Опробование продуктивных пластов в процессе бурения

Опробование пласта – это комплекс работ, проводимых для вызова притока из пласта, отбора проб пластовых флюидов с целью оценки характера насыщенности пласта и определения ориентировочного дебита скважины.

Испытание пласта – это комплекс работ, обеспечивающий вызов притока, отбор проб пластовых флюидов, определение газонефтесодержания пласта и основных гидродинамических параметров пласта.

Полную информацию о пласте, насыщающих его флюидов и о параметрах пласта (пластовое давление, проницаемость) можно получить при испытании пласта в процессе бурения с помощью испытателей пластов. Существует 3 типа испытателей пластов:

1. Спускаемые в скважину на колонне бурильных труб
2. Спускаемые на кабеле в скважину
3. Спускаемые на кабеле внутрь бурильной колонны.

Наиболее широко используются испытатели, спускаемые на бурильных трубах – трубные пластоиспытатели. Испытание на приток этими испытателями производят с опорой на забой и без опоры на забой. Возможно также раздельное испытание объектов как с опорой на забой, так и без опоры.

Принцип работы трубного пластоиспытателя: при помощи пакера изолируют интервал, подлежащий испытанию, от остальной части ствола. Затем снижают давление в междупакерном пространстве за счет высоты столба жидкости в колонне бурильных труб, а также ее плотности. Под влиянием депрессии пластовые флюиды поступают в скважину, а из нее – через фильтр в колонну бурильных труб.

Фильтр – предназначен для пропуска жидкости из пласта в пластоиспытатель во время опробования и для задержания крупных частиц породы, т.к. такие частицы при попадании во внутрь могут абразивно изнашивать элементы пластоиспытателя. Фильтр состоит из двух секций. В верхней секции профрезерованы продольные щели шириной не более 3 мм для прохода жидкости. Нижняя секция имеет радиальные отверстия для сообщения со скважиной.

Щели верхней секции могут закупориваться крупными частицами порода, при этом будет образовываться корка, что приведет к увеличению гидравлического сопротивления и уменьшения скорости притока пластовой жидкости. Но четко определить по какой причине происходит увеличение давления (закупорка щелей, или уменьшение скорости притока по другим причинам) невозможно. Поэтому в обе секции устанавливают глубинные манометры и по разности показаний давления можно определить, что произошла закупорка щелей верхней секции.

К нижней секции снизу присоединяют опорный башмак. В период опробования фильтр должен находиться против того участка, из которого предстоит получить приток жидкости. Если расстояние от этого участка до забоя больше длины фильтра, то к нему подсоединяют одну или несколько толстостенных бурильных труб и на нижнюю трубу навинчивают башмак. Трубы, расположенные ниже фильтра, образуют хвостовик.

Пакер – служит для герметичного разобщения пласта, подлежащего опробованию от остальной части скважины. Для опробования используют пакеры механического и гидравлического действия.

Если башмак фильтра поставить на забой и на него создать осевую нагрузку частью веса бурильной колонны, то корпус пакера будет перемещаться вниз относительно неподвижного штока, который через нижний переводник соединен с фильтром. При перемещении корпуса вниз нажимная головка прижимает резиновый элемент к металлической опоре и сдавливает его в осевом направлении. При этом резиновый элемент расширяется и плотно прижимается к стенкам скважины. Лепестковая опора, состоящая из металлических пластин, под влиянием нагрузки раздвигается и кольцевой зазор между стенками скважины и пакером сокращается. Это препятствует затеканию в этот зазор резины при расширении.

По окончании опробования при приложении к пакеру осевой растягивающей нагрузки, резиновый элемент сокращается, а лепестковые пластины возвращаются в исходное транспортное положение.

Для надежной пакеровки необходимо соблюдать следующее соотношение между диаметрами резинового элемента и диаметром скважины в месте установки пакера:

d_пак ³ (0,8-0,9)d_скв, (81)

где d_пак – диаметр пакера;

d_скв – диаметр скважины.

Опробователь – это основной узел пластоиспытателя. В его состав входят:

1.Уравнительный клапан – предназначен для облегчения перетока промывочной жидкости, вытесняемой пластоиспытателем из подпакерного пространства при спуске; уменьшения гидродинамического давления и обеспечения выравнивания давлений над и под пакером. С помощью уравнительного клапана восстанавливается давление в подпакерном пространстве и на пласт создается репрессия, что облегчает снятие пакера.

2. Запорный поворотный клапан изолирует подпакерное пространство от внутренней полости бурильной колонны для получения кривой восстановления давления и пластового давления.

3. Впускной клапанслужит для сообщения подпакерного пространства с внутренней полостью колонны бурильных труб и создания депрессии на испытываемые пласты. Во время спуска пластоиспытателя впускной клапан предотвращает поступление во внутрь бурильной колонны бурового раствора. В период опробования впускной клапан пропускает во внутрь пластовую жидкость.

4. Циркуляционный клапан позволяет промывать скважину после завершения опробования и освобождения пакера, а в случае прихвата бурильной колонны – установить ванну. В период опробования в случае газирования бурового раствора в скважине делается промывка с целью замены на свежую промывочную жидкость.

5. Измерительные приборы перед спуском в скважину в пластоиспытателе устанавливают глубинные термометры и манометры для регистрации температуры и давления в период опробования. Для размещения приборов используют специальные переводники. Обычно устанавливаются несколько глубинных манометров: в фильтре, между впускным и запорным клапанами, и над запорным клапаном.

Приборы должны быть рассчитаны на несколько более широкий диапазон температур и давлений, чем ожидаются в скважине в интервале опробования. Длительность работы самописцев должна соответствовать продолжительности всего цикла опробования. Работа самописцев должна начинаться незадолго до пакеровки пластоиспытателя.

В состав пластоипытателя входит глубинный манометр, который записывает все происходящие изменения давления в скважине. Термометр, входящий в состав пластоипытателя, фиксирует забойную температуру.

6. Пробоотборники предназначены для отбора пробы пластовой жидкости в период опробования. Пробоотборник размещают ниже запорного клапана. При создании осевой нагрузки на пластоиспытатель внутренний патрубок перемещается вниз относительно корпуса пластоиспытателя. При этом пружины сжимаются, внутренние клапаны открываются и пластовая жидкость движется между корпусом и пробоотборной камерой. При снятии сжимающей нагрузки по окончании опробования патрубок перемещается вверх относительно корпуса и клапаны под действием пружин закрывают камеру.