Технічні аспекти ефективного центрування обсадних колон
DOI:
https://doi.org/10.31471/1993-9868-2025-2(44)-55-69Ключові слова:
свердловина; обсадна колона; кріплення; центратор; ступінь центрування; концентричність; кільцевий простір.Анотація
Стаття присвячена дослідженню чинників, що визначають ефективне центрування обсадних колон у свердловинах, до яких належать: тип свердловини, її геометричні параметри, глибина спуску обсадної колони та довжина інтервалу центрування; інтенсивність викривлення стовбура свердловини. Також мають бути враховані параметри обсадної колони: діаметр обсадних труб, товщина стінки; довжина обсадної колони, група міцності сталі, а також параметри рідин у свердловині: густина бурового та цементного розчинів, коефіцієнт тертя, наявність твердих (абразивних) частинок у складі бурового розчину, його тиксотропні властивості. Швидкість спуску обсадної колони суттєво впливає на сам процес, тоді як її обертання та осьове переміщення визначають ступінь заміщення бурового розчину цементним. Обов’язково слід брати до уваги дані каверно- і профілеметрії ствола свердловини, температуру в свердловині, інтервали пластів, у яких містяться агресивні середовища та взаємодію системи «центратор-гірський масив». Наголошено на складності вимог, яким повинні відповідати центратори та розглянуто їхні конструктивні особливості, переваги і недоліки різних типів центраторів (пружних, жорстких, напівжорстких, композитних), а також їхнє призначення. У роботі запропоновано методику розрахунку сили опору, що створюють пружні планки центратора, та розрахунки її величини для різних типів пружних центраторів: ЦП 114/146-165-1; ЦП 146/222-251-1; ЦП 194/245-270-1; ЦП 351/445-490-1. За результатами досліджень зроблено кілька важливих висновків: збільшення розмірів центратора призводить до збільшення сили опору; сила опору залежить від геометричних параметрів пружних планок та їх кількості; збільшення коефіцієнт тертя (μ) від 0,2 до 0,3 призводить до істотного зростання сили опору для кожного центратора (збільшення на ~25%).
Завантаження
Посилання
1. Kovbasiuk, I. M., Martsynkiv, O. B., & Martsynkiv, B. O. (2019). Causes of poor quality casing of directional wells at the drilling department «ukrburgaz» and metods for their elimination. Oil and Gas Power Engineering, 1(31), 26–35. https://doi.org/10.31471/1993-9868-2019-1(31)-26-35
2. Fryz, I. M. (2003). Tsentratory dlia obsadnykh trub [Centralizers for casing pipes]. Interpres LTD.
3. Seniushkovych, M. V., et al. (2024). Rozroblennia efektyvnoho tsentratora dlia obsadnykh kolon pokhylo skerovanykh sverdlovyn [Development of an effective centralizer for casing strings of directional wells]. Prykarpatskyi visnyk NTSh, 19(73), 126–139. https://doi.org/10.31471/2304-7399-2024-19(73)-126-139 [in Ukrainian]
4. API 10TR4. (2008). Selection of centralizers for primary cementing operations. Official edition.
5. Kotskulych, Ya. S., et al. (2015). Tsentruvannya obsadnykh kolon u pokhylo-skeovanykh sverdlovynakh [Centralization of casing strings in directional wells]. Naukovyi visnyk NHU, (3), 23–30. [in Ukrainian]
6. Liu, G. (2021). Applied Well Cementing Engineering. Elsevier Science & Technology Books.
7. Khodami, E., Ramezanzadeh, A., & Sharifi, A. (2021). The 3D simulation of the effect of casing standoff on cement integrity by considering the direction of horizontal stresses in one of the wells of Iranian oil fields. Journal of Petroleum Science and Engineering, 206, 108980. https://doi.org/10.1016/j.petrol.2021.108980
8. Liu, G., & Weber, L. D. (2012). Centralizer Selection and Placement Optimization. SPE Deepwater Drilling and Completions Conference, Galveston, Texas, USA. https://doi.org/10.2118/150345-ms
9. Dao, N. H., et al. (2023). Modelling of a detailed bow spring centralizer description in stiff-string torque and drag calculation. Geoenergy Science and Engineering, 211457. https://doi.org/10.1016/j.geoen.2023.211457
10. Nguyen, K.-L., et al. (2020). Nonlinear rotordynamics of a drillstring in curved wells: Models and numerical techniques. International Journal of Mechanical Sciences, 166, 105225. https://doi.org/10.1016/j.ijmecsci.2019.105225
11. Sanchez, R. A., Brown, C. F., & Adams, W. (2012). Casing Centralization in Horizontal and Extended Reach Wells. SPE/EAGE European Unconventional Resources Conference and Exhibition, Vienna, Austria. https://doi.org/10.2118/150317-ms
12. Dall'Acqua, D., et al. (2022). Improved Out-of-Slip Casing Running Efficiency in A Shale ERD Application Combining Fixed Casing Centralization and Rotation to Reduce Openhole Running Friction. SPE Annual Technical Conference and Exhibition, Houston, Texas, USA, 3–5 October 2022. https://doi.org/10.2118/210279-ms
13. Rodrigue, M., Kendziora, L., & Farley, D. (2019). Myth-Busting Performance Properties of Nonmetallic Rigid Centralizers. SPE/IADC International Drilling Conference and Exhibition, The Hague, The Netherlands. https://doi.org/10.2118/194094-ms
14. Urdaneta Nava, L. A., & Farley, D. (2020). Testing Demonstrates the Effect of Bow Spring Centralizer Passage on Wellbore Components. International Petroleum Technology Conference, Dhahran, Kingdom of Saudi Arabia. https://doi.org/10.2523/iptc-20156-abstract
15. Xie, J., et al. (2023). Numerical analysis on the centralization effect of improved horizontal well casing centralizer. Frontiers in Energy Research, 11. https://doi.org/10.3389/fenrg.2023.1304813
16. Shatskyi, I., et al. (2021). Modeling of nonlinear properties of casing centralizers equipped with axial thrust. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 1018(1), 012003. https://doi.org/10.1088/1757-899x/1018/1/012003
17. Skadsem, H. J., Saasen, A., & Håvardstein, S. (2017). Casing Centralization in Irregular Wellbores. ASME 2017 36th International Conference on Ocean, Offshore and Arctic Engineering, Trondheim, Norway, 25–30 June 2017. https://doi.org/10.1115/omae2017-61106
18. Tang, X., et al. (2024). Impact of Temperature on Cement Displacement Efficiency: Analysis of Velocity, Centralization, and Density Differences. Processes, 12(12), 2923. https://doi.org/10.3390/pr12122923
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Нафтогазова енергетика
TЦя робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
.png)
1.png){kind=logo}
