Вскрытие и освоение нефтяного пласта

§ 3. ЗАКАНЧИВАНИЕ СКВАЖИН

'Под заканчиванием скважин тонимаются работы по обору­дованию скважины в интервале вскрытого пласта и 'по обеспе­чению из него притока в скважину с наименьшими 'потерями. Это работы по устранению последствий загрязнения пласта и увеличению проницаемости его прискважинной аоны.

Существуют три способа заканчивания скважияы: открытый забой, установка различных фильтров, перфорация. При за-канчивалии скважины с открытым забоем (рис. 72) башмак

^.ПП.^П.^/ПХНы. AJlk/VH*»4,^^4.,*», w - -- ----____,-,

При заканчивании перфорацией все пласты вскрывают бу­рением, перекрывают обсадной колонной, затем разобщают пу­тем цементирования (рис. 74). После этого пробивают отвер­стия против пласта, подлежащего эксплуатации. При таком способе возможен ввод в эксплуатацию любого из вскрытых скважиной 'пластов. Перфорация применяется в случае, когда скважиной вскрывается несколько продуктивных горизонтов, пеоемежающтася с водоносными, и когда в одном пласте верх-

няя его часть насыщена нефтью, а нижняя — водой (додопла" вающая залежь). _з

Применяют несколько видов перфорации: пулевая, торпей ная, кумулятивная, гидропескоструйная. Ц

Ё=^ 1 Г^

Рис. 74. Схема заканчивания скважины перфорацией:

/— эксплуатационная колонна; 2 — цементный камень; 3 — перфораци­онные отверстия

1В

Рис. 75. Гидропескоструйный перфоратор:

/ — корпус; 2 — держатель; 3 — струйная насадка; 4 — шаровой кла­пан; 5 — направляющая насадка

Пулевой перфоратор представляет собой многозарядня стреляющее погружное устройство, спускаемое в скважину Щ каротажном кабеле. | ,i

Торпедные перфораторы отличаются от пулевых тем, что' они 'стреляют снарядами, разрывающимися в пласте. :

Кумулятивные перфораторы отличаются применением спе­циально сформированных зарядов взрывчатого вещества, при взрыве которого образуется кумулятивная струя газа, способ­ная пробивать мощные преграды. Высокая пробивная способ­ность кумулятивных стерфораторов обеспечивается большими скоростью струи (до 9-Ю³ м/с) и давлением на фронте волны (до ЗО.ЮэМПа).

Гидропескоструйные перфораторы (рис. 75) прорезают от­верстия is колонне и цементной оболочке в результате деист"?

AJO

вия высокоскоростной струи жидкости, ^ржащ⁶ » частицы кварцевого песка или другого абразива. С ^{ПOMOЩЬЮГИД} P^O "^e окострушшх перфораторов можно прорезать •^oтвe P^ICTИЯ „^любот

формы (щелевидные, кольцевые. ^"У⁰⁰⁰ '⁶ ?³³ ™^,.^^³ ^ участки обсадных колонн, очищать стенки скважины. Гидро-

пескоструйн2е ?ерфораторы АП-6 способны прорезать конусо-^Se^TBepS^a глубину до 500 мм с диаметрому вер­шины конуса 13-15 мм и у основания 60 mimпри рабочем дав­лении наустье 18-20 МПа. Эти перфораторы не вызывают до­полнительных нарушений в колонне и цементной оболочке

При пулевой перфорации происходит образование трещиБibобсадной колонне, цементной оболочке и в горной п⁰ ?⁰ ^^ никновение трещин в цементной оболочке и колонне может привести к обводнению скважины по заколонному простратет-ву водами из выше- или нижерасположенных горизонтов. Тор-педнй пер^раторы вызывают еще большие нарушения в_це_

ментной оболочке и обсадной колонне. ^Р³³⁰⁸ ^^^^^^ горной породе следует рассматривать как положительный фак

тор, если нет опасности обводнения по ним. .,д„-„„,^„ „я При кумулятивной перфорации в пласте пробиваются ка-

нал^большй глубины, чем пр,и пулевой. В случае блиэкого

расположения водоносных пластов и "Р⁰ ^³¹ ™⁸ ^^ ся снижать плотность перфорации и не применять стрельбу залпами. Во время перфорации скважина должна быть запол­нена жидкостью имеющей наименьшее закупоривающее деист-ЙеДтьРНО пластовая вода), либо перфорацию следует

^Т^нйфТХГдобычи нефти необ^димо устран.ить

загрязнение пластов. С этой целью очищают и Р^Р^^^-налы дренирования вокруг ствола скважины. К методам очист

ки ^отн ^^^^ обработки призабойной зоны, заключающиеся в нагнетании в пласт растворов кислот или нефтекислотных эмульсий; часто применяется солянокислотная ^c>б V^й •⁶⁰ '^ткaв ^ бонатных коллекторах; она эффективна также при Устранении кольматации в трещиноватых породах, котоа_для аскрытия пла­ста используется буровой раствор с твердой фазой, раствори­мой в соляной кислоте (известь, мел); _

2) гидравлический разрыв пластов — образование в приза­бойной зоне новых трещин путем нагнетания в пласт жидкости под .большим давлением; вновь возникшие трещины закрепля­ются закачкой в »их жидкости с пескам, который препятствует

их смыканию после снятия давления; „„„„,„„.,„

3) обработка призабойной зоны поверхностно-астивнымн

веществами с целью увеличения проницаемости за счет разру­шения эмульсий, снижения содержания остаточной воды, умень­шения .размеров газовых пузырьков и глинистых частиц, изме­нения свойств водных оболочек;

249

⁴ ) тепловые обработки, способ^¹ ®¹¹⁶ разрушению эмульсий, удалению отложений парафы ^й смолистых ве­ществ;

⁵ ) перфорация в открытом стволе ^^елью очистки стенок скважина о|бра'310'ван'ия трещин в no'po,^

⁶ ) торпедирование в открытом ст^ Нажины, дающее развитие грещиноватости;

7) оздстка стенок онважины 'при видами открытым забоем спомощью гидропескоструйного ВДрторз;

⁸ ) 'периодическое снижение давлен^^{на эабое} "ротив про-

дуктиведо пласта, эжектированяе, от)™»¹ ^⁰ "¹¹ '^{и3 пла} -ста.

ТЕМА Вскрытие и освоение нефтяного пласта

Бурение скважины заканчивается вскрытием нефтяного пласта, т.е. сообщением нефтяного пласта со скважиной.

Поскольку после вскрытия нефтяного пласта бурением в скважину спускают обсадную колонну и цементируют ее, тем самым перекрывая и нефтяной пласт, возникает необходимость в повторном вскрытии пласта.

Этого достигают посредством прострела колонны в интервале пласта, специальными перфораторами, имеющими заряды на пороховой основе. Они спускаются в скважину на кабель-канате геофизической службой.

В настоящее время освоены и применяют несколько методов перфорации скважин.

1. Пулевая перфорация

Пулевая перфорация скважин заключается -в спуске в скважину на кабель-канате специальных устройств- перфораторов (рис.1), в корпус которых встроены пороховые заряды с пулями. Получая электрический импульс с поверхности, заряды взрываются, сообщая пулям высокую скорость и большую пробивную силу. Она вызывает разрушение металла колонны и цементного кольца. Количество отверстий в колонне и их расположение по толщине пласта заранее расчитывается, поэтому иногда спускают гирлянду перфораторов. Давление горящих газов в стволе-камере может достигать 0.6...0.8 тыс. МПа , что обеспечивает получение перфорационных отверстий диаметром до 20 мм и длиной 145...350 мм.

Пули изготавливаются из легированной стали и для уменьшения трения при движении по каморе покрываются медью или свинцом. Применяют перфораторы типов ПБ-2, ПВН-90.

Рис.1 Пулевой перфоратор с вертикально-криволинейными стволами:

1 - ловильная головка; 2 - верхняя секция; 3 - запальное устройство;

4 - камора; 5 - нижняя секция.

2. Торпедная перфорация

Торпедная перфорация по принципу осуществления аналогична

пулевой, только увеличен вес заряда. с 4...5 г. до 27 г. и в перфораторе > применены горизонтальные стволы.

Диаметр отверстий - 22 мм, глубина - 100... 160 мм, на 1 м толщины пласта выполняется до четырех отверстий.

3. Кумулятивная перфорация

Кумулятивная перфорация (рис. 2.) - образование отверстий за счет направленного движения струи раскаленных газов, вырывающихся из перфоратора со скоростью 6...8 км/с с давлением. 0,15...0,3 млн-МПа. При этом образуется канал глубиной до 350 мм и диаметром 8...14 мм. Максимальная толщина пласта, вскрываемая кумулятивным перфоратором за один спуск до 30 м, торпедным - до 1 м, пулевым до 2,5 м. Количество порохового заряда - до 50 г.

Рис. 2. Ленточный кумулятивный перфоратор ПКС-105: КН кабель наконечник,

I - головка перфоратора; 2 - стальная лента;3 - детонирующий шнур; 4 - кумулятивный . заряд;

5 - взрывной патрон; 6 - груз.

4. Гидропескоструйная перфорация

Гидропескоструйная перфорация -образование отверстий в колонне за счет абразивного воздействия песчано-жидкостной смеси, вырывающейся со скоростью до 300 м/с из калиброванных сопел с давлением 15...30МПа.

Разработанный во ВНИИ и освоенный серийно под шифром АП-6М, пескоструйный аппарат (рис. 3) хорошо зарекомендовал себя: глубина получаемых им каналов грушевидной формы может достигать 1,5 м.

Рис. 3. Аппарат для пескоструйной перфорации АП-вМ:

1 - корпус; 2 - шар опрессовочного клапана; 3 – узел-насадка;4 - заглушка;

5 - шар промывочного клапана; 6 - хвостовик; 7 - центратор.

5. Сверлящая перфорация

Сверлящий перфоратор - устройство для образования фильтра посредством сверления отверстий. Для этой цели применяют разработанный во ВНИИГИСе (г.Октябрьский) сверлящий керноотборник, электропривод которого связан с алмазным сверлом. Максимальное радиальное перемещение сверла составляет 60 мм, что обеспечивает по результатам практики прохождения обсадной колонны, цементного кольца и вход в пласт на глубину не более 20 мм.

Перфорация получила название "щадящей", так как исключает повреждение колонны и цементного кольца, которые неминуемы при взрывных методах. Сверлящая перфорация обладает высокой точностью образования фильтра в требуемом интервале.

интервале.

ТЕМА Освоение нефтяных скважин

Освоением нефтяных скважин называется комплекс работ, проводимых после бурения, с целью вызова притока нефти из пласта в скважину.

В процессе вскрытия возможно попадание в пласт бурового раствора, воды, что засоряет поры пласта, оттесняет от скважины нефть.

Поэтому не всегда возможен самопроизвольный приток нефти в скважину. В таких случаях прибегают к искусственному вызову притока, заключающемуся в проведении специальных работ.

1. Замена в стволе скважины жидкости большой плотности на жидкость меньшей плотности

Этот метод широко применяется и основан на известном факте: столб жидкости, имеющей большую плотность, оказывает на пласт и большее противодавление. Стремление снизить противодавление за счет вытеснения из ствола скважины, например, глинистого раствора плотностью Qr = 2000 кг/куб.м пресной водой плотностью qb= 1000 кг/куб-м ведет к уменьшению противодавления на пласт вдвое. Способ прост, экономичен и эффективен при слабой засоренности пласта

Рис 4-.Освоение скважины заменой "тяжелой" жидкости на "легкую".

2. Снижение давления на пласт компрессором

Если замещение глинистого раствора водой не эффективно, то прибегают к дальнейшему уменьшению плотности: в ствол скважины подают сжатый воздух компрессором. При этом удается оттеснить столб жидкости до башмака насосно-компрессорных труб, уменьшив, таким образом, противодавление на пласт до значительных величин - 600 м (рис. 2.5).

В некоторых случаях может оказаться эффективным метод периодической подачи воздуха компрессором и жидкости насосным агрегатом, создавая последовательные воздушные порции. Количество таких Порций газа может быть несколько, и они, расширяясь, выбрасывают жидкость из ствола.

С целью повышения эффективности вытеснения по длине колонны насосно-компрессорных труб устанавливают клапаны-отверстия, через которые сжатый воздух поступает внутрь НКТ сразу же при входе в скважину и начинает "работать", т.е. поднимать жидкость и в затрубном пространстве, и в НКТ,

3. Свабирование

Метод заключается в спуске в НКТ специального поршня-сваба, снабженного обратным клапаном (рис 6). Перемещаясь вниз, поршень пропускает через себя жидкость, при подъеме вверх - клапан закрывается, и весь столб жидкости, оказавшийся над ним, должен подниматься вместе с поршнем, а затем и выбрасываться из скважины.

Так как столб поднимаемой жидкости может быть большим (до 1000 м), снижение давления на пласт может оказаться незначительным. Так, если скважина до устья заполнена жидкостью, а сваб может быть спущен на глубину 1000 м, то уменьшение давления произойдет на величину уменьшения столба жидкости в затрубном пространстве, откуда часть жидкости перетечет из НКТ. Процесс свабирования может быть повторен многократно, но позволяет снизить давление на пласт; на очень большую величину.

Рис. 6. Свабы: а - сваб упрощенной конструкции; б - сваб с двойным проходным отверстием; 1 - клапанная клетка; 2 - шариковый клапан; 3 - седло клапана; 4 - полый стержень; 5 - прорезиненные манжеты; в, 7 - гайка .

4. Имплозия

Если в скважину опустить сосуд, заполненный воздухом под давлением, затем мгновенно сообщить этот сосуд со стволом скважины, то освободившийся воздух будет перемещаться из зоны высокого давления в зону низкого, увлекая за собой жидкость и создавая таким образом пониженное давление на пласт.

Подобный эффект, может, быть вызван, если в скважину спустить предварительно опорожненные от жидкости насосно-компрессорные трубы и мгновенно перепустить в них скважинную жидкость. При этом противодавление на пласт уменьшится и увеличится приток жидкости из пласта.

Вызов притока сопровождается выносом из пласта принесенных туда механических примесей, т.е. очисткой пласта.