Существуют различные конструкции забоев для осложненных и неосложненных условий
Существуют различные конструкции забоев для осложненных и неосложненных условий
Забой - это нижняя часть скважины, продуктивный пласт.Она служит для извлечения необходимого ресурса из недр земли.
Разработаны и эксплуатируются различные конструкции забоев для осложненных и неосложненных условий.
Наиболее распространенная из них - конструкция забоя с цементированной эксплуатационной колонной, перфорируемой в интервале продуктивного .
Простота технологии ее создания привела к тому, что практически повсеместно она является основой проектирования .
Требования к забою скважины:
- обеспечение механической прочности призабойной зоны без ее разрушения;
- возможность избирательного воздействия на различные части вскрытой части продуктивного пласта за счет направленного вторичного вскрытия или за счет гидродинамических / физико-химических обработок;
- максимально возможный коэффициент гидродинамического совершенства скважины.
Конструкции забоя скважины включает оборудование забоя и , обеспечивающее связь с пластом, при котором:
- скважина работает с максимальным ,
- призабойная зона пласта без разрушения позволяет работать длительное время без ремонта .
Параметры конструкции забоя:
- наружный и внутренний диаметр,
- типа фильтра,
- характер сообщения ствола скважины с продуктивным пластом,
- элементы крепи скважины в интервале продуктивного пласта.
Конструкция забоя должна обеспечивать:
- устойчивость ствола,
- разобщение пластов,
- проведение технико-технологических воздействий на пласт,
- выполнение ремонтно-изоляционных и геофизических работ,
- длительную эксплуатацию скважин при оптимальном дебите.
Классификация типовых конструкций забоев скважин
- скважина с перфорированным забоем;
- скважина с забойным хвостовиком;
- скважина с забойным фильтром;
- скважина с открытым забоем.
Скважины с перфорированным забоем - наиболее распространены из-за преимуществ:
- надежная изоляция пройденных горных пород;
- возможность дополнительного вскрытия перфорацией временно законсервированных нефтенасыщенных интервалов в разрезе скважины;
- простота поинтервального воздействия на призабойную зону в случае ее сложного строения;
- упрощение технологии бурения, т.к. бурение под эксплуатационную колонну ведется долотом одного размера до проектной отметки.
После разбуривания ствола до проектной отметки в скважину спускается обсадная колонна, которая цементируется, а затем перфорируется.
В условиях крепких коллекторов такая конструкция забоя является длительно устойчивой.
Скважины с забойным хвостовиком
- предназначены для продуктивных горизонтов с очень крепкими коллекторами;
- бурится до проектной отметки, затем в нее спускается обсадная колонна, нижняя часть которой на толщину продуктивного горизонта имеет насверленные отверстия;
- после спуска обсадной колонны проводится ее цементирование выше кровли продуктивного горизонта. При этом пространство между стенкой и обсадной колонной на толщину продуктивного горизонта остается свободным;
- приток в такую скважину аналогичен таковому в совершенную скважину, но забой является закрепленным, что исключает уменьшение Ø скважины даже в случае частичного обрушения призабойной зоны.
Скважины с забойным фильтром
- предназначены для слабосцементированных (рыхлых) коллекторов;
- до кровли продуктивного горизонта скважина бурится с диаметром, соответствующим Ø эксплуатационной колонны;
- затем в скважину спускаются обсадные трубы и производится цементирование;
- продуктивный горизонт разбуривается долотом меньшего Ø до подошвы;
- перекрытие продуктивного горизонта осуществляется фильтром, закрепляемым в нижней части обсадной колонны на специальном сальнике. Фильтр предназначен для предотвращения поступления песка в скважину.
Скважины с открытым забоем
- предназначены для однородных устойчивых коллекторов;
- нижняя часть скважины (до кровли продуктивного горизонта) не отличается для скважин с забойным фильтром;
- продуктивный горизонт разбуривается также долотом меньшего Ø до подошвы; при этом ствол скважины против продуктивного пласта остается открытым. Конструкция обладает наилучшим гидродинамическим совершенством, но имеет ограниченное распространение в силу ряда недостатков, основными из которых являются:
- ограниченность или даже невозможность эксплуатации продуктивных горизонтов сложного строения;
- небольшая толщина продуктивного горизонта;
- невозможность эксплуатации скважины с достаточно большими депрессиями вследствие разрушения продуктивного горизонта (обвалы призабойной зоны ствола).
Открытый забой
Условия выбора конструкции:- низкая проницаемость прочных коллекторов;
- отсутствие высоконапорных горизонтов,
- наличие подошвенных вод и газовой шапки;
- в случае пористых и трещиноватых коллекторов на перфорированном хвостовике, который не цементируется, устанавливают пакеры.
- однородный прочный;
- поровый, трещинный, трещинно-поровый или порово-трещинный
Такие коллекторы по своим геолого-физическим характеристикам не могут быть зацементирован без ухудшения коллекторских свойств в призабойной зоне пласта (ПЗП).
Способ эксплуатации: раздельный.
Коллектор должен сохранять устойчивость при создании депрессии на пласт.
Устойчивость породы в ПЗП определяют для следующих случаев:
- из пласта извлекается жидкость или газ;
- жидкость нагнетается в пласт;
- движение жидкости отсутствует.
При устойчивом и неустойчивом коллекторе, если grad рпл > 0,1 МПа/10 м, а коллектор имеет поровую проницаемость кп > 0,1 мкм2, применяют конструкцию открытого забоя.
В случае заканчивания скважины при grad рпл > 0,1 МПа/10 м, кп > 0,1 мкм2 или кт > 0,01 мкм2 вскрытие продуктивного объекта осуществляют совместно с вышележащими отложениями, до забоя спускают эксплуатационную колонну, оборудованную в нижней части фильтром, и скважину цементируют с подъемом тампонажного раствора от кровли продуктивного пласта, для чего используют пакеры типа ПДМ.
При аномально низком пластовом давлении (grad рпл < 0,1 МПа/10 м) независимо от проницаемости пород продуктивного объекта:
- при устойчивом коллекторе применяют нижеуказанную конструкцию забоя,
- при неустойчивом коллекторе - конструкцию забоя - ниже:
При создании конструкции такого забоя с неустойчивым коллектором:
- до кровли продуктивного пласта спускают и цементируют эксплуатационную колонну,
- вскрытие объекта проводят с учетом пластового давления, поровой и трещинной проницаемости коллектора,
- при grad рпл < 0,1 МПа/10 м, кп < 0,1 мкм2 или кт < 0,01 мкм2 применяют специальные буровые растворы на нефтяной основе, пены и др,
- неустойчивый порово-трещинный коллектор перекрывается хвостовиком-фильтром,
- если кровля продуктивного объекта сложена из неустойчивых пород и не перекрыта эксплуатационной колонной, при установке хвостовика-фильтра используют заколонные пакеры, которые располагают в неперфорированной части около кровли продуктивного горизонта и в башмаке эксплуатационной колонны с целью предупредить обрушение стенок скважины и зашламление открытого ствола
- перед вызовом притока в случае необходимости выполняют обработку ПЗП (солянокислотная обработка, гидроразрыв пласта и т.д.).
При создании конструкции такого забоя с устойчивым коллектором технология идентична, но не нужно коллектор перекрывать хвостовиком.
Забой смешанного типа
Конструкции забоя этого типа используют в однородном коллекторе порового, трещинного, трещинно-порового или порово-трещинного типа; при наличии близко расположенных напорных горизонтов или газовой шапки около кровли пласта, а также при низких значениях поровой или трещинной проницаемости пород (соответственно кп < 0,01 мкм2 или кт < 0,01 мкм2); если коллектор сложен из прочных пород, сохраняющих устойчивость при создании депрессии на пласт во время эксплуатации скважины, а также при раздельном способе эксплуатации продуктивных объектов.
Выбор конструкции забоя смешанного типа предусматривает соответствие условий залегания и эксплуатации продуктивного объекта с учетом его физико-механических свойств; оценку устойчивости пород ПЗП. При устойчивом коллекторе применяют конструкцию забоя , при неустойчивом - конструкцию .
Технологии создания конструкций изображенных забоев аналогичны:
- скважину бурят до проектной глубины со вскрытием всей мощности продуктивного объекта;
- эксплуатационную колонну спускают до глубины, обеспечивающей перекрытие и изоляцию близко расположенных около кровли пласта напорных объектов, газовой шапки или верхней неустойчивой части продуктивных отложений;
- после цементирования колонны ее перфорируют в интервале высокопродуктивной части объекта, а перед вызовом притока в случае необходимости осуществляют обработку ПЗП;
- забой, представленный неустойчивыми коллекторами трещинного или порово-трещинного типа, перекрывают потайной колонной-фильтром.
Закрытый забой
Конструкции с таким забоем применяют для крепления неоднородных коллекторов с целью изолировать близко расположенные пласты в неоднородном коллекторе порового, трещинного, трещинно-порового или порово-трещинного типа, в котором отмечается чередование устойчивых и неустойчивых пород, водо- и газосодержащих пропластков с разными пластовыми давлениями, в случае если коллектор характеризуется высокими значениями поровой или трещинной проницаемости пород (кп > 0,1 мкм2 или кт > 0,01 мкм2), а также для обеспечения совместной, раздельной или совместно-раздельной эксплуатации объектов.
При выборе конструкции закрытого забоя устанавливают соответствие условий залегания и эксплуатации продуктивного объекта общепринятым положениям.
Расчет основных элементов конструкции закрытого забоя проводят в соответствии с действующими руководящими документами.
При заканчивании скважины с конструкцией забоя, продуктивный объект вскрывают совместно с вышележащими отложениями с использованием бурового раствора, не ухудшающего коллекторских свойств пласта, до забоя спускают эксплуатационную колонну, скважину цементируют, а гидродинамическую связь с пластом осуществляют, применяя кумулятивную, пулевую или гидропескоструйную перфорацию.
Конструкции забоя для предотвращения выноса песка
Эту конструкцию забоев применяют для предотвращения выноса песка в слабосцементированном коллекторе, представленном мелко-, средне- и крупнозернистыми песчаниками и характеризующемся разрушением призабойной зоны пласта и выносом песка при эксплуатации скважины, а также при раздельном способе эксплуатации продуктивных объектов.
Применяют проницаемый полимерный тампонажный состав .
Материал включает состав ТС-10, уротропин, наполнитель ШРС-С, получаемый при совместном помоле шлака, руды и соли (хлористого натрия), и водный раствор едкого натра.
Начальная прочность материала при сжатии не ниже 6 МПа, а после вымывания из него соли 3,5 - 5,0 МПа; соответственно начальная проницаемость камня 0,12 - 0,20 мкм2, после вымывания 1-5 мкм2.
Вымывание солевого наполнителя осуществляют при прокачивании через искусственный фильтр водных растворов ПАВ с концентрацией 0,5-1,0% из расчета 1-2 м3 на 1 м интервала перфорации. Материал устойчив к воздействию кислот и не разрушается при температурах до 200°С.
Выбор конструкции забоя для предотвращения выноса песка предусматривает соответствие условий залегания и эксплуатации продуктивного объекта; при этом определяют средний фракционный состав пластового песка. В скважинах со средне- и крупнозернистыми песчаниками используют конструкцию забоя, показанную на рисунке выше.
Конструкция забоя, изображенная на рисунке выше, включает зацементированную эксплуатационную колонну и забойный фильтр (щелевой, с проволочной обмоткой, металлокерамический, титановый), установленный в интервале перфорации.
В скважинах с мелкозернистым песчаником применяют только конструкцию забоя на рисунке справа, которую можно использовать в скважинах со средне- и крупнозернистыми песчаниками.
Конструкция забоя на рисунке справа отличается от предыдущей тем, что забойный фильтр не устанавливают, а вынос песка предотвращают путем создания в перфорационных каналах искусственного фильтра из проницаемого тампонажного материала.
Для этого после перфорации колонны осуществляют вызов притока, отрабатывают скважину в течение 1-5 суток, проверяют приемистость пласта и закачивают на поглощение тампонажный состав.
Предельно допустимая депрессия на пласт после крепления призабойной зоны тампонажным составомне должна превышать 3 МПа.