Способы первичного вскрытия продуктивных пластов

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 продуктивных пластов

2. Способы первичного вскрытия продуктивных пластов

Под первичным вскрытием понимается комплекс работ, связанных с разбуриванием продуктивного пласта и обеспечением устойчивости ствола скважины в нем. Существуют несколько способов первичного вскрытия.

А) к первичному вскрытию пласта (рис. 1а) приступают после того, как скважина закреплена до кровли его эксплуатационной обсадной колонной и зацементирована. После разбуривания всей (или части) толщины продуктивного пласта ствол оставляют открытым, получают приток пластовой жидкости и скважину сдают заказчику для эксплуатации.

Способ имеет ряд достоинств:

1) состав и свойства промывочной жидкости можно выбирать с учетом особенностей только данного пласта. Чтобы свести к минимуму ущерб, который наносится коллекторским свойствам пласта при бурении, можно применять специальные достаточно дорогие виды промывочной жидкости (например, раствор на нефтяной основе); при этом общий расход такой жидкости будет минимальным по сравнению с некоторыми другими способами вскрытия, так как потеря ее в вышележащие породы исключена;

2) уменьшается расход обсадных труб и тампонажных материалов на крепление нижнего участка скважины;

3) исключается опасность загрязнения продуктивного пласта тампонажным раствором;

Рекомендуемые файлы

4) отпадает необходимость прибегать к способам вторичного вскрытия для сообщения ствола с пластом. Следовательно, стоимость вскрытия может быть минимальной. Фильтрация же промывочной жидкости в скважину происходит через всю поверхность ее стенок.

Этот способ можно применять только в том случае, если продуктивный пласт сложен прочной породой и не разрушается при создании сравнительно большой депрессии для получения притока, насыщен только одной жидкостью (либо нефтью, либо газом), а коллекторские свойства его по его толщине изменяются незначительно.

Б) этот способ первичного вскрытия (рис. 16) отличается от рассмотренного тем, что ствол скважины в продуктивном пласте укрепляют специальным фильтром, но не цементируют. Этот способ можно использовать для вскрытия слабо сцементированных коллекторов. В остальном область применения ограничена теми же условиями, что и предыдущего. По сравнению с первым здесь несколько больше расход обсадных труб.

В) еще один способ первичного вскрытия показан на рис.1 в. До начала разбуривания продуктивного пласта расположенную выше него продуктивную толщу пород укрепляют обсадной колонной и заколонное пространство цементируют. После разбуривания пласта скважину закрепляют потайной обсадной колонной и цементируют. Затем с помощью одного из способов вторичного вскрытия в колонне и цементном камне пробивают отверстия, по которым может вытекать пластовая жидкость. Этому способу присущи основные достоинства первых трех. Если потайную (эксплуатационную) колонну цементировать лишь в нижнем интервале, от забоя до сечения, расположенного немного выше (на 100-300 м) кровли продуктивного пласта, можно практически полностью исключить опасность загрязнения последнего тампонажным растворам.

Если применять потайную колонну такого же диаметра, как диаметр эксплуатационной колонны при третьем из рассмотренных способов, стоимость строительства скважины будет более высокой. Этот способ не позволяет также предотвратить разрушение коллектора при создании значительной депрессии.

Способ №2. Иногда, чтобы предотвратить загрязнение продуктивного пласта тампонажным раствором, применяют способ вскрытия, показанный на рис. 1 г. От последующего он отличается тем, нижний участок эксплуатационной колоны составляют из труб с заранее профрезированными щелями и цементирует скважину лишь выше кровли продуктивного пласта. Способ можно применять только в тех случаях, когда применимы первые два из описанных выше. Состав и плотность промывочной жидкости здесь выбирают аналогично, как и при четвертом из рассмотренных способов.

Способ №3 Наиболее широко распространен способ, показанный на рис. 1 д. Здесь продуктивный пласт разбуривают, не перекрывая предварительно вышележащую толщу пород обсадным трубами. Пробурив скважину в продуктивном пласте, укрепляют ее эксплуатационной колонной и цементируют. В дальнейшем, используя один из способов вторичного вскрытия, в эксплуатационной колонне и цементном камне пробивают отверстия, через которые пластовая жидкость может протекать в скважину. Способ позволяет избирательно сообщить скважину с любым по толщине участком продуктивного пласта и получить приток пластовой жидкости только из него, проводить специальную обработку этого участка с целью улучшения коллекторских свойств приствольной зоны и интенсификации притока из него, одновременно, но раздельно эксплуатировать несколько участков пласта, различающихся между собой коллекторскими свойствами, составом или свойствами насыщающих их жидкостей.

Способ имеет и существенные недостатки. Во-первых, состав и плотность промывочной жидкости приходится выбирать с учетом устойчивости, коэффициентов аномальности пластовых давлений и индексов давлений поглощения не только продуктивного пласта, но и всей толщи вышележащих пород, не перекрытой предыдущей обсадной колонной. Поэтому если коэффициент аномальное в одном из вышележащих объектов существенно больше, чем в продуктивном пласте, то при разбуривания последнего придется использовать промывочную жидкость с повышенной плотностью; при этом избыточное давление на продуктивный пласт будет излишне высоким, что способствует более интенсивному загрязнению коллектора. Если для разбуривания продуктивного пласта использовать, специальную, более дорогую промывочную жидкость, то потребный ее объем и стоимость будут значительно больше, чем при рассмотренных выше способах, даже если она будет поглощаться в вышележащие породы.

Во-вторых, продуктивный пласт может существенно загрязняться тампонажным раствором, поскольку избыточное давление при цементировании обычно значительно больше, чем при бурении.

В-третьих, этот способ не обеспечивает устойчивости и целостности несцементированных и слабосцементированных коллекторов под воздействием депрессии, создаваемой для получения притока, коллектор разрушается и вместе с пластовой жидкостью в скважину выносятся продукты разрушения – песок и более тонкие илистые частицы.

Рисунок 1 Способы первичного вскрытия продуктивного пласта

Дебит скважины возрастает с увеличением поверхности ствола, через которую фильтруется пластовая жидкость. Известно несколько путей увеличения поверхности фильтрации. Один из них создание нескольких боковых почти горизонтальных стволов, расходящихся от основной скважины по продуктивному пласту. Использовать его можно в том случае, если пласт насыщен только одной жидкостью и сложен в основном устойчивой породой.

Источник