Пути усовершенствования технологии крепления скважин потайными обсадными колоннами
В условиях резкого повышения стоимости трубной продукции применение потайных обсадных колонн (ПОК) для крепления неустойчивых и поглощающих зон скважин позволяет существенно снизить затраты на бурение.
Общеизвестной причиной, ограничивающей применение ПОК, является недостаточно надежная изоляция верхнего конца труб, что во многих случаях не гарантирует полной ликвидации поглощения промывочной жидкости [I].
Методика изоляции верхнего конца ПОК сводится в настоящее время к созданию с внешней стороны труб уплотнения в виде сжатой резины, сальниковой набивки или применению так называемого "амброса" из тонких стальных пластин. Зазор над этими препятствиями постепенно заполняется шламом или заливается цементным раствором после спуска колонны. Из-за малого зазора (2-3 мм на сторону) размещение в нем надежных уплотнительных устройств затруднено.
На кафедре ТТГР ДонГТУ ведутся работы по созданию новых технологических приемов и устройств для повышения надежности изоляции верхней части ПОК. Новый подход к техническому решению проблемы обеспечивает предложение об использовании не только внешнего зазора, но и внутренней части трубы с последующим восстановлением проходного размера.
Некоторые возможные схемы приведены на рисунке.
По схеме "а" предполагается в качестве изолирующего материала для заполнения зазора использовать пластичные синтетические герметики, которые находят все большее применение в промышленности и горном деле. В верхней части колонны 1 размешается упор 2 и поршень 3, пространство между которыми заполняется нетвердеющим пластичным герметикой 4. Осевой нагрузкой герметик 4 выдавливается в зазор через отверстия 5. Система может включать известные или улучшенные задерживающие устройства 6. Детали 2 и 3 изготавливаются из легко разрушаемых материалов и уничтожаются разбуриванием после закрепления скважины. Верхняя часть ПОК над перемычкой из герметика может заливаться цементным раствором.
По схеме "б" подобная система применяется для закачки раствора на цементной основе в зазор под давлением. Здесь обязательно применение улучшенных уплотнений 5 воротникового типа. Изменение схемы заполнения зазора раствором обеспечит более качественное цементирование, так как промывочная жидкость свободно вытесняется из зазора, а не замещается и перемешивается с раствором как в традиционном варианте.
По схеме "в" один из участков ПОК выполнен в виде патрубка 1 из мягкой стали с продольными гофрами 2. Выемки заполняются тугопластичным герметикой 3. С помощью конусного инструмента 4, перемещаемого в осевом направлении, труба выправляется с одновременной надежной изоляцией зазора герметикой.
По схеме "г" верхний конец ПОК 1 выполняется в виде гофрированного патрубка 2, который затем расправляется инструментом 3 до полного прижатия к стенкам скважины. Складки гофра также могут быть заполнены герметикой.
Основной задачей ведущихся конструкторских работ по созданию
действующих образцов верхней части ПОК является создание устройств, которые наряду с высокой надежностью работы были бы достаточно дешевы. Очевидно, что никакие методы изоляции верхнего конца ПОК не будут действенны, если он не будет находиться в зоне непроницаемых горных пород. Поэтому важной задачей является оценка состояния пород по керну для выдачи конкретных рекомендаций по длине ПОК и месту расположения ее верхнего конца. Работы в данном направлении также должны быть проведены, так как четких рекомендаций по этому вопросу в настоящее время нет.