XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

Подготовка скважины к эксплуатации – одна из важных комплексных работ, которые проводят с момента вскрытия буровым долотом кровли продуктивного пласта до вывода работы скважины на технологический режим. Эксплуатация пробуренных нефтедобывающих скважин обычно занимает несколько десятков лет. В течение этого времени месторождение проходит различные стадии разработки: начальная стадия – добыча безводной нефти, как правило, проводимая фонтанным способом; последние стадии – добыча в больших количествах сильно обводненной продукции механизированным способом. В процессе разработки происходит снижение пластового давления, именно поэтому на следующих этапах приходится извлекать немалые объемы жидкости при низких динамических уровнях. В результате накопления информации о неоднородности пласта и его разъединенности на самостоятельные пропластки, появляется необходимость их раздельной эксплуатации или раздельной закачки воды в разные пропластки через одну и ту же скважину. Но надежно определить условия эксплуатации данной скважины на все время ее работы практически невозможно. Поэтому чем лучше конструкция скважин соответствует всему возможному разнообразию условий их работы в будущем, тем легче выбрать оборудование для наилучших условий эксплуатации, как отдельных скважин, так и в целом месторождений на различных

стадиях его разработки. Исходя из этого, особое значение приобретает диаметр эксплуатационной колонны. В большинстве случаев, именно он ограничивает подачу насосного оборудования для откачки больших объемов жидкости или специального оборудования для раздельной эксплуатации пластов. Исходя из вышесказанного, необходимо отметить, что вследствие невозможности оптимальной эксплуатации таких скважин на последующих этапах разработки месторождения, экономия, достигаемая при бурении скважин, оборачивается немалыми убытками.

С учетом длительной эксплуатации скважины, конструкция ее крепления определяется ее геологическими и техническими факторами. Одним из важнейших элементов конструкции скважины является конструкция ее призабойной части.

Конструкция забоя скважины должна включать в себя:

Доступ к забою скважин спускаемого оборудования, механическую устойчивость призабойной части пласта, предотвращение обрушения породы;

Возможность дренирования всей нефтенасыщенной толщины пласта;

Возможность избирательного воздействия на разнообразные пропластки или на отдельные части монолитного пласта;

Эффективную гидродинамическую связь нефтенасыщенного пласта с забоем скважины;

Возможность вскрытия нефтенасыщенных пропластков и изоляцию газо- или водонасыщенных пропластков, если из последних добыча продукции не намечается.

Технологические и геологические условия разработки месторождений не идентичны, а потому существует немало типовых конструкций забоев скважин.

В случае, когда забой открыт, башмак обсадной колонны цементируется перед кровлей пласта. Далее пласт вскрывается с помощью долота меньшего диаметра, при этом ствол скважины против продуктивного пласта оставляется открытым. Но такая конструкция возможна лишь при довольно устойчивых горных породах, например : при однородном пласте, не переслаивающимся глинами, которые склонны к набуханию и обрушению без водоносных и газоносных прослоев; при малой толщине пласта, оставляемого без крепления, или же если при эксплуатации такой скважины не возникнет необходимость избирательного воздействия на каждый пропласток; при наличии достаточно точных данных о подошве продуктивного пласта и отметках кровли до вскрытия пласта.

Гидродинамическая эффективность – существенное достоинство открытого забоя. При открытом забое скважина становится эталоном, и ее коэффициент гидродинамического совершенства становится равным единице. Помимо всего прочего, невозможность избирательного вскрытия нужных пропластков и избирательного воздействия на них при постоянной угрозе обвалов в призабойной зоне, при создании больших депрессий достаточно сильно ограничивают возможности использования открытого забоя. Именно поэтому, менее 5% всего фонда скважин имеют открытый забой.

Возможно два варианта конструкции в том случае, если в забое скважины имеется фильтр. В первом случае скважина бурится сразу до подошвы пласта, крепится обсадной колонной с заранее насверленными отверстиями в нижней части, которые приходятся против продуктивной толщи пласта. Далее, выше кровли пласта колонна цементируется с помощью манжетной заливки. Остается открытым пространство между вскрытой поверхностью пласта и перфорированной частью колонны.

Такое применение конструкции очень схоже по существу с применением открытого забоя. Но в данном случае крепление забоя более надежно и гарантируется сохранение полного диаметра колонны до самого забоя даже в тех случаях, когда породы в призабойной части частично обрушаются.

Во втором случае башмак обсадной колонны опускается до кровли пласта и цементируется. Фильтр с мелкими щелевидными или круглыми отверстиями находится в открытой части пласта. Кольцевое пространство между низом обсадной колонны и верхней частью фильтра герметизируется пакером или специальным сальником. Главной задачей фильтров является предотвращение поступления в скважину песка. В какое-то время широко применялись фильтры с продольными щелевыми отверстиями, их длина варьировалась от 50 до 80 мм., а ширина 0,8 – 1,5 мм.

Вместе с тем, применялись и кольцевые фильтры, в которых создавались щели между торцами металлических колец, одеваемых на перфорированную трубу. В нескольких точках между торцами колец по периметру устанавливались прокладки из калиброванной металлической ленты, которые определяли ширину кольцевых щелей. В некоторых случаях использовались гравийные фильтры, они представляли собой две концентрично расположенные трубы, перфорированные мелкими отверстиями. В кольцевое пространство между трубами утрамбовывался отсортированный гравий, диаметр которого составлял 4 – 6 мм. Именно он являлся основным фильтрующим элементом и задерживал пластовый песок. Также известны металлокерамические фильтры, изготавливаемые путем спекания керамической дроби под давлением. Кольца из данного материала одеваются на перфорированную трубу и на ней же закрепляются. Такие фильтры обладают малым гидравлическим сопротивлением и легко задерживают самые мелкие фракции песка. Более того, известны другие конструкции фильтров, не нашедшие распространения.

Но конструкция забоя с фильтром редко применяется, только как средство борьбы с образованием в скважинах песчаных пробок, вскрывающих несцементированные нефтенасыщенные песчаные пласты, которые склонны к проявлению песка.

Самое широкое распространение нашли скважины с перфорированным забоем (более 90% фонда). В данном случае ствол скважины пробуривается до проектной отметки. Перед спуском обсадной колонны ствол скважины, в особенности его нижняя часть, проходящая через продуктивные пласты, исследуется геофизическими средствами. Такие исследования позволяют точно установить газо-, нефте и водонасыщенные интервалы и обозначить объекты эксплуатации. Далее в скважину опускается обсадная колонна, цементируемая от забоя до нужной отметки, затем перфорируется в намеченных интервалах. У скважины с перфорированным забоем есть ряд преимуществ, например таких, как:

Возможность поинтервального воздействия на призабойную зону пласта. То есть различные обработки, раздельная накачка и отбор, гидроразрыв и так далее;

Упрощение выполнения комплексных геофизических исследований геологического разреза и технологии проводки скважины;

Устойчивость забоя скважины и сохранение ее проходного сечения в длительном процессе эксплуатации;

Возможность вскрытия временно законсервированных или пропущенных нефтенасыщенных интервалов;

Надежная изоляция разнообразных пропластков, не вскрытых перфорацией.

При вскрытии пласта, склонного к проявлению песка, перфорированный забой не обеспечивает надежную защиту скважины от поступления песка и образования песчаных пробок на забое. Именно поэтому для защиты от песка против перфорированного интервала при вскрытии рыхлых коллекторов размещают дополнительный фильтр для задержки песка. Но в таком случае фильтрационное сопротивление потоку пластовой жидкости резко возрастает.

Помимо всего вышесказанного, перфорированный забой способен вызывать сгущение линий тока у перфорационных отверстий, это приводит к увеличению фильтрационного сопротивления по сравнению с открытым забоем.

Методы освоения нефтяных скважин.

Освоение скважины - комплекс технологических операций по вызову притока и обеспечению ее продуктивности, соответствующей локальным возможностям пласта. После проводки скважины, вскрытия пласта и перфорации обсадной колонны, которую иногда называют вторичным вскрытием пласта, призабойная зона и особенно поверхность вскрытого пласта бывают загрязнены тонкой глинистой взвесью или глинистой коркой. Более того, воздействие на породу ударных волн широкого диапазона частот при перфорации иногда вызывает необратимые физико-химические процессы в пограничных слоях тонкодисперсной пористой среды, размеры пор которой соизмеримы с размерами этих пограничных слоев с аномальными свойствами. В результате образуется зона с пониженной проницаемостью или с ее полным отсутствием.

Целью освоения нефтяных скважин является восстановление естественной проницаемости коллектора на всем протяжении вплоть до обнаженной поверхности пласта перфорационных каналов и получения продукции скважины, которая соответствует ее потенциальным возможностям. Все операции по вызову притока и освоению скважины сводятся к созданию на ее забое депрессии, то есть давления ниже пластового. Причем в устойчивых коллекторах эта депрессия должна быть достаточно большой и достигаться быстро, в рыхлых коллекторах, наоборот, небольшой и плавной.

Существуют различные методы освоения нефтяных скважин, например, такие как: поршневание, тартание, замена скважинной жидкости на более легкую, прокачка газожидкостной смеси, откачка глубинными насосами, компрессорный метод.

Тартание представляет собой извлечение из скважины жидкости желонкой. Желонка изготавливается из трубы длиной 8 метров, которая в нижней части имеет клапан со штоком, который открывается при упоре на шток. В верхней части желонки предусматривается скоба для прикрепления каната. Но в то же время тартание – это трудоемкий, малопроизводительный способ с ограниченными возможностями применениями, так как устьевая задвижка при фонтанных проявлениях не может быть закрыта до извлечения из скважины желонки и каната. Однако возможность извлечения осадка и глинистого раствора с забоя и контроля за положением уровня жидкости в скважине дают этому способу много преимуществ.

При поршневании, сваб или поршень спускается на канате в насосно-компрессорные трубы (НКТ). При спуске поршня под уровень, жидкость перетекает через клапан в пространство над поршнем. При подъеме, клапан закрывается, а манжеты, распираемые давлением столба жидкости над ними, прижимаются к стенкам НКТ и уплотняются. За один подъем поршень выносит столб жидкости, равный глубине его погружения под уровень жидкости. Глубина погружения ограничена прочностью тартального каната и обычно не превышает 75 - 150 м. Поршневание в 10 - 15 раз производительнее тартания. Устье при поршневании также остается открытым, что связано с опасностями неожиданного выброса.

Вывод: проведя данные исследования, я пришла к выводу о том, что подготовка скважины к эксплуатации - одна из самых серьёзных и важных работ, проводимых на месторождениях углеводородов.

Литература:

Добрынин, В. М. Интерпретация результатов геофизических исследований нефтяных и газовых скважин / В. М. Добрынин. – М. : Недра, 1988. – 461 с.

Заворотько, Ю. М. Геофизические методы исследования скважин / Ю. М. Заворотько. – М. : Недра, 1983. – 201 с.

Токарев, М. А. Комплексный геолого-промысловый контроль за текущей нефтеотдачей при вытеснении нефти водой / М. А. Токарев. – М. : Недра, 1990. – 265 с.

Технология исследования нефтегазовых скважин на основе ВИКИЗ.

Геофизические методы исследования скважин. Справочник геофизика / под ред. В. М. Запорожца. – М. : Недра, 1983. – 591 с.

Горбачёв, Ю. И. Геофизические исследования скважин / Ю. И. Горбачёв; под. ред. В. В. Каруса. – М. : Недра, 1990. – 398 с.

Дахнов, В. Н. Интерпретация результатов геофизических исследований разрезов скважин / В. Н. Дахнов. – М. : Недра, 1982. – 366 с.

Код для цитирования: Скопировать