4.2.1. Первый вид объекта эксплуатации

Коллектор однородный, прочный, гранулярного (порового) или трещинного типа. Близко расположенных водонапорных и газоносных горизонтов нет. Подошвенные воды отсутствуют.

Однородным называется литологически однотипный по всей толщине коллектор, имеющий приблизительно одинаковые фильтрационные свойства и пластовые давления в пропластках, насыщенных только нефтью или газом, или водой; границы изменения проницаемости пород в пропластках не должны выходить за пределы одного из шести классов : k_п, k_T >1,0; 1,0÷0,5; 0,5÷0,1; 0,1÷0,05; 0,05÷0,01; 0,01÷0,001 мкм² (например, коэффициент проницаемости соответствует значению 0,01- 0,1, следовательно превышает границу класса).

Если хотя бы по одному из перечисленных показателей пласт неоднородный, то он называется неоднородным. Неоднородным называется коллектор, расчлененный пропластками разных типов пород с проницаемостью, значения которых выходят за рамки, указанные выше; имеет подошвенную воду, газовую шапку и чередование нефтегазоводонасыщенных пропластков с разным пластовым давлением.

К прочным коллекторам относят коллекторы, породы которых при проектных депрессиях в процессе освоения и эксплуатации скважины сохраняют устойчивость и не разрушаются под воздействием фильтрационных и геостатических нагрузок.

К непрочным, слабосцементированным коллекторам относят поровые коллекторы, состоящие из низкопрочных песчаников, продукты разрушения которых при эксплуатации скважин выносятся на поверхность вместе с флюидом.

Близко расположенными по отношению к продуктивному объекту считаются пласты водонапорных и газоносных горизонтов, находящиеся на расстоянии менее 5 метров.

Для указанного выше коллектора первого вида применяется конструкция забоя открытого типа безфильтровая (рис.2) или оборудованная в продуктивной части ствола фильтром (рис. 3; 4).

Для решения вопроса о выборе конструкции безфильтровых скважин или скважин с фильтрами, необходимо оценить устойчивость пород в призабойной зоне.

В случае устойчивости пород принимается безфильтровая конструкция забоя открытого типа (рис.2).

П орядок работ при таком варианте заканчивания следующий:

- скважина бурится до кровли продуктивного горизонта;

- в скважину опускается колонна обсадных труб;

- заколонное пространство цементируется;

- вскрытие продуктивного горизонта производится долотом меньшего диаметра.

Положительное достоинство такого забоя - минимальная степень загрязнённости призабойной зоны ствола скважины.

Дополнительные условия выбора данной схемы:

1. Высокое пластовое давление и низкопроницаемый продуктивный пласт

2. Низкое пластовое давление и низко или высокопроницаемый продуктивный пласт.

Нормальное пластовое давление равно гидростатическому давлению воды плотностью 1 кг/м³. Этому давлению соответствуют градиент давления равный 0,01 МПа/м. Высокими и низкими пластовыми давлениями считаются давления имеющие градиенты соответственно:

∆p_пл>0,1 МПа/10м(>0,01МПа/м);

∆p_пл<0,1 МПа/10м(<0,01МПа/м);

Аномально высоким пластовым давлением считают давление при котором ∆p_пл 0,011 МПа/м;

Аномально низким – давление, при котором ∆p_пл 0,008 МПа/м.

Пласт считается высокопроницаемым, если значения коэффициента поровой или трещинной проницаемости соответственно составляют k_п>0,1 мкм² и k_Т>0,01мкм². При значениях k_п и k_т меньше указанных величин коллектор низкопроницаемый.

Пласт считается устойчивым, если выполняется условие:

σ_сж ≥ 2[K(Р_горн-Р_пл)+(P_пл-Р_з)] (1)

где σ_сж- граница прочности пород продуктивного пласта при одноосном сжатии, МПа;

Правая часть неравенства – радиальная нагрузка, действующая на породы коллектора, МПа

К – коэффициент бокового распора:

(2)

где μ - коэффициент Пуассона

Значения коэффициента μ для некоторых пород приведены в табл.2.

Таблица 2

Значения коэффициента Пуассона

Породы	Глины песчанистые	Глины плотные	Глинистые сланцы	Известняки	Песчаники	Песчаные сланцы
Коэффициент Пуассона μ	0,38–0,45	0,25–0,36	0,10–0,20	0,28–0,33	0,30–0,35	0,25

Р_горн. – горное (или геостатическое) давление, Мпа

(3)

где grad P_{горн. i} – градиент горного давления i-го пласта, МПа/м;

h_i – толщина i-го пласта, м.

Р_пл. – пластовое давление, Мпа

(4)

где grad P_пл.i – градиент пластового давления на i-ом интервале, МПа/м;

h_i – величина i-го интервала, м

P_з - забойное давление, Мпа

(5)

где ρ_н – плотность нефти (для расчетов берется значение в пластовых условиях), кг/м³;

g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с²

H_скв – глубина скважины, м;

h_д – динамический уровень в скважине в конце эксплуатации, м.

В случае отсутствия данных о величине динамического уровня в скважине в конце эксплуатации принимается стандартное значение данной величины, как 1/3 от устья скважины или по формуле:

(6)

Горное давление также можно определить по величинам плотностей вышезалегающих горных пород :

(7)

где h – глубина залегания продуктивного пласта, м

ρ_гп – плотность вышезалегающих горных пород, кг/м³,

рассчитывается как средневзвешенная, либо принимается нормативная величина ρ_гп=2400 кг/м³:

(8)

где ρ_i – плотность горных пород i-го пласта, кг/м³

h_i – толщина i-го пласта, м

Вычисленное значение радиальной нагрузки сравнивают с табличными значениями σ_сж (табл. 3). Если σ_сж меньше рассчитанного значения радиальной нагрузки, породы продуктивного пласта считаются неустойчивыми. Следовательно, в призабойную зону ствола скважины следует предусмотреть установку перфорированной эксплуатационной колонны или фильтра (хвостовика).

Схема конструкции забоя открытого типа с перфорированной эксплуатационной колонной приведена на рис. 3. Порядок работ при таком варианте заканчивания следующий:

- скважина бурится до подошвы продуктивного горизонта или ниже;

- в скважину опускается колонна обсадных труб, перфорированная в интервале продуктивного горизонта;

- цементирование затрубного пространства производится в интервале выше продуктивного горизонта;

Применяется при неустойчивых или устойчивых породах продуктивного горизонта, нормальном и аномально высоких пластовых давлениях, а также высокой проницаемости коллектора.

При таком варианте исключается загрязнение коллектора действием цементного раствора, но усложняется схема цементирования;

На рис. 4 конструкция забоя открытого типа с фильтром. В этом случае предполагается следующий порядок работ:

- скважина бурится до кровли продуктивного горизонта или ниже;

- опускается колонна обсадных труб;

- цементируется заколонное пространство;

- вскрывается продуктивный горизонт долотом меньшего диаметра;

- спускается фильтр (хвостовик) без цементирования.

Достоинство схемы – минимальная степень загрязнённости. Недостатки – усложняется конструкция, снижается приток вследствие установки фильтра, ограниченная область применения. Условия выбора данной конструкции:

1. н еустойчивость пород продуктивного пласта;

2. повышенное пластовое давление при низкопроницаемом коллекторе;

3. пониженное пластовое давление при низко или высокопроницаемом коллекторе.

В случае, если продуктивный пласт представлен трещинными коллекторами, то для таких коллекторов опасность представляет не разрушающая нагрузка , а закрытие трещин при большой депрессии на пласт со стороны скважины. Здесь важно определить модуль упругости трещиноватых пород Е, при этом расчетное значение Е_расч должно быть меньше фактического Е:

(9)

где ΔР_депр – максимальная депрессия при освоении и эксплуатации пласта вычисляемая как:

(10)

L_ср – средняя длина трещин, мм;

b_ср – среднее раскрытие трещин (ширина раскрытия) мм;

µ– коэффициент Пуассона;

Таблица 3

Модуль упругости Е и коэффициент Пуассона µ для некоторых пород

Порода	µ	Е∙10-4
Доломит		2,1–16,5
Известняк	0,28–0,38	6–10
Песчаник	0,30–0,35	3–7
Глины пластичные	0,38–0,45
Глины плотные	0,25–0,35
Сланцы глинистые	0,10–0,20
Сланцы песчаные	0,16–0,25	2–3
Гранит	0,26–0,29	6,6