Вторичное вскрытие пласта способы

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

ВТОРИЧНОЕ ВСКРЫТИЕ ПРОДУКТИВНЫХ ПЛАСТОВ

Назначение вторичного вскрытия продуктивных пластов: создание надежной гидродинамической связи продуктивного пласта со скважиной для обеспечения притока флюида из пласта в скважину, закачки жидкости в пласт и достижения запланированных объемов добычи.

Требования к вторичному вскрытию:

— обеспечить высокую степень гидродинамического совершенства скважины по характеру вскрытия;

— обеспечить сохранность крепи скважины.

4.1.Влияние технологических процессов вторичного вскрытия на состояние скважины и продуктивного пласта

Степень гидродинамического совершенства скважины по характеру вскрытия зависит от уровня дополнительных гидродинамических сопротивлений в прискважинной зоне пласта при притоке пластового флюида в скважину, связанных с сохранностью коллекторских свойств продуктивного пласта в перфорационных каналах, плотностью перфорации, размерами и глубиной перфорационных каналов.

Важным является сохранность крепи скважины в процессе создания перфорационных каналов, что предотвращает возможность возникновения затрубных перетоков в заколонном пространстве при вызове притока, освоении и эксплуатации скважин.

Таким образом, в процессе вторичного вскрытия продуктивных пластов в результате влияния технологических процессов на прискважинную зону пласта, состояние скважины возможно: снижение коллекторских свойств продуктивного пласта в создаваемых перфорационных каналах за счет воздействия компонентов перфорационной жидкости на коллектор; нарушения герметичности крепи скважины в обсадных трубах и заколонном пространстве скважины.

В соответствие с этим, необходимо выбрать метод и технологию вторичного вскрытия продуктивных пластов с учетом геологических условий залегания продуктивной залежи: ФЕС коллекторов и расположения вблизи продуктивного пласта насыщенных другим флюидом (водогазонасыщенных для нефтяных залежей или водонефтенасыщенных для газовых залежей) пластов, а также уровня стадии разработки нефтегазовых месторождений.

Методы вторичного вскрытия

Методы вторичного вскрытия продуктивных пластов в зависимости от соотношения пластового и забойного давлений при вскрытии подразделяются: на вскрытие в условиях репрессии на пласт; равновесия пластового и забойного давлений и в условиях депрессии на пласт.

Наиболее приоритетным с целью сохранности коллекторских свойств пласта является вторичное вскрытие в условиях депрессии на пласт.

Вторым по приоритетности с целью сохранности коллекторских свойств продуктивного пласта является вторичное вскрытие в условиях равновесия.

С целью безопасности при вторичном вскрытии в условиях депрессии на пласт и равновесия пластового и забойного давлений необходимо осуществлять герметизацию на устье скважины. В соответствие с этим, вторичное вскрытие в условиях депрессии и равновесия осуществляется при спущенных в скважину насосно-компрессорных трубах с герметизацией затрубного пространства.

Применяемый метод вторичного вскрытия определяется в зависимости от фильтрационно-емкостных свойств коллекторов и степени влияния перфорационной жидкости на снижение проницаемости продуктивного пласта.

Технологии вторичного вскрытия

Для создания гидродинамических каналов в системе скважина-пласт применяются различные технологии вторичного вскрытия продуктивных пластов.

Технологии вторичного вскрытия подразделяются на пулевую перфорацию, кумулятивную перфорацию, создаваемую гидродинамические каналы взрывной струей, и щадящие технологии, исключающие взрывные процессы при вторичном вскрытии.

Пулевая перфорация

Пулевая перфорация применялась, в основном, раньше в предыдущие годы, в настоящее время применяется в небольших объемах.

Пулевая перфорация осуществляется путем прострела из пулевых перфораторов, в корпус которых встроены пороховые заряды с пулями. Пулевой перфоратор спускается на геофизическом кабеле в интервал продуктивного пласта. После получения электрического импульса с поверхности, заряды взрываются, передавая пулям высокую скорость и пробивную способность, и создаются перфорационные каналы в системе «скважина-пласт».

Диаметры отверстий в зависимости от типа перфоратора составляют 11мм, 12мм, 20мм, 22мм.

Пули в перфораторах простреливаются из прямолинейного горизонтального (типа АПХ) или вертикально-наклонного (типа ПВН) стволов перфоратора.

При этом, глубина создаваемых перфорационных каналов перфораторами с прямолинейном горизонтальным стволом, в основном, небольшая и составляет 50-70мм.

Пулевая перфорация применяется в основном вертикально-наклонными перфораторами (типа ПВН), в которых длина создаваемых каналов за счет вертикально-наклонного ствола увеличена. Например, для ПВН-90 длина перфорационных каналов составляет 140 мм.

При этом, в результате пулевого прострела, осуществляется воздействие на обсадную колонну и зацементированное затрубное пространство, что необходимо учитывать при планировании проведения пулевой перфорации, на основе данных геологического строения продуктивной залежи и характеристик близкорасположенных пластов.

Кумулятивная перфорация

Основной объем применяемой технологии вторичного вскрытия продуктивных пластов относится к кумулятивной перфорации.

Технология создания гидродинамических каналов в системе «скважина–пласт» взрывной струей осуществляется кумулятивной перфорацией, при которой, образующая в процессе взрыва установленного в перфораторе заряда, кумулятивная струя прорезает обсадную колонну, зацементированное пространство и создает перфорационный канал в продуктивном пласте.

Корпусные перфораторы многократного действия используются неоднократно. После проведения перфорации и подъема перфоратора из скважины в корпус перфоратора устанавливается новый заряд, что позволяет вновь использовать корпус перфоратора для выполнения следующей перфорации. Перфораторы спускаются на геофизическом кабеле, жестком геофизическом кабеле, гибкой трубе.

К перфораторам многократного действия относятся перфораторы типа ПК-105СМ-02 (глубина перфорационных каналов, в зависимости от установленного заряда, 271-722 мм), ПК-95 и другие аппараты, изготавливаемые отечественными и зарубежными фирмами.

В корпусных кумулятивных перфораторов однократного действия корпус перфоратора используется один раз.

В качестве примера перфораторы типа: ПКО-89СА-01 (глубина перфорационных каналов 765 мм), ПКО-73С (глубина перфорационных каналов 542 мм) и др. Спускаются на геофизическом кабеле, жестком геофизическом кабеле, гибкой трубе.

При этом, корпусные перфораторы однократного действия спускаются в скважину для перфорации и на насосно-компрессорных трубах (НКТ), что позволяет проводить перфорацию в условиях депрессии на пласт и равновесия пластового и забойного давлений.

В перфораторах используется заряды, аналогичные зарядам корпусных перфораторов однократного действия, спускаемых на геофизическом кабеле.

В качестве примера, перфораторы, спускаемые на НКТ, типа: ПКТ-89СМ (глубина перфорационных каналов 751 мм), ПКТ-102СТ (глубина перфорационных каналов 953 мм).

Модульные перфораторы ПМ-73СТ (глубина перфорационных каналов 554мм), спускаемые на НКТ, используются для горизонтальных скважин.

Для проведения вторичного вскрытия продуктивных пластов перфораторами, спускаемыми на НКТ, после установки перфоратора в интервале продуктивного пласта, осуществляется промывка.

В процессе промывки в НКТ помещается резиновый шар, который при промывке, попадая в седло перфоратора, приводит в действие детонатор и происходит перфорация.

Для вторичного вскрытия применяются бескорпусные кумулятивные перфораторы: разрушаемые и с извлекаемым каркасом, которые спускаются в интервал перфорации через лубрикатор на геофизическом кабеле внутри НКТ, что позволяет проводить перфорацию в условиях депрессии на пласт или равновесия пластового и забойного давлений.

В качестве примера, перфораторы с извлекаемым каркасом типа ПРК-54С (глубина перфорационных каналов 522 мм), разрушаемые перфораторы ПРК-54СА (глубина перфорационных каналов 518 мм).

При проведении перфорации, в условиях депрессии на пласт и равновесия пластового и забойного давлений, спущенные НКТ герметизируются на устье скважины.

Несмотря на высокие технологические достоинства кумулятивной перфорации, недостатком является то, что при создании кумулятивных струй осуществляется также взрывное воздействие на обсадную колонну и крепь скважины.

В связи с этим, были разработаны щадящие технологии вторичного вскрытия, исключающие фугасное воздействие на обсадную колонну и крепь скважины.

Сверлящая перфорация

Сверлящая перфорация при вторичном вскрытии продуктивного пласта производится сверлящими перфораторами (ПС-112). Перфораторы спускаются на геофизическом кабеле.

Перфоратор представляет собой электродвигатель с редуктором, благодаря которому осуществляется сверление обсадной трубы и горной породы.

Устройство упирается в стенки обсадной трубы и начинается сверление. Глубина просверленных каналов 70-120 мм, диаметр – 12-20 мм.

Сверлящая перфорация предпочтительней при вскрытии продуктивных пластов, расположенных в зоне водонефтяных и водогазовых залежей продуктивных горизонтов, т.к. она обеспечивает щадящий режим вторичного вскрытия.

Опыт промыслового внедрения сверлящей перфорации аппаратом ПС-112, который является распространенным перфоратором с безударным методом вскрытия, показывает высокую эффективность при вторичном вскрытии продуктивных пластов с близкорасположенными водогазонефтяными контактами.

Однако при этом, у перфораторов ПС-112 есть недостаток – это незначительная глубина проникновения в пласт.

В целях совершенствования технологий щадящей перфорации были разработаны более современные технологии вторичного вскрытия продуктивного пласта сверлящей перфорацией.

В качестве примера, рассмотрим технологию сверлящей перфорации устройством УФПК-1 (устройство для формирования протяженных фильтрационных каналов) [12].

Вскрытие пласта по данной технологии позволяет создавать сверлящей перфорацией гидродинамические каналы диаметром 20мм и длиной до 1м.

Общий вид прибора УФПК-1представлен на рисунке 4.1.

Перфорация с помощью комплекса УФПК-1 имеет ряд следующих преимуществ:

· вскрывать тонкослоистые и маломощные пласты мощностью от 0,5м и более;

· контроль прямыми и косвенными (графическими) методами глубину пробуренного канала;

· Создавать канал строго под 90° относительно оси скважины за счет жесткого соединения буровых втулок;

· Производить вскрытие многоколонной конструкции скважины, т.е. вторичное вскрытие пласта через эксплуатационную и техническую колонны.

Схема работы УФПК в стволе скважины представлена на
рисунке 4.2.

Сверлящая перфорация установкой УФПК-1 по технологии, разработанной ООО «Нефтебурсервис», вполне успешно прошла промысловые испытания на месторождениях ООО «ЛУКОЙЛ-Коми» и ЗАО «ТАТЕХ» в Татарстане [12].

Рис.4.1–Общий вид прибора УФПК-1 в скважине

Рис.4.2 – Схема работы УФПК в стволе скважины.

Промысловые испытания УФПК-1 были проведены на скважинах №№560 и 442 Возейского месторождения ТПП «Усинскнефтегаз» ООО «ЛУКОЙЛ-Коми» [12].

На скважине №560 в пласте Р2-III было пробурено 4 протяжённых фильтрационных канала, глубиной 1м каждый, на глубинах: 1688м, 1689м, 1690 м, 1691м.

На скважине №442 было пробурено 4 протяжённых фильтрационных канала в ранее перфорированном пласте Р2-III в интервалах 1566.0-1572.0м и 1576.0-1580.0м, на глубинах: 1571м, 1577.5м, 1578м, 1579м с выполнением гидродинамических исследований до и после формирования каналов.

Всего сформировано в каждой скважине по 4 канала диаметром 20мм и длиной 1000мм. Суммарная площадь фильтрации 4 каналов в каждой скважине составила 2512см 2 .

По результатам исследований после операции было отмечено улучшение по основным показателям и характеристикам добычи нефти:

дебит по жидкости увеличился в 2.6 раза: с 2.57м 3 /сут. до 6.61м 3 /сут.;

коэффициент продуктивности увеличился на 33%;

обводненность продукции снизилась от первоначальной на 18%.

Таким образом, по вышеприведенным промысловым данным, можно сделать заключение о перспективности внедрения данной технологии в качестве технологии вторичного вскрытия низкопроницаемых продуктивных пластов, осложненных близкорасположенными водогазонасыщенными интервалами.

В целом, можно отразить эффективность применения сверлящей перфорации в качестве щадящего вторичного вскрытия продуктивных пластов. Совершенствование технологий сверлящей перфорации позволяет решать проблемы, возникающие при вскрытии пластов, осложненных подстилающей подошвенной водой или находящейся в кровле газовой шапкой.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Источник