Толщина труб обсадной колонны

За ответом на этот вопрос, зачастую, обращаются к интернету.

На сайтах других компаний вы можете найти разную информацию на задаваемый вопрос. Читая эти публикации понимаешь, что некоторые статьи не вносят ясности, а порой даже намеренно вводят читателя в заблуждение.

Для начала, какие бывают стальные трубы. Стальные трубы, по способу изготовления, делятся на бесшовные (цельнотянутые) и шовные (сварные). Сварные трубы дешевле бесшовных, но менее надежны и прочны.

Задавая вопрос какую обсадную трубу лучше использовать для скважины, многие компании предлагают к применять обсадные трубы удобные им для работы по степени трудоемкости при монтаже или по цене, преподнося это как самый верный и качественный выбор для Заказчика. Мы решили сделать небольшой обзор по всем используемым обсадным трубам для скважин и технологиями монтажа обсадных колон в настоящее время, не пытаясь навязать вам удобное для нас решение.

Надо понимать для чего обсадные трубы нужны, основная задача обсадной трубы состоит в том, чтобы сдерживать осыпание грунта стенки скважины.

Стальные трубы для скважины

При монтаже колонны трубами из стали существует два вида соединений:

Резьбовые соединения обсадных труб

В качестве обсадных труб применяют цельнотянутые трубы из стали Ст.20 Гост. 8732-78 с толщиной стенки 6 мм. На таких трубах нарезается качественная и надежная для соединения резьба. Они прекрасно выдерживают напор грунта и способны хорошо функционировать в течение полувека.

При предлагаемой цене скважины от 1600-1800 рублей за метр и стоимости 1 погонного метра трубы (цельнотянутой стенка 6 мм.) более 1000 рублей метр, скважина получается не рентабельна и поэтому буровые компании для поддержания конкурентоспособной цены и снижении себестоимости заменили цельнотянутую трубу на электросварную, толщиной стенки 4,5 мм Ст. 3 Гост. 10704.

Не искушенному во всех тонкостях заказчику трудно разобраться в используемых при бурении обсадных трубах. При более внимательном рассмотрении этой проблемы становится ясно, что получить качественную конусную резьбу на трубе с толщиной стенки 4,5 мм невозможно.

При нарезании резьбы самое уязвимое место в электросварной трубе – это шов, который повреждается, а в некоторых местах видны прорезы, что приводит к значительному сокращению срока службы скважины.

Имея длину трубы около 4 метров, можно представить сколько уязвимых мест, в зависимости от длины колонны, у вас будет в скважине. При неудачной обсадке возникает необходимость демонтировать обсадную колонну.

Резьбовые электросварные трубы со стенкой 4,5 мм для повторного использования не пригодны. Поэтому они должны быть направлены на перенарезку или заменены новыми, что увеличивает себестоимость скважины.

Поэтому и возникает соблазн использовать дефектованные трубы.

Сварное соединение стальных труб

Сваркой называется процесс получения неразъемного соединения деталей. Одно из преимуществ использования сварки перед другими соединениями деталей при изготовлении строительных конструкция является высокая надежность соединения.

Анализ разрушения сварных конструкций показывает, что многие из них происходят по околошовной зоне, это объясняется тем, что сварной шов обычно более мощный, чем основной металл. Строительная сталь предназначается для изготовления строительных конструкций — мостов, газо- и нефтепроводов, ферм, котлов и т.д.

Все строительные конструкции как правило, являются сварными. (из материалов лекционного курса Металлы и сварка. Н.В. Храмцов)

Соединение обсадных труб при помощи сварки требует более квалифицированного персонала буровых бригад, обладающего смежными специальностями – электросварщика.

Для качественного выполнения таких работ требуется дополнительное комплектование бурового станка сварочным оборудованием.

В противном случае возникает необходимость на время монтажа обсадной колонны привозить на объект электросварщика и сварочное оборудование (САК), что, естественно, увеличивает себестоимость проводимых работ, уменьшая тем самым прибыль исполнителя.

Поэтому многие исполнители прибегают к резьбовым соединениям, убеждая заказчика в том, что это для него самое верное решение. Бытует мнение, что соединение трубы сваркой менее надежно.

Можно с эти согласиться, если работы сделаны неквалифицированными специалистами при помощи бытового сварочного трансформатора, подключенного к обычной розетке электропитания заказчика, также влияет на качество сварочного шва и пониженное напряжение в сети и малое сечение бытовой электропроводки, что практически является нормой в садовых товариществах.

Некоторые считают, что в месте сварочного шва труба становится более уязвимой для коррозии — это ошибочное мнение. В сварочных электродах используется специальная обмазка, которая приводит к легированию сварочного шва, что увеличивает коррозийную стойкость и прочность металла.

Для человека не обладающего техническими знаниями можно привести убедительный пример: трубопроводы высокого давления ( транспортирующие нефть, газ), а также бытовые трубопроводы ( газ, вода) смонтированы при помощи сварки и их прочность ни у кого не вызывает сомнения. Обсадная труба под сварку имеет длину 6 метров, поэтому соединений в обсадной колонне значительно меньше , чем при 4 метровой трубе на резьбе. А соединение – это самое уязвимое место в обсадной колонне.

Конверсионные трубы (оцинковка)

Буровые компании предлагают также в качестве обсадной трубы – конверсионную трубу ПМТП-150 (в быту – труба оцинковка), которая изготавливается из СТ-10. ПМТП-150 это полевые магистральные сборно-разборные трубопроводы с условным диаметром 150 мм, давлением 6 МПа, изготовленные по ТУ 4193-001-48522239-04.

Используются для транспортировки нефти и нефтепродуктов, технической и питьевой воды и других жидкостей. Трубы, используемые для обсадных колонн водяных скважин, находились в госрезерве и нигде не эксплуатировались, что легко определяется по их внешнему виду.

Оцинкованная труба имеет длину 6 метров. Хотя толщина стенки данной трубы 3,2 мм, но на концах трубы приварены в заводских условиях раструбы толщиной 10 мм, что позволяет сделать качественный провар при монтаже обсадной колонны.
В связи с тем, что труба оцинкованная, не зависимо от толщины стенки, значительно возрастает срок её службы по сравнению с черной трубой. А качество материалов, произведенных в советское время, ни у кого не вызывает сомнения.

Сварное соединение труб 152 мм.

Сравните с резьбовым соединением обсадных труб диаметром 133 мм из стали.

Резьбовое соединение обсадных труб

Пример срыва резьбы 133 мм трубы из стали.

Вот что происходит с резьбами

на электросварных трубах

Трубы пластиковые для скважины

Трубы из пластика можно поделить на три типа:

трубы П/Э низкого давления;
трубы из поливинилхлорида ПВХ;
трубы из полипропилена ПП.

Пластиковая обсадная труба для скважины не зависимо от разновидностей имеет гораздо меньшую стоимость, чем стальные.

Преимущества:

достаточно просты в монтаже;
обладают 100% стойкостью к коррозии;
хорошая герметичность резьбового соединения;
малый вес;
невысокой стоимостью монтажа.

Недостатки:

небольшая прочность и чувствительность к механическим повреждениям.

Поэтому рекомендуется использовать их для эксплуатационной колонны. Эксплуатационная колонна изолирует обсадную трубу от контакта с водой ( при правильной технологии монтажа).

Зазор между обсадной трубой и эксплуатационной колонной герметизируется специальной компактонитовой глиной.

Но у стальных труб в качестве обсадных при использовании в сложных грунтах и скважинах альтернатив не имеется.

Какой диаметр трубы выбрать для скважины?

Для правильного подбора материала необходимо правильно оценить не только частные особенности участка, но и задачи, для выполнения которых создаются скважины, мощность и диаметр насоса.

Диаметр обсадной трубы рассчитывается от используемого погружного насоса.

Бытовые погружные насосы для скважин бывают двух диаметров:

3 дюймовые (74 мм)
4 дюймовые (100 мм)

Поэтому надо обратить особое внимание на диаметр эксплуатационной трубы.

Трубы для насоса 74 мм выбирать надо так: 74 мм (диаметр насоса) + 4 мм зазор между насосом и трубой + 15 мм (толщина стен трубы П/Э ) = 93 мм.

Ближайший существующий минимальный наружный диаметр трубы ПЭ для эксплуатационной колонны под такой насос будет 95 мм. Соответственно, диаметр ближайшей обсадной трубы (стальной) равен 127 , 133 мм.

Трубы для насоса 100 мм расчет производится также: 100 мм + 4 мм + 15 мм = 119 мм. Конечный диаметр эксплуатационной колонны трубы ПЭ под такой насос 125 мм. Соответственно, диаметр ближайшей обсадной трубы (стальной под трубу ПЭ 125 мм.) равен 152 ,159 мм.

Мы привели пример идеального варианта, но т.к. скважина – это сложное гидротехническое сооружение, на конструкцию которого влияют многие факторы, в частности гидрогеологический разрез района бурения. Поэтому может потребоваться несколько обсадных колонн, с разными диаметрами труб, что приведет к увеличению начального диаметра обсадной колонны или уменьшению конечного.

Конструкция скважины на воду корректируется в процессе бурения и грамотность её исполнения напрямую зависит от квалификации бурового мастера и компании исполнителя.

В чем разница между 3-х и 4-х дюймовым насосом?

В большинстве случаев на выбор заказчиком исполнителя, как правило, влияет более низкая стоимость 1 погонного метра пробуренной скважины. Поэтому в погоне за заказчиком некоторые исполнители, чтобы предложить более низкую цену уменьшают начальный диаметр труб обсадной колонны, в результате чего получаем конечный диаметр скважины только под 3 дюймовый насос.

Зачастую заказчик узнает об этом только тогда, когда сталкивается с приобретением насоса. Хотя 3 дюймовые и 4 дюймовые насосы приблизительно одинаковы по своим эксплуатационным показателям (напору и подаче воды), но существенно отличаются по цене.

К примеру стоимость 3-х дюймового насоса фирмы “Grundfos» от 40 тыс. рублей и выше. Не считая китайских насосов.
Стоимость 4-х дюймового насоса начинается от 10 тыс. рублей и выбор их огромен.

Хорошо подходит:

Для скважины, которая будет использоваться для водоснабжения жилого дома круглогодично, мы рекомендуем 3-х дюймовый надежный насос фирмы «Grundfos», который несомненно оправдывает свою стоимость. Существует много других марок производителей 4-х дюймовых насосов хорошего качества, а стоимостью значительно ниже, чем насос «Grundfos».
Для небольшого земельного участка с летним домиком, в который вы приезжаете по выходным дням в короткий дачный сезон, может быть нецелесообразна установка дорогого оборудования, используемого время от времени.

Ознакомиться детально с видами насосов и их отличиями можно ЗДЕСЬ.

Как не ошибиться в выборе надежной буровой компании?

Надо также иметь в виду, что сэкономив один раз на бурении скважины несколько тысяч рублей, вы можете потерять гораздо больше на покупке дорогого насоса.

Последнее 2 – 3 года появилось много буровых компаний, которые на своих сайтах пишут: «Наша компания существует 10-15 лет», при этом, не уточняя какой период времени они занимаются непосредственно бурением на воду. Компания может существовать 10 – 15 лет, занимаясь при этом другим видом деятельности, а бурение на воду является для них новым направлением.

Руководят такими компаниями зачастую люди, не имеющие не только специального, а просто технического образования, полагаясь в работе на опыт и знания своих буровых бригад.

Как проверить сколько времени компания занимается буровыми работами?

Как долго занимается фирма непосредственно таким видом деятельности легко проверить по документам:

Свидетельство СРО о допуске к определенному виду или видам работ с приложением наименований этих видов работ;
Информационное письмо Госкомстата о наличии в составе Единого государственного регистра предприятий и организаций (ЕГРПО) юридического лица или ИП с указанием наименования вида экономической деятельности.

Пытаясь привлечь заказчика, вышеописанные компании предлагают более низкие цены на бурение на воду в ущерб качеству, идя на нарушение технологий проводимых работ. На представленном рынке данных услуг некоторые заказчики выбирают самые низкие цены бурения, при этом, не задумываясь о том, что низкая цена – это низкое качество. Понятно же, что хороший товар дешевым не бывает.

Почему Вам стоит обратиться в нашу компанию?

В настоящее время на рынке услуг бурения на воду существуют достойные компании, имеющих большой опыт и наработки в этой области. Наша компания существует на рынке бурения с 2001 года.

За это время созданы:

Своя производственная база
Буровые станки укомплектованы всем необходимым оборудованием
Специалисты высокой квалификации, обладающие смежными профессиями.

Наш сервис:

Мы готовы выполнить работы из любых, выбранных вами, материалов, качественно и в установленные сроки.
Буровые бригады имеют мобильное место проживание, тем самым создают минимум неудобств для заказчика.
Если у вас на участке не подведено электроснабжение мы также берем на себя обеспечение электроэнергией проводимых нами работ.

Позвоните сейчас и мы рассчитаем приблизительную стоимость бурения скважины:

тел: +7 (495) 998-32-53, +7 (910) 432-48-81

Обсадная труба для скважины: какую лучше использовать, размеры, характеристики

Для водоснабжения загородных домов и дач используют скважины, пробуренные до водоносного горизонта. Источником воды на разной глубине являются песчаные и артезианские слои. Обсадная труба для скважины защищает стенки выработки от осыпания грунта и размывания плывунами. Вода в дома подается погружным насосом или центробежной помпой.

Что такое, устройство и назначение

При устройстве водозабора стенку вертикально пробуренной шахты укрепляют, защищая от осыпающейся почвы и загрязненной жидкости из промежуточных слоев грунта. Для этой цели используются обсадные конструкции, выполненные по ГОСТ и техническим условиям, из металла, асбоцемента, металлопластика и полимера.

В зависимости от структуры грунта элемент опускается в шахту, углубленную на некоторое расстояние или устанавливается в начале проходки бурения, формируя ствол выработки.
В некоторых случаях для закрепления колонны и улучшения герметичности проводится цементация пространства между конструкцией и стенкой шахты.
В подготовленную шахту опускается глубинный насос с водоподъемным шлангом НКТ.

Виды и характеристики

Назначение источника и состав грунта определяют тот вид обсадных конструкций, который экономически эффективен и обеспечивает надежную защиту пробуренного ствола на длительный срок. К таким изделиям относятся:

1 ) Асбоцементные, изготовленные из фибробетона. Применяются для обсадки с 1950-х годов. Их отличает дешевизна, надежность, стойкость к агрессивной среде и долговечность – срок эксплуатации составляет 60 лет. Но в связи с хрупкостью асбоцементного материала скважины устраиваются глубиной не более 100 метров, не позволяя вести монтаж и бурение в низких горизонтах.

Для повышения прочности стенки конструкции сделали толще, но дополнительный вес и размер увеличили затраты на монтажные работы.

При стыковке элементов не создается необходимая герметичность колонны, а недостаточная прочность материала не позволяет вести работы в нестабильных грунтах. Сомнения в чистоте воды, поступающей по трубам из асбоцемента, ограничивает их применение техническими нуждами.

2 ) Металлические – электросварные и цельнотянутые конструкции из стали, а также оцинкованный, эмалированный металлопрокат:

нержавеющие цельнотянутые трубы для скважины – самый надежный и долговечный вариант защиты выработки от давящего грунта и агрессивной среды. Отсутствие коррозии увеличивает срок их эксплуатации в сравнении с изделиями из других материалов. Высокая стоимость цельнотянутого изделия ставит под сомнение экономическую эффективность проекта для шахт глубиной до 150 метров. Применять нержавеющую сталь целесообразно для обустройства артезианских скважин, поднимающих воду из известнякового водоносного слоя с большой глубины, где стенки конструкции испытывают повышенное давление;
усиленная электросварная труба, с толщиной стенки 6 мм, дешевле нержавеющей, незначительно уступает по прочности, а внутренняя коррозия не ухудшает качество поступающей жидкости. Срок использования конструкции из шовных изделий, составляет не менее 50 лет и сопоставим с периодом эксплуатации высокодебитной скважины;
оцинкованный и эмалированный варианты, сделаны из тонкой стали для уменьшения стоимости. Но защита металла от коррозии с помощью эмали и цинка, оксид которого при длительном контакте с водой опасен для здоровья, ненадежна. При установке изделия в выработку появляются царапины и сколы, на которых, также как на резьбовых соединениях без защитного покрытия, выступает ржавчина, снижающаяся прочность и разрушающая колонну.

Как сделать своими руками желонку для чистки скважины

Размеры: толщина стенок от 6.2 до 12 мм, диаметры от 125 мм.

3 ) Пластиковые водоподъемные конструкции изготавливаются из полимеров трех видов:

ПНД-трубы для обустройства ствола шахты – полиэтилен низкого давления. Материал отличается плотной структурой, обладает химической устойчивостью, не разрушается при ударных нагрузках. Соединения составных частей герметичны. К недостаткам ПНД-изделия относится хрупкость материала при изгибе, что может привести к трещинам в процессе обсадки в пробуренную с отклонением от вертикали шахту;
НПВХ – изделия из непластифицированного поливинилхлорида. Устойчив к деформации, герметичное соединение элементов выдерживает до 5 тонн нагрузки. Плотность материала такова, что при обсадке шахты поливинилхлорид не всплывает;
МПП – полипропиленовое морозостойкое изделие. Плотность материала ниже, чем у конструкций из ПНД и НПВХ, обеспечивает меньший вес элементов, снижается нагрузка на соединения в составных частях. Монтировать изделия можно до -30 С.

Размеры: толщина стенок от 4.3 до 12 мм, диаметры от 90 до 400 мм.

Достоинством пластиковых обсадных конструкций является низкая цена, стойкость к коррозии и агрессивным средам, небольшой вес, герметичность соединений собранной колонны и ориентировочный 50-летний срок эксплуатации.
Питьевая вода, проходящая по ПВХ-трубам, не меняет своих свойств и безопасна для человека.
Отрицательным моментом полимера является низкая механическая прочность, не позволяющая ее использовать в качестве обсадки в плотных породах на глубине более 50 метров.
Чаще водоподъемные пластиковые трубы применяются в качестве колонны, находясь внутри стального каркаса.

4 ) Металлопластиковые – усиленные электросварные изделия с полимерным покрытием. По своим характеристикам не уступает цельнотянутой, но по стоимости дешевле.

При изготовлении они защищаются двуслойным покрытием из слоя адгезива и полиэтилена низкого давления. Сохраняя прочностные свойства, за счет полимерного покрытия в пять раз продлевает срок эксплуатации металлопроката, исключая вероятность наружного повреждения конструкции коррозией.

Соединение

Сборку в колонну обсадных труб обеспечивают три способа: резьбовой, сварной и с помощью муфты. Основные требования к соединению – герметичность и прочность, обеспечивающие качественную работу трубопровода при подъеме воды из источника. Надежность крепления отражается в характеристике:

резьбовая сборка самая дорогостоящая, но отличается безупречной герметичностью и быстрым монтажом. Опущенная в выработку конструкция не допускает просадки между составными частями, соединения выдерживают давление грунта. Сечение трубы при резьбовом варианте сборки не изменится, что позволяет сохранить плановые затраты на бурение и использовать насос в соответствии с выбранным диаметром обсадного изделия;
сварное соединение выполняется при поэлементном погружении конструкции в шахту, и качество сварного шва зависит от квалификации сварщика. Термическая обработка металла снижает устойчивость к коррозии, и требуется дополнительная защита шва, возникает деформация собранной обсадки. Некачественная сварка повлияет на герметичность крепления, что приведет к попаданию сточной воды. Стоимость изделий без резьбы дешевле, но сварочное соединение удорожает монтажные работы;
сборка с помощью муфты применяется для асбоцементных конструкций в связи с их хрупкостью. Надежность стыков при такой сборке снижается. Муфта увеличивает диаметр трубы, что приводит к дополнительным расходам при бурении шахты и не гарантирует герметичность соединения.

Что такое скважинный адаптер, монтаж своими руками

Сборка элементов в виде раструба применяется редко по причине отсутствия необходимой герметичности и возможной просадки между составными частями. Единичное использование такого метода возможно для подъема технической воды с небольшой глубины.

Резьбовое соединение элементов при правильно выполненном монтаже – самое надежное.

Требования к обсадке

Для безаварийной работы шахты требования к материалу зависят от конкретных условий эксплуатации: назначения выработки и геологии грунта в месте бурения. Конструкции, постоянно обеспечивающие водой частные дома на дачах и индивидуальные хозяйства, должны обладать следующими свойствами:

Механической прочностью.
Коррозийной стойкостью.
Устойчивостью к давлению грунта.
Устойчивостью к агрессивным средам.
Простотой соединения элементов в колонне.
Герметичностью составных частей.
Длительным эксплуатационным сроком.

Перечисленные свойства обеспечивают герметичность колонны, целостность ствола выработки и защиту потребляемой воды от загрязнения.

Какую лучше выбрать

Приступая к строительству водозабора, нужно вычислить максимальный объем используемой воды и какую трубу лучше использовать. Расчет на воду для потребления учитывает количество жильцов, численность точек водозабора и их назначение. На основании полученных результатов определяется требуемый дебит скважины и диаметр колонны.

для источника с технической водой применяется пластик;
скважину на песок обустраивают пластиком и металлопластиком;
защиту артезианской шахты выполняют металлические шовные, усиленные металлопластиковые и нержавеющие цельнотянутые трубы.

Выбор элементов для обсадной зависит от назначения скважины и грунтовых условий. При оценке цены и качества отдаем приоритет надежности, безаварийной эксплуатации.

Бурение с установкой

Для организации автономного водоснабжения применяется пошаговая инструкция, выполнение которой гарантирует успешный монтаж объекта. Плановая последовательность работ предусматривает следующие действия:
1 ) Заказать в специализированной организации геологическую оценку местности для определения места бурения под шахту с оценкой глубины водоносного горизонта, степенью его влагонасыщенности и потребительских свойств воды.
2 ) Определиться с назначением выработки и обсадной трубой для скважины:

верховодка: используется на технические нужды с минимальной глубиной бурения. В качестве обсадной колонны применяются пластиковые изделия с резьбовым соединением;
на песок: вода используется на общедомовые нужды и как питьевая. Для колонны применяются пластиковые или металлопластиковые конструкции;
артезианская: с большой глубины из скальных карстовых пород. В качестве обсадной колонны применяются изделия с резьбовым соединением: усиленные сварные стальные, металлопластиковые или цельнотянутые стальные, в зависимости от глубины скважины и сложности породы.

3 ) Бурение верховодки (абиссинский колодец: глубина до 12 метров) и скважины на песок (водоносный горизонт 12–50 метров) можно выполнить своими руками, используя ручной винтовой бур или автобур.

для бурения в слой верховодки применяем шнек диаметром 40–70 мм;
используем ПНД 32–63 мм;
бурение выполняем винтовым шнеком с промывкой, с помощью центробежного насоса, установленного снаружи. Для достижения требуемой глубины используются штанги длиной 2–5 метров;
после достижения водоносного слоя производим обсадку выработки трубой ПНД с установленным в ней фильтром длиной 2,5 метра и откачиваем мутную воду;
бурение скважины на песок выполняется буром диаметром 146 мм, для обсадки выработки используется труба ПНД 125 мм;
для очистки воды к первой обсадной трубе крепится фильтр, у которого диаметр больше диаметра трубы. Остальные изделия последовательно соединяются на резьбу с опущенной в скважину частью колонны до достижения фильтром водоносного слоя. Для лучшей очистки воды фильтр в конструкции засыпается щебнем;
в колонну опускается скважинный насос с водоподъемным шлангом, который через адаптер, встроенный в обсадку, соединяется с наружным водоводом и производится откачка мутной воды до появления чистой.

4 ) Выработку артезианской (на известь) скважины, глубиной 50–200 п/м осуществляют с помощью спецтехники. Применяются четыре водоподъемных варианта с использованием металлических обсадных изделий:

обсадка доходит до известкового пласта, а затем открытым стволом меньшего диаметра бурят до водного горизонта;
используются две обсадных нитки. Первая доходит до пласта известняка, а вторая, перфорированная, меньшего размера, через пласт до водоносного слоя;
для защиты от смешения верхних вод с артезианскими используют кондуктор – второе изделие большего диаметра, чем обсадка, установленное в верхней части выработки;
когда известковый слой неоднороден, монтируют три трубы. Первую обсаживают до сложного слоя, вторую, меньшего диаметра, до известняка, третью – меньше чем у второй, до водоносного слоя.

Глубинный насос устанавливается в нижних трубах.

Ошибки при бурении

Приступая к строительству шахты, неквалифицированные и без подготовки работники часто допускают ошибки, игнорируя пошаговую инструкцию монтажных работ:

Ошибка в оценке места бурения и расположении водоносного слоя.
Неправильное бурение по глубине, ошибочная оценка кернового материала.
Нарушение герметичности обсадной колонны по причине плохо скрученных элементов между собой при соединении или некачественной сварке шва.
Ошибка в подборе фильтра приводит к выходу из строя насоса после попадания в ствол песка.
Неправильный выбор обсадного изделия, не учтен размер выработки и состав грунта.

Ошибки совершаются по халатности, неопытности работников, от плохой подготовки, отсутствия нужного оборудования или инструмента. Чтобы не допускать нарушения, важно изучить опыт профессионалов по фото- и видео-материалам.

Обсадная колонна нефтяной скважины – формулы расчета

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:

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.