Способы первичного вскрытия продуктивного пласта

Вскрытие продуктивных пластов

Финальным этапом процесса бурения нефтяных и газовых скважин является вскрытие продуктивных пластов. Показатель продуктивности говорит о том, насколько эффективна будет нефтедобыча в данном месторождении, и по достижении такого пласта необходимо проводить ряд работ, нацеленных на сохранение оптимальных условий разработки и защиту от негативных факторов. Процесс вскрытия продуктивных пластов всегда осуществляется по заданной технологии, регламентирующей алгоритм и контролирующей безопасность работ и их результативность.

Вскрытие продуктивных пластов – что это такое?

Данная процедура представляет собой комплекс действий, направленных на разработку пласта, имеющего подходящее соотношение дебита к депрессии, с целью выкачивания сырья из залежей месторождения. В ходе вскрытия необходимо позаботиться о том, чтобы не произошло открытого фонтанирования, но одновременно с этим важно, чтобы очищающие качества пластов природного происхождения остались неизменными.

В случае, если проницаемость пластов слишком маленькая, требуется увеличить фильтрационные возможности призабойной области, для чего применяются различные методы. Само вскрытие может осуществляться несколькими способами и имеет две разновидности: первичное и вторичное. Под первичным понимается набор действий, которые направлены на пластовое бурение с обеспечением устойчивого и надежного положения скважины, а вторичное является необходимым действием после цементирования колонн.

Технология вскрытия продуктивных пластов

Сформировавшаяся технология процесса мало чем отличается от бурения основного скважинного ствола, поэтому она не берет в расчет механические качества пластов породы. Выбор технологии вскрытия для нефтяной скважины воздействует на особенности освоения месторождения и играет важную роль в формировании характеристик конкретной скважины.

Технология вскрытия продуктивных пластов требует правильного составления рецепта раствора для бурения, использования работ по цементированию того вида, который окажет наиболее низкое отрицательное воздействие на фильтрационные свойства пластов. Плотность смеси должна определяться степенью давления в пластах, сам раствор должен иметь удерживающие способности, обладать гидрофобностью, высокой степенью смазывания, ингибирующими качествами. Технология также предусматривает регулярную очистку смеси механическими и химическими способами.

Комплексная технология по цементированию включает несколько этапов, главные среди которых – установка ванны, буферных пачек и создание состава для тампонажа с низкой отдачей при фильтрации. Смесь для тампонажа делается с применением качественного портландцемента с добавкой специальных элементов, улучшающих его свойства.

Первичное и вторичное вскрытие продуктивного пласта

Первичным вскрытием называется разбуривание продуктивного пласта, а к вторичной работе относится перфорация. Первичное вскрытие считается первой частью работ по завершению, и они проводятся в самом пласте. Качество действий определяет степень загрязненности раствора и самого пласта, что напрямую отражается на проницаемости, поэтому крайне важно подобрать правильную технологию для конкретных условий. Всего выделяют три класса для первичного пластового вскрытия:

• Технологии, которые используются при давлении депрессивного типа в стволе скважины. Они относятся к 1 классу, и согласно им, для промывки используются насыщенные газом или прошедшие аэрацию жидкости.
• 2 класс – технологии, которые применяются, если пластовое и скважинное давление равны.
• 3 класс – репрессивное давление (показатель в скважине больше, чем в пластах).

Технологии 3 класса известны в мировой практике больше всего.

После первичного вскрытия в ствол опускаются трубы НКТ, после чего делается цементирование: это также перекрывает пласт с высоким нефтесодержанием, что вынуждает повторно вскрывать его. Эти работы, известные как вторичное вскрытие, делаются при помощи перфорирования: это процедура создания специальных отверстий в колонне, цементной основе и пластовой породе, чтобы усилить гидродинамические связующие цепи между стволом и породой. Сегодня перфорирование делается разными методами; применяются устройства механического типа и взрывные виды.

В ходе перфорирования крайне важны следующие факторы:

• Гидродинамические показатели для скважины.
• Высокая прочность и надежная фиксация ствола.
• Минимальные затраты сил и времени.

Методы вскрытия продуктивных пластов

Ключевые требования, которые применяются к способам вскрытия пластов:

• Защита от ухудшения фильтрационных свойств призабойной области в ходе вскрытия пластов с низким уровнем давления.
• Предупреждение фонтанирования скважины при высоком давлении.
• Надежность конструкции трубопроводов, ствола и забойной зоны.

В ходе вторичного вскрытия, которое осуществляется перфорированием, могут использоваться различные перфораторы, выбор которых делается, исходя из давления пластов, механических свойств породы и степени проницаемости. Наиболее популярны пулевые, кумулятивные, гидропескоструйные, фрезерные и торпедные разновидности.

Используемый метод подразумевает, что формы и габариты отверстий для соединения колонны с пластом определяются созданными условиями и самим способом. В ходе вскрытия необходимо исключить попадания в пласт тампонажных и буровых смесей, которые могут существенно ухудшить его свойства. Вскрытие должно создать такие условия, в которых пласт будет эксплуатироваться максимально долго, а нефтяная добыча будет эффективной.

Разновидности оборудования для перфорирования

В ходе вторичного вскрытия могут использоваться перфораторы разной конструкции. Так, устройства пулевого типа спускаются в ствол на электрокабеле, и при создании импульса электричества осуществляется так называемый залп, в ходе которого происходят выстрелы по радиальной траектории. Диаметр пуль составляет 1,25 см, они способны пробить колонну с кольцом и оказаться в продуктивном слое. После этого появляются каналы, которые могут иметь длину от 6,5 до 15 см в зависимости от мощности оборудования и физико-химических свойств пласта.

Большей результативностью обладают устройства торпедной конструкции: они выстреливают снарядами разрывного вида, их диаметр колеблется от 2,2 до 3,2 см. При взрыве таких снарядов формируются глубокие каверны. Минусом этого и предыдущего типа оборудования является то, что после работы могут образоваться трещины на трубах и кольце из цементной смеси.

Применение кумулятивных устройств отверстия образуются в пласте, трубах и кольце при помощи прожигания стенок газовой сконцентрированной струей, которая образуется при взрывании снарядов кумулятивного типа. Давление струи доходит до 30 Гпа, и в породе создается канал длиной до 35 см, который имеет сужающуюся по длине структуру. Его максимальный диаметр составляет 1-1,5 см. минусом метода считается то, что газовая струя влечет подачу жидкости из ствола, из-за чего пласт засоряется, и в будущем при эксплуатации нефтяной приток может существенно уменьшиться.

Недостатки, которые характерны для перфорирования при помощи вышеописанного оборудования, отсутствуют, если использовать гидропескоструйный метод. Перфоратор опускается в ствол, а затем при помощи насосного оборудования проводится нагнетание жидкости с песчинками под определенным давлением (обычно его показатель варьируется от 15 до 30 МПа). Жидкость подается через насадки и медленно разрушает стенки ствола, кольцо и пласт в заданных точках. В ходе гидропескоструйной обработки создается полость, имеющая форму конуса с возрастающим диаметром. Глубина такой полости доходит до 1 метра, и преимуществом является то, что колонна не будет деформирована в соседних участках.

Также порой для вскрытия вторичного типа используется фрезерная перфорация, при которой по колонне опускается устройство с кругом для резки, вращающимся вокруг оси, и с его помощью в колонне делаются специальные щели. Минусом такого метода считается малая глубина спуска, поэтому его можно применять на скважинах, которые в силу тех или иных причин не могут быть углублены.

Вторичное вскрытие продуктивных пластов

Источник

Способы первичного вскрытия продуктивного пласта

Лекция 12. Способы первичного вскрытия продуктивного пласт

Под первичным вскрытием продуктивного пласта понимают комплекс работ, связанных с разбуриванием его и обеспечением прочности и устойчивости ствола скважины в нем.

Схемы оборудования призабойной зоны при первичном вскрытии продуктивных пластов:

1 –ОК,2 – фильтр;3 – цементный

камень;4 – пакер или подвесное

устройство;5 – перфорац отверстия;

6 – продуктивный пласт;

7 – хвостовик;8 – водоносный

1 – Этот способ наиболее прост и к первичному вскрытию приступают после того, как скважина закреплена до кровли эксплуатационной обсадной колонной и зацементирована.

достоинства:

— состав, свойства пж выбирают с учетом особенностей данного пласта;

— исключена опасность загрязнения продуктивного пласта цементным раствором;

— снижается расход обсадных труб и тампонажных материалов;

— нет необходимости использовать методы вторичного вскрытия для сообщения ствола скважины с пластом;

— стоимость вскрытия – минимальна.

Область применения: только пласты, сложенные прочными, устойчивыми породамитолько одной жидкостью.

2 – Отличается от 1-го тем, что ствол скважины в продуктивном пласте укрепляют специальным гравийным фильтром, но не цементируют.Установка гравийных фильтров – способ, предотвращающий разрушение коллектора при эксплуатации скважины. Длина щели фильтра – 50 мм, расстояние между смежными рядами – 50-100% длины щели, ширина щели – 1,5-3 мм.

Область применения: Способ используется для вскрытия слабосцементированных коллекторов и ограничена теми же условиями, что и 1-й способ, но по сравнению с предыдущим – здесь больший расход обсадных труб.

3 – наиболее распространен, менее дешевый и простой по исполнению. В этом случае продуктивный пласт разбуривается, не перекрывая вышележащую толщу пород обсадными трубами.

Достоинства:

— избирательно сообщать скважину с любым по толщине участком продуктивного пласта и получать из него приток;

— проводить специальную обработку этого интервала с целью улучшения коллекторских свойств приствольной зоны

— одновременно, но раздельно эксплуатировать несколько интервалов пласта, различающихся между собой коллекторскими свойствами, составом и свойствами насыщающих их жидкостей.

Недостатки:

— плотность и состав БПЖ приходится выбирать с учетом устойчивости, всей толщины вышележащих пород, не перекрытой предыдущей обсадной колонной;

— продуктивный горизонт можно загрязнить цементным раствором, т.к. избыточное давление при цементировании значительно больше, чем при бурении;

— способ не обеспечивает целостности и устойчивости несцементированных и слабосцементированных коллекторов, т.е. под воздействием депрессии, которая создается для получения притока, коллектор разрушается.

4 – Этот способиспользуется для предотвращения загрязнения продуктивного пласта цементным раствором. Отличается тем, что нижний участок эксплуатационной колонны составляют из труб с заранее профрезерованными щелями и цементируют скважину только выше кровли продуктивного горизонта.

Этот способ можно использовать только в тех случаях, когда продуктивный пласт сложен:

1) прочной горной породой и не разрушается при создании сравнительно большой депрессии для получения притока;

2) насыщен только одной жидкостью (нефть или газ);

3) коллекторские свойства по толщине пласта практически не изменяются.

5 – Это способ вскрытия продуктивного пласта с использованием хвостовика. До начала разбуривания продуктивного пласта, расположенную выше него толщу пород укрепляют ОК и заколонное пространство цементируют. После разбуривания пласта, скважину закрепляют потайной обсадной колонной (хвостовик) и цементируют.

Достоинства:

— состав и свойства промывочной жидкости можно выбирать с учетом особенностей только данного пласта (вплоть до РУО, т.к. перетоки в другие горизонты исключены);

— исключается загрязнение продуктивного пласта цементным раствором;

— возможность избирательного сообщения скважины с любым по толщине участком продуктивного пласта и получать приток только из него;

— одновременно эксплуатировать раздельные продуктивные пропластки скважины.

Если потайную (эксплуатационную) колонну цементировать лишь в нижнем интервале от забоя до сечения, можно практически полностью исключить опасность загрязнения продуктивного горизонта цементным раствором.

Недостатки: Способ не позволяет предотвратить разрушение коллектора при создании значительной депрессии.

1-й и 2-й способы характерны для бурения горизонтальных скважин.

3-й,4-й и 5-й — для вертикальных и наклонно направленных скважин.

Источник

Первичное вскрытие продуктивных пластов.

Различают вскрытие продуктивных пластов бурением(первичное вскрытие)и вскрытие перфорацией (вторичное вскрытие).

Первичное вскрытие продуктивных пластов является первым этапом заканчивания скважины. Под заканчиванием скважины понимают комплекс технологических процессов и операций, выполняемых в пределах продуктивного пласта. Преобладающая доля загрязнения продуктивного пласта при этом приходится на процесс первичного вскрытия пласта (50-70%) и примерно равные доли отрицательного воздействия на пласт оказывают последующие процессы: цементирование эксплуатационной колонны и вторичное вскрытие продуктивного пласта.

Неудовлетворительное качество первичного вскрытия пласта приводит к значительному снижению проницаемости призабойной зоны пласта.

Таким образом, правильность выбора технологии первичного вскрытия пласта и ее осуществления определяет продуктивность и эффективность строительства скважин в целом.

Существует три класса технологий вскрытия пласта.

Первый класс – технологии при депрессивном давлении в скважине(в этом случаепластовое давление превышает гидростатическое давление в скважине Р_з ≤ Р_пл).

В качестве промывочной жидкости при этом служат аэрированные жидкости, газожидкостные смеси.

Второй класс – технологии при сбалансированном давлении (исключен перепад давления в скважине и пласте Р_з = Р_пл ).

Третий класс – технологии при репрессивном давлении (давление в скважине превышает пластовое давление Р_з > Р_пл ).

В качестве промывочных жидкостей используются глинистые, полимерные, комбинированные и другие растворы соответствующей плотности.

В практике бурения скважин наиболее распространены технологии вскрытия на репрессивном давлении.

Методы вскрытия пласта в зависимости от пластового давления, степени насыщенности пласта нефтью, степени дренирования и других факторов могут быть различными, но все они должны удовлетворять следующим основным требованиям:

· при вскрытии низконапорных пластов, следует предупредить ухудшение фильтрационной способности призабойной зоны пласта;

· при вскрытии высоконапорных пластов необходимо не допустить возможности открытого (аварийного) фонтанирования скважины;

· должны быть созданы соответствующие и надежные конструкции стволов и забоев скважин.

В разрезе нефтяных и газовых месторождений встречается большое количество пористых пластов-коллекторов (песков, песчаников, известняков), разобщенных друг от друга глинами, мергелями, плотными песчаниками и другими породами. Эти пласты могут быть нефтеносными, газоносными, водоносными и сухими. Поэтому, особое внимание должно быть обращено на конструкцию забоя скважины.

В практике бурения применяют следующие основные конструкции забоев при заканчивании скважин (Рисунок 2.30).

Рисунок 2.30 — Схема конструкции забоев при заканчивании скважины

1 — обсадная колонна; 2 — фильтр; 3 — цементный камень; 4 — пакер; 5 — перфорационные отверстия; 6 — продуктивный пласт; 7 — хвостовик

Установка водозакрывающей колонны в кровле продуктивного горизонта и цементирование с последующим вскрытием пласта и спуском специального фильтра (Рисунок 2.30 б) или хвостовика (Рисунок 2.30 д). В некоторых случаях в устойчивых породах продуктивной части разреза фильтр или хвостовик не спускаются, и водозакрывающая колонна является эксплуатационной (Рисунок 2.30 а).

Полное вскрытие пласта со спуском комбинированной колонны с манжетной заливкой ее выше нефтеносного объекта и с фильтром в нижней части против пласта (Рисунок 2.30 в).

Полное вскрытие пласта со спуском колонны со сплошным цементированием и последующим простреливанием отверстий против продуктивных горизонтов (Рисунок 2.30 г).

Перечисленные методы направлены на то, чтобы не допустить закупорки пор и создать благоприятные условия для движения нефти из пласта в скважину.

При вскрытии пластов их фильтрационная способность ухудшается в результате: поглощения бурового раствора пластом по трещинам, кавернам и высокодренажным каналам; проникновения фильтрата бурового раствора в поровое пространство; проникновения твердых частиц бурового раствора в поровое пространство.

Глубина проникновения в пласт твердых частиц бурового раствора может составлять до 40 мм, фильтрата – до 3 м и бурового раствора – до нескольких метров.

Фильтрат вызывает набухание глинистых компонентов коллектора, образование стойких водонефтяных эмульсий, выпадение нерастворимых осадков и блокирующее действие воды.

При смешении фильтрата и пластовой воды могут выпадать осадки сульфатов кальция, железа, бария, гидроксидов кальция, магния.

Проникновение твердых частиц сопровождается образованием глинистой корки на стенке скважины, внутрипоровой глинизацией.

Вследствие этого уменьшается дебит или приемистость скважины, отдельные пропластки отключаются и не отдают нефть.

Предупредить или уменьшить эти отрицательные последствия можно подбором качественного бурового раствора. Он должен обладать малой водоотдачей, плотностью, обеспечивающей допустимую репрессию давления (5 – 15 % от пластового давления) и предупреждающей аварийное фонтанирование, высокой стабильностью (отсутствие расслоения на твердую и жидкую фазы) и не вызывать набухания глин и образования эмульсий.

Это достигается вводом в раствор различных добавок и выбором типа бурового раствора.

Предотвращение проникновения раствора в нефтяной пластдобиваются путем введения в буровой раствор различных компонентов, по свойствам близким к пластовой жидкости, например, эмульсий на нефтяной основе.

Проведение работ должно быть организовано так, чтобы сократить время контактирования бурового раствора с породами продуктивного пласта.

Работы по вскрытию продуктивного пласта регламентируются соответствующими документами с целью обеспечения максимально возможного сохранения его коллекторских свойств.

Вторичное вскрытие продуктивных пластов.

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 перфорации.

Перфорация – это процесс образования каналов в обсадной колонне, цементном кольце и породе пласта для создания и улучшения гидродинамической связи скважины с пластом.

В настоящее время освоены и применяют несколько методов перфорации скважин.

По виду потребляемой энергии перфораторы подразделяются на взрывные и механические. К первым относят кумулятивные, пулевые и торпедные, ко вторым – сверлящие, гидропескоструйные, гидромеханические щелевые, газоструйные.

При перфорации важно обеспечить:

· высокое гидродинамическое совершенство скважины

· сохранение прочности и качества крепления скважины

· минимум затрат труда, средств материалов и времени

Источник