йото допомогою можна визначити місцезнаходження перфораційних отворів, тріщин тощо. Недоліки акустичного методу полягають у його нечутливості до локальних порушень геометрії труб (типу вм'ятин) та похибках, зумовлених наявністю на поверхні труб або у буровому розчині різних неметалічних включень (шламу).

Електромеханічний метод контролю зміни внутрішнього діаметра базується на вимірюванні переміщень шести-восьми важелів, які ковзають на внутрішній поверхні обсадної колони і їх радіальні переміщення передаються на рухомий контакт реостату, що призводить до зміни співвідношень між електричними опорами і реєструється на поверхні (такий принцип реалізований у каверномірі). Розроблений прилад для вимірювань діаметра обсадної колони та реєстрації муфтових з'єднань, характеризується достатньо високою точністю (до 1 мм). Недоліки електромагнітного методу полягають в усередненні результатів вимірювань, а також у неможливості діагностики поздовжніх дефектів.

Механічний метод контролю технічного стану обсадних колон базується на такому ж принципі, що і електромеханічні, тільки ре-зультати вимірювань реєструються безпосередньо у приладі.

Магнітний метод ґрунтується на реєстрації магнітних полів розсіювання навколо отворів у колоні при її намагнічуванні стаціонарним магнітним полем. Розроблений локатор перфораційних отворів з магнітним датчиком характеризується високою розрізняючою здатністю.

Непрямі методи контролю стану обсадних колон (резистивіметрія, термометрія, метод радіоактивних ізотопів) використовуються разом з іншими операціями, зв'язаними з припливом або поглинанням рідини через місце порушення.

Дефекти в обсадних колонах установлюються на основі характерних аномалій питомого електричного опору рідини у свердловині, температури та інтенсивності гамма-випромінювання.

Перед спуском обсадної колони у свердловину перевіряють: фундаменти і основи вежі, її центрування, стан бурової вежі та кріплення її елементів, двигуни, працездатність підвіски машинних ключів, лебідку та її привод, гальмівну систему, кріплення кронблока, стан талевого канату, бурові насоси, вільний підхід до гирла свердловини, очищаються приймальні ємності.

• Свердловина
• Потайна колона труб
• Обсаджування
• Ліхтар (центратор)
• Цементування свердловин
• Затрубний тиск
• Напрямна лійка для обсадних труб

• Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Донбас, 2007. — Т. 2 : Л — Р. — 670 с. — ISBN 57740-0828-2.
• Бойко В. С., Бойко Р. В. Тлумачно-термінологічний словник-довідник з нафти і газу. Тт. 1-2, 2004—2006 рр. 560 + 800 с.
• Орловський В. М., Білецький В. С., Вітрик В. Г., Сіренко В. І. Бурове і технологічне обладнання. Харків: Харківський національний університет міського господарства імені О. М. Бекетова, НТУ «ХПІ», ТОВ НТП «Бурова техніка», Львів, Видавництво «Новий Світ — 2000», 2021. — 358 с. [Архівовано 14 лютого 2022 у Wayback Machine.]

• Обсадні труби // Термінологічний словник-довідник з будівництва та архітектури / Р. А. Шмиг, В. М. Боярчук, І. М. Добрянський, В. М. Барабаш ; за заг. ред. Р. А. Шмига. — Львів, 2010. — С. 137. — ISBN 978-966-7407-83-4.