Способы перфорации обсадной колонны

Перфорация обсадной колонны.

Для вскрытия пластов с целью их эксплуатации или опробования в обсадной колонне и цементном кольце пробивают отверстия при помощи пуле­вой или беспулевой перфорации. Перфораторы, соединенные в гирлянды, спускают в скважину на каротажном кабеле. В ка­меры перфоратора закладывают заряд пороха и запал. При подаче тока по кабелю с поверхности порох воспламеняется и пуля с большой скоростью выталкивается из ствола перфора­тора. За один спуск и подъем перфоратор простреливает 6­­ – 12 отверстий пулями диаметром 11—11,5 мм.

Широкое распространение получила беспулевая перфора­ция. В этом случае отверстие в колонне создается не пулями, а фокусированными струями газов, которые возникают при взрыве кумулятивных зарядов.

Сущность кумулятивного эффекта заключается в том, что при взрыве заряда, обладающего выемкой, симметричной относительно направления рас­пространения взрывной волны, происходит направленное истечение продуктов взрыва.

При простреле отверстий в колонне на устье устанавливают специальную задвижку, позволяющую закрыть скважину при проявлении пласта после прострела. В процессе прострелочных работ скважина должна быть заполнена глинистым раствором для создания противодавления на пласт.

В каждом отдельном случае геологической службой в за­висимости от коллекторских свойств пласта, конструкции сква­жины, температуры и давления в интервале перфорации уста­навливается плотность прострела (количество отверстий на 1 м) и тип перфоратора. Для улучшения связи скважины с про­дуктивным пластом может применяться гидропескоструйный метод вскрытия пласта. В скважину на колонне насосно-компрессорных труб спускают струйный аппарат, состоящий из корпуса и сопел. При нагнетании в трубы под большим дав­лением жидкость с песком выходит из сопел с большой скоро­стью и песок разрушает колонну, цементное кольцо и породу. Гидропескоструйная перфорация имеет ряд преимуществ перед другими методами: отверстия в колонне и цементе не имеют трещин, имеется возможность регулировать диаметр и глубину отверстий, можно создать горизонтальные и вертикальные над­резы! К недостаткам этого вида перфорации следует отнести большую стоимость и потребность в громоздком наземном оборудовании.

Освоение и испытание продуктивных горизонтов (пластов) после спуска и цементирования эксплуатационной колонны.

По­следнее мероприятие перед сдачей скважины в эксплуатацию— вызов притока жидкости из пласта. Приток жидкости в сква­жину возможен только в том случае, когда давление на забой в скважине меньше пластового. Поэтому все работы по освое­нию скважин заключаются в понижении давления на забой и очистке забоя от грязи, глинистого раствора и песка. Эти ра­боты осуществляются различными способами в зависимости от характеристики пласта, пластового давления, количества газа, содержащегося в нефти, и технической оснащенности.

Для каждой скважины, подлежащей испытанию, должен со­ставляться план с учетом технологических регламентов на эти работы. В плане должны быть указаны: количество объектов испытания, их геолого-геофизические характеристики, интер­валы и плотность перфорации, тип перфоратора, порядок вы­зова притока в зависимости от коллекторских свойств пластов, конструкция скважин, пластовое давление и температура, до­пустимый предел снижения давления в эксплуатационной ко­лонне, схемы оборудования лифта и устья, данные об объемах и методах исследования. План должен утверждаться главным инженером и главным геологом объединения, треста, управле­ния геологии.

На газовых, газоконденсатных. скважинах с АВПД план по испытанию или опробованию пластов должен согласовываться с военизированной службой по предупреждению возникновения и по ликвидации открытых газовых и нефтяных фонтанов. Ис­пытание или опробование пластов должно проводиться при на­личии акта готовности скважины к выполнению этих работ. Вызов притока и очистка забоя при освоении фонтанных сква­жин производятся промывкой скважины, нагнетанием в сква­жину сжатого воздуха (или газа), свабированием или комби­нацией этих способов. При промывке глинистый раствор, нахо­дящийся в скважине, заменяется водой или нефтью. Благодаря этому давление на забой уменьшается, а также происходит очистка его от глинистой корки и грязи. Промывку осуществ­ляют при собранной арматуре на устье скважины со спущен­ными в нее до фильтра насосно-компрессорными трубами. Эти трубы после промывки остаются в скважине для эксплуатаци­онных целей.

Часто скважины осваиваются при помощи сжатого воздуха (или газа). При этом в межтрубное пространство (между эксплуатационной колонной и насосно-компрессорными трубами) компрессором нагнетается сжатый воздух (или газ), вытесня­ющий жидкость в насосно-компрессорные трубы. В этом слу­чае трубы спускают не до фильтра, а только до глубины, с ко­торой давлением, создаваемым компрессором, можно прода­вить жидкость. Жидкость в трубах газируется, плотность ее уменьшается, уровень смеси газа и жидкости повышается до выкида и наступает выброс. При дальнейшем нагнетании газа или воздуха в межтрубное пространство плотность жидкости в трубах еще больше уменьшается, что влечет за собой сниже­ние давления на забой и поступление нефти из пласта в сква­жину.

Главный недостаток этого способа освоения скважины — большое и быстрое снижение уровня жидкости в скважине, вызывающее усиленный приток жидкости из пласта, что ведет к образованию мощных песчаных пробок, прихвату насосно-компрессорных труб и т. д.

При освоении скважин поршневанием в спущенные до фильтра насосно-компрессорные трубы спускают на стальном канате поршень или, как его иначе называют, сваб, имеющий клапан, открывающийся вверх. Поршень свободно погружается в жидкость, при подъеме же его вверх клапан закрывается и весь столб жидкости, находящейся над поршнем, выносится на поверхность.

При непрерывном поршневании уровень жидкости, запол­няющей скважину, будет постепенно понижаться. В конце кон­цов пластовое давление превысит давление столба жидкости в скважине и пласт начнет работать. Вызов притока (незави­симо от способа) на фонтанных скважинах должен произво­диться при собранной фонтанной арматуре.

Освоение скважин, вскрывших пласт с низким давлением, начинают с промывки забоя водным раствором специальных химических реагентов или нефтью. Не рекомендуется промы­вать забой чистой технической водой, так как в этом случае вода чрезвычайно вредно действует на коллектор и затрудняет получение притока. Затем приступают к возбуждению пласта тартанием при помощи желонки. Это длинное узкое ведро с кла­паном в днище, которое спускают в скважину на стальном ка­нате. Многократным спуском желонки скважину очищают от грязи, и столб жидкости в ней постепенно замещается нефтью, поступающей из пласта. После выполнения предприятием, ве­дущим бурение, плана работ по испытанию эксплуатационной скважины на приток, независимо от Полученных результатов, скважина передается промыслу для эксплуатации или для про­ведения дополнительных работ по ее освоению. Передача офор­мляется соответствующим актом.

Несколько иначе обстоит дело при бурении разведочных скважин. В этом случае предприятие, ведущее бурение, произ­водит испытание всех пластов (горизонтов), вскрытых скважиной и представляющих интерес с точки зрения нефтегазоносности. Испытание осуществляется снизу вверх. В случае огра­ниченности притока окончательная оценка промышленной нефтегазоносности производится по результатам испытания после применения известных методов обработки призабойной зоны или сочетания их. При этом рекомендуются следующие методы воздействия на призабойную зону пласта:

а) гидроструйная перфорация;

б) метод переменных давлений для устойчивых коллекторов всех типов;

в) кислотная обработка — для коллекторов, представлен­ных карбонатными породами, а также песчаниками с большим содержанием карбонатного цемента;

г) термокислотная обработка — для коллекторов, представ­ленных доломитами, доломитизированными известняками или песчаниками с карбонатным цементом, когда обычная кислот­ная обработка недостаточно эффективна;

д) гидравлический разрыв — для устойчивых коллекторов всех типов или гидрокислотный разрыв — для коллекторов, представленных карбонатными и карбонизированными поро­дами.

После испытания каждого объекта производится исследо­вание скважины Для определения параметров пласта и его гидродинамической характеристики. По окончании исследова­ний ставят цементный мост и переходят к следующему объ­екту. Наиболее совершенный метод изоляционных работ в сква­жине — использование различных пакерующих устройств, когда разобщающий мост устанавливают за один спуск в скважину и не требуется дополнительной заливки цементным раствором. Широко используется взрывной пакер — устройство, действую­щее за счет энергии взрыва порохового заряда. Взрывной па­кер создает в стволе герметичную пробку, выдерживающую перепад давлений до 30 МПа. Наиболее распространенный взрывной пакер — полый цилиндр из алюминиевых сплавов, ко­торый при срабатывании порохового заряда деформируется и запрессовывается в обсадную колонну. В случае отсутствия па­керующих устройств цементные мосты в обсадных колоннах устанавливают путем закачки цементного раствора через насосно-компрессорные трубы.

Если из разведочной скважины после проведенных работ получен промышленный приток нефти или газа, скважину пе­редают для дальнейшей эксплуатации. В том же случае, если после всех проведенных работ все испытываемые объекты ока­жутся «сухими», т. е. из них не будут получены промышленные притоки нефти или газа, скважина ликвидируется по геологи­ческим причинам. Факт ликвидации разведочной скважины после спуска в нее эксплуатационной колонны свидетельствует о некачественном испытании скважины в процессе бурения с помощью испытателей пластов.

При передаче скважины из бурения в испытание должен составляться акт, подписываемый руководством буровой орга­низации, буровым мастером и представителями организации по испытанию скважины.

Не подлежат передаче в испытание скважины: с негерме­тичной колонной; с цементным стаканом в колонне больше, чем предусмотрено проектом; с негерметичной обвязкой устья; с от­сутствием цемента за колонной против испытываемых пластов; в аварийном состоянии.

Работы по испытанию первого объекта в законченных буре­нием разведочных скважинах должны производиться с помо­щью буровой установки силами буровой бригады; испытание всех остальных объектов — специализированными подразделе­ниями. При длительном простое или консервации газовых сква­жин, находящихся в испытании, во избежание возникновения давления на устье над зоной перфорации необходимо устано­вить цементный мост.

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Перфорация — обсадная колонна

Перфорация обсадной колонны или скважинного трубопровода осуществляется через превентор или перфорационную задвижку, устанавливаемую на крестовину — трубодержатель фонтанной арматуры. [1]

Перфорация обсадной колонны производится при заполненной до устья промывочной жидкости с плотностью, достаточной для создания противодавления на пласт в зависимости от ожидаемого пластового давления для данной скважины. [2]

Перфорацию обсадной колонны и цементного кольца следует производить с использованием специальных жидкостей и перфораторов, спускаемых на НКТ. [3]

Перфорацию обсадной колонны и цементного кольца следует проводить с использованием специальных жидкостей и перфораторов, спускаемых на НКТ. [4]

Перфорацию обсадных колонн применяют для вскрытия пластов в скважинах и производят с помощью специальной стреляющей аппаратуры — перфораторов Ч Различают пулевые, торпедные ( снарядные) и кумулятивные перфораторы. [6]

При перфорации обсадных колонн в эксплуатационных скважинах нижние дыры пробивают возможно дальше от водо-нефтяного ( газо-водяного) контакта. Если нефтяная скважина вскрыла газовую шапку, верхние дыры пробивают возможно ниже от газо-нефтяного контакта, чтобы уменьшить опасность прорыва газа в скважину и ускоренного израсходования пластовой энергии. [7]

Для перфорации обсадных колонн можно применять один из следующих способов: пулевой, торпедный, кумулятивный, гидропескоструйный ( см. гл. В настоящее время наиболее часто осуществляют кумулятивную перфорацию. [8]

При перфорации обсадных колонн также желательно соблюсти условие (14.171), в котором ру следует заменить на местное давление, возникающее на участке перфорации при взрыве зарядов. Наименьшие давления создаются при работе корпусными перфораторами. Так, при простреле колонны кумулятивным корпусным перфоратором ПК-103 на стенки колонны действует сравнительно небольшое давление — около 100 МПа. Очевидно, что возникающее давление значительно превышает допустимое. При эксцентричном положении перфоратора в колонне местное ударное давление оказывается в несколько раз выше, особенно при наличии зазора между стенкой скважины и цементным камнем. Таким образом, предупредить растрескивание цементного камня при перфорации невозможно — в интервале перфорации ( и несколько выше) цементное кольцо неизбежно разрушается. [9]

В интервале перфорации обсадной колонны целесообразно устанавливать скребки на трубах через каждые 0 5 м для образования более прочного цементного кольца за колонной и создания условий, препятствующих растрескиванию цементного камня при перфорации. [11]

В интервале перфорации обсадной колонны целесообразно устанавливать скребки на трубах через каждые 0 5 м для образования упрочненного цементного камня и создания условий, препятствующих растрескиванию цементного камня при перфорации. [13]

Применяются следующие способы перфорации обсадных колонн . [14]

Имеется несколько способов перфорации обсадной колонны : пулевая, торпедная, кумулятивная, пескоструйная. [15]

Источник

Виды перфорации при бурении нефтяных скважин

После спуска эксплуатационной колонны в интервале продуктивного пласта необходимо создать каналы – связь пласта с внутренним пространством труб в скважине. Это можно сделать, если прорезать отверстия в колонне, цементном камне и породе пласта. Потом по этим каналам из пласта будет поступать продукт: нефть, газ, газовый конденсат, вода. Перфорация – это и есть создание таковых каналов.

Из существующих видов перфорации нефтесервисные компании в основном пользуются этими 3 способами создания сообщения скважины с пластом:

1. Использование пулевых, кумулятивных зарядов и взрывных торпед (взрывной способ);
2. Прорезка отверстий методом воздействия гидропескоструйной струи;
3. Гидромеханическая прорезка окна в колонне.

Перфорация с использованием энергии взрыва

Перед спуском эксплуатационной колонны геофизический отряд проводит на скважине ГИС (геолого-исследовательские работы). На каротажном кабеле в скважину опускают приборы, которые записывают полную информацию: электрическое сопротивление пластов, наличие и профиль каверн, азимут и углы отклонения, определяют интервал продуктивного пласта, а также другие работы для составления точного профиля скважины.

Повторное определение интервала перфорации проводят после спуска и цементирования колонны. Затем готовят скважину к перфорации. Если это куст, то буровую установку двигают к точке бурения новой скважины. Устанавливают передвижную самоходную установку для выполнения перфорации и вызова притока из пласта. Установка имеет вышку для спуска насосно-компрессорных труб (НКТ), подъемник и гидравлический насос.

На каротажном кабеле спускают в скважину корпусной кумулятивный снаряд. Длину корпуса и количество отверстий выбирают из расчета минимального воздействия на стенку обсадной трубы. Перфораторы бывают корпусные ПК – многократного использования, ПКО – корпусные одноразового пользования и ПКС – заряды располагаются на ленточной кассете, каждый заряд заключен в оболочку и соединен с проводом каротажного кабеля.

После установки ленты напротив пласта на жилу подается электрический заряд, который приводит в действие детонатор. Происходит взрыв, струя газа прожигает колонну, цементный камень и приствольную зону на 150-300 мм. Диаметр канала 8-12 мм. Число отверстий от 100 до 300 за один спуск снаряда. Перфорацию и последующий вызов притока выполняют по плану работ, утвержденному главным геологом Заказчика.

Гидропескоструйная перфорация

Она имеет преимущество перед взрывной перфорацией:

• не разрушает цементный камень в виде вертикальных трещин, по которым может произойти обводнение подошвенными водами пласта;
• улучшает проницаемость пласта за счет дополнительных каналов;
• после перфорации часть оборудования можно использовать для гидроразрыва пласта

Специально оборудованная труба с несколькими соплами (насадки, устойчивые к воздействию абразивной струи) спускается в скважину на НКТ. На сопла по трубам подается абразивная жидкость с содержанием песка. Труба внизу имеет седло для посадки шара. После установки сопла в нужный интервал внутрь НКТ бросают шар, который, достигнув седла, перекрывает поток и направляет его через сопла. Струя режет колонну, цемент и породу пласта, делая глубокие до 0,5 метра каналы.

Гидромеханическая прорезка вертикальных щелей в колонне

Этот метод применяют при вторичной эксплуатации месторождений. В скважину на НКТ спускают оборудование для прорезки вертикальных щелей в колонне напротив продуктивного пласта.При создании давления в трубах выдвигаются режущие диски, которые упираются в стенку колонны. Выполняя возвратно-поступательные движения вверх-вниз, диски прорезают щели. Над дисками есть промывочные отверстия с гидромониторами, струя, попадая в щель, разрезает цементный камень и проникает глубоко в пласт. Так улучшается проницаемость пласта и дебит скважины.

К гидромеханической перфорации можно отнести вырезку бокового окна:

1. В колонне устанавливают цементный мост.
2. После ОЗЦ обсадную колонну вместе с устьевым оборудованием опрессовывают на герметичность.
3. На трубах опускают высокопрочный стальной клин. Специальным устройством клин жестко закрепляют в колонне, чтобы он не провернулся.
4. Спускают компоновку с фрезой (райбер), над ним устанавливают калибратор.
5. Стенка колонны прорезается фрезой и калибруется. Получается окно.
6. Компоновку углубляют на 5 метров.

Затем компоновку поднимают и собирают КНБК с отклонителем. В итоге получают дополнительный ствол в продуктивном пласте.

Это основные виды перфораций скважин. Каким способом и оборудованием она будет выполнена зависит от конкретных геологических условий, плана работ, утвержденного Заказчиком.

Благодарим специалиста компании “Нафтагаз” за помощь в написании этого материал.

Источник