Вскрытие продуктивных горизонтов (пластов) после спуска и цементирования эксплуатационной колонны

Для вскрытия продуктивных горизонтов (пластов) с целью их эксп­луатации или опробования в эксплуатационной 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. Эффективность перфорации пулевым перфоратором часто бывает недостаточна в связи с быстрой потерей энергии пулями при ударе о трубы. Большой пробивной способностью, обеспечивающей лучшее вскрытие пласта, обладают торпедные перфораторы Ю. А. Колодяжного. Они отличаются от пуле­вых перфораторов тем, что колонна простреливается снарядами боль­шего диаметра и замедленного действия. Снаряд, войдя в пласт, разры­вается и создает дополнительные трещины. Торпедный перфоратор дает хорошие результаты при вскрытии плотных пород (известняки, песча­ники), заглинизированных в процессе бурения или зацементированных при ремонтной цементировке, а также при простреле скважин много­колонной конструкции.

Широкое распространение получила беспулевая перфорация. В этом случае отверстия в колонне создаются 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.

С появлением беспулевых перфораторов стало возможно создавать отверстия в колонне без повреждения ее и цементного кольца. Кроме того, беспулевая перфорация обеспечивает надежное вскрытие пласта и улучшение проницаемости за счет образования более глубоких кана­лов, чем при пулевой перфорации.

Перфораторы кумулятивные применяются корпусные и бескорпус­ные. Бескорпусные перфораторы, как правило, используются полностью разрушающиеся, т. е. однократного действия. Перфораторы кумулятив­ные корпусные выпускаются разных диаметров, в том числе и для спуска через насосно-компрессорные трубы (НКТ).

При простреле отверстий в колонне на устье устанавливают специальную задвижку, позволяющую закрыть скважину при проявлении горизонта (пласта) после прострела. В процессе прострелочных работ скважина должна быть заполнена буровым 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 горизонтом (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 следующие преимущества перед другими методами: отверстия в колонне и цементе не имеют трещин, есть возможность регулировать диаметр и глубину отверстий, можно со­здать горизонтальные и вертикальные надрезы. К недостаткам этого вида перфорации относятся большая стоимость и потребность в громоздком наземном оборудовании.

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

Последнее мероприятие перед сдачей скважины в эксплуатацию-вызов притока жидкости из горизонта (пласта). Приток жидкости В скважину возможен только в том случае, когда давление на забой в скважине меньше пластового давления. Поэтому все работы по освоению скважин заключаются в понижении давления на забой и очистке забоя от грязи, бурового раствора и песка. Эти работы осу­ществляются разными способами в зависимости от характеристики горизонта (пласта), величины 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: число объектов испытания, их геолого-геофизи­ческие характеристики, интервалы и плотность перфорации, тип перфо­ратора, порядок вызова притока в зависимости от коллекторских свойств горизонтов (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 производиться при наличии акта о 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. Поэтому 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 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 в нагнетательной линии 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 опускают 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, находящийся 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 (в том числе и АНПД) начинают с промывки забоя водным раствором специальных химических реагентов или нефтью. Затем приступают к возбуждению пласта 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, проводит испытание всех

горизонтов (пластов), вскрытых скважиной. Испытание производится снизу вверх. В случае ограниченности притока окончательная оценка промышленной нефтегазоносности проводится 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 или карбонизированными породами.

После испытания каждого объекта проводится исследование сква­жины для определения параметров горизонта (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 взрыва порохового заряда. Взрывной пакер создает в стволе герметичную пробку, выдерживающую перепад давления 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, который подписывается руководством буровой организации, буро­вым мастером и представителями организации по испытанию скважины. Не подлежат передаче в испытание следующие 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 проводиться 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.

Важнейшее условие безопасности работ при освоении и испытании скважины - поддержание на буровой и вокруг нее надлежащего порядка и чистоты, хорошая освещенность всех рабочих мест и территории, систематический контроль за исправностью всего механического и энер­гетического оборудования и своевременное устранение недостатков. На буровой и около нее должен находиться предусмотренный табелем комплект пожарных инструментов и огнетушителей. Во избежание пожаров и взрывов на буровой и вблизи нее при освоении и испытании скважины не разрешается курить, использовать электромоторы, двига­тели и другое оборудование, при работе которых возникают искры, не должно быть источников открытого огня. Окружающая среда (атмосфера, почва, источники питьевых вод) может быть загрязнена в результате выброса из скважины при фонтанировании или перетока через неизолированное заколонное пространство пластовых флюидов, содержащих углеводороды, соли натрия, кальция и других элементов, а также в результате выбрасывания бурового раствора, который остался после бурения, или небрежного обращения с радиоактивными изотопами, иногда используемыми для контроля качества разобщения пластов.

Одно из основных мероприятий, направленных на предотвращение загрязнения окружающей среды, - сооружение на расстоянии 100-200 м от скважины с подветренной стороны до начала вскрытия продуктивных горизонтов (пластов) большого земляного амбара для сбора пластовой жидкости, выбрасываемой из скважины при опробовании, освоении, испытании скважины и при управляемом фонтанировании. Все углеводороды, оказавшиеся на территории вокруг скважины, по окончании работ должны быть собраны и утилизированы либо сож­жены, если утилизация невозможна. Оставшийся буровой раствор сле­дует транспортировать на другую буровую для использования или захоронить в специально отведенном месте, предварительно нейтрали­зовав при необходимости вредные химические реагенты. Территория вокруг законченной скважины должна быть рекультивирована и воз­вращена для сельскохозяйственного (или иного) использования. Не­большая площадка вокруг эксплуатационной скважины в соответствии с действующими нормами должна быть ограждена земляным валом и благоустроена.

Выводы

После спуска и цементирования эксплуатационной колонны необхо­димо обеспечить связь между продуктивным горизонтом (пластом) и скважиной. Для этого в колонне и цементном кольце перфораторами пробивают отверстия. Существует несколько типов перфораторов, но предпочтение следует отдать кумулятивным перфораторам.

После перфорации эксплуатационной колонны приступают к освоению и испытанию продуктивного горизонта (пласта). Если пластовое давление достаточно большое и скважина будет фонтанировать, вызов притока производится промывкой скважины, нагнетанием в скважину сжатого воздуха (или газа), свабированием или комбинацией этих способов.

Освоение скважин с низким пластовым давлением начинают с за­мены бурового раствора водным раствором специальных химических реагентов или нефтью. Затем снижают уровень столба жидкости в сква­жине при помощи желонки.

При освоении и испытании скважины необходимо соблюдать пра­вила Техники безопасности, но особое внимание надо уделять противо­пожарным мероприятиям и охране окружающей среды.