12.7 Способи та основи технології освоєння свердловин

Під освоєнням розуміють комплекс робіт пов’язаний з викликом припливу рідини з продуктивного пласта, очищенням приствольної зони від забруднення і забезпеченням умов для одержання вищої продуктивності свердловини.

В основі всіх способів освоєння лежить зменшення тиску стовпа рідини у свердловині нижче пластового і створення депресії, достатньої для подолання опорів фільтрації пластової рідини. Зменшити протитиск на продуктивний пласт можна зниженням густини і рівня рідини в експлуатаційній колоні. Величину депресії для одержання припливу вибирають залежно від типу колектора (гранулярний чи тріщинний), виду пластової рідини (нафта, газ, вода), стійкості колектора і колекторських властивостей пласта. У газових свердловинах з однаковим типом колектора величина депресії суттєво менша, ніж у нафтових. Для пластів, складених нестійкими породами, зниження тиску слід здійснювати плавно, щоб не допустити руйнування скелета колектора. Якщо пласт складений стійкими породами, то ефективнішим є різке зниження тиску.

Існує декілька способів виклику припливу із пласта.

Заміна важкої рідини на легшу. Якщо коефіцієнт аномальності пластового тиску значно більший одиниці, колекторські властивості пласта добрі і приствольна зона пласта мало забруднена, то часто буває достатньо замінити промивальну рідину, якою була заповнена колона перед перфорацією, на воду або нафту.

Для цього колону НКТ спускають майже до вибою, якщо продуктивний пласт складений стійкими породами, або приблизно до верхніх перфораційних отворів, якщо колектор не стійкий. Заміну рідини ведуть способом зворотного промивання: пересувним поршневим насосом у міжтрубний простір закачують рідину, густина якої менша, ніж густина промивальної рідини в експлуатаційній колоні. Ця легша рідина, заповнюючи міжтрубний простір, витісняє важчу рідину в насосно-компресорні труби (НКТ). При цьому тиск в насосах зростає. Він досягне максимуму в той момент, коли легка рідина підходить до башмака НКТ. Слід мати на увазі, що цей тиск не повинен перевищувати тиску опресування експлуатаційної колони. З цієї умови і визначають допустиму глибину занурювання башмака НКТ під рівень промивальної рідини.

У процесі закачування легшої рідини необхідно стежити за показами манометрів і витратомірів. Якщо витрата рідини, що виходить із свердловини, більша за витрату закачуваної рідини, то це початок припливу пластового флюїду. У випадку швидкого збільшення витрати на виході із НКТ і падіння тиску у міжтрубному просторі вихідний потік направляють через лінію зі штуцером.

Якщо заміною важчої промивальної рідини на воду або дегазовану нафту не вдається одержати стійкий приплив із пласта, то застосовують методи стимулюючої дії на пласт або інші способи збільшення депресії.

Одним з таких методів є заміна води або нафти газорідинною сумішшю. Для цього до міжтрубного простору свердловини під’єднують поршневий насос (ЦА) і пересувний компресор. Після ретельного промивання свердловини регулюють витрату насоса так, щоб тиск у ньому був значно нижчим допустимого для компресора, а швидкість нисхідного потоку була на рівні (0,8-1,0) м/с. Тоді включають компресор. Потік повітря, що нагнітається компресором, змішується в аераторі з потоком води, що подається насосом, і в міжтрубний простір поступає газорідинна суміш. При цьому тиск у компресорі і насосі починає зростати і досягає максимуму в момент, коли суміш підійде до башмака НКТ. У міру просування газорідинної суміші колоною НКТ і витіснення негазованої води тиски в компресорі та насосі будуть знижуватись. Ступінь аерації (відношення об’єму повітря до об’єму води в суміші при атмосферному тиску) і статичний тиск в свердловині після закінчення одного-двох циклів циркуляції поступово змінюють так, щоб тиск в міжтрубному просторі на усті не перевищував допустимого для компресора.

Суттєвою вадою цього способу є необхідність підтримання великих витрат води і повітря. Значно скоротити витрату повітря і води і забезпечити ефективне зменшення тиску у свердловині можна при використанні замість водоповітряної суміші двофазної піни. Такі піни готують на основі мінералізованої води (краще пластової з продуктивного горизонту), повітря і піноутворюючої ПАР.

Зниження тиску в свердловині здійснюють також з допомогою компресора. Цей метод застосовують для виклику припливу з пластів, складених стійкими, міцними породами. Для цього в міжтрубний простір пересувним компресором нагнітають повітря, яке відтісняє рідину вниз до башмака НКТ, а потім, прорвавшись всередину цих труб, аерує рідину і витісняє її на денну поверхню. У міру насичення рідини повітрям густина і тиск її стовпа зменшуються, а після викидання кожної порції води із труб рівень рідини в свердловині падає. Після початку припливу рідини з пласта в свердловину компресор відключають.

Суттєвою вадою компресорного способу освоєння – великі коливання тиску. При різкому зниженні тиску на пласт в момент викидання на денну поверхню чергових порцій рідини інтенсифікується приплив із пласта. Якщо колектор недостатньо стійкий, то різка інтенсифікація припливу може супроводжуватись руйнуванням скелета породи, виносом у свердловину великої кількості піску і утворенням піщаної пробки.

Після одержання припливу нафти або газу з пласта свердловина повинна протягом деякого часу попрацювати з можливо більшим дебітом, щоб із приствольної зони можна було видалити промивальну рідину, фільтрат та інше. Дебіт при цьому регулюють так, щоб не допустити руйнування колектора. Періодично відбирають проби витікаючої із свердловини рідини з метою вивчення її складу і властивостей та контролю за вмістом у ній твердих частинок. У міру зменшення вмісту твердих частинок оцінюють хід очищення приствольної зони від забруднення.

Якщо не зважаючи на створення великої депресії, дебіт свердловини все ж таки залишається низьким або відсутній, то застосовують різні способи стимулюючої дії на пласт.

Існує багато різних методів стимулюючої дії на пласт при освоєнні свердловини. Їх можна поділити на декілька груп:

а) методи хімічної дії на пласт;

б) методи гідромеханічної дії на пласт;

в) методи теплової дії на пласт;

г) методи комбінованої дії на пласт.

Хімічні методи дії на привибійну зону пласта з метою виклику та інтенсифікації припливу основані на властивості хімічних речовин вступати у взаємодію з деякими гірськими породами, а також впливати на поверхневі і молекулярно-капілярні зв’язки твердих і рідких фаз у породах.

Найпоширенішими методами хімічної дії на пласт є:

а) солянокислотна обробка пласта, складеного карбонатними породами;

б) обробка пласта складеного силікатними і глинистими породами, плавиковою (фтористоводневою) кислотою;

в) обробка пласта розчинами ПАР;

г) обробка пластів з використанням суміші перелічених вище речовин.

В останні роки все ширше застосовуються обробки пластів вуглекислотою, сульфаміновою, сірчаною та іншими кислотами і солянокислотні обробки із застосуванням інгібіторів гідратоутворення.

Хімічна дія на пласт є найпоширенішим методом інтенсифікації припливу. Правильний вибір властивостей і параметрів промивальних рідин при розкритті пластів значно скорочує об’єми хімічних обробок пласта при освоєнні і подальшій експлуатації свердловин.

До методів гідромеханічної дії на пласт належать:

а) вплив на пласт різких коливань тиску;

б) гідророзрив пласта і гідроабразивна перфорація;

в) дренування пласта зрідженими газами.

Метод різких коливань тиску можна рекомендувати для свердловин, які розкрили тріщинно-порові і порові колектори. Він ефективний у свердловинах, де після заміни промивальної рідини на воду не вдалося викликати приплив, а дослідження прийомистості показує на відсутність або на наявність слабкого зв’язку з пластом.

Суть методу полягає в багаторазовому створенні у привибійній зоні пласта надлишкового тиску з подальшим різким його зниженням.

При гідророзриві пласта в результаті гідромеханічної дії на пласт із-за високих тисків, що створюються у привибійній зоні, утворюються тріщини, які в багато разів підвищують проникність пласта. Для того, щоб тріщини не змикалися, їх закріплюють розклинювальним матеріалом.

При гідророзриві пласта можуть розкриватися наявні і створюватися нові тріщини.

Метод теплової дії на пласт полягає в прогріванні привибійної зони введенням різних термічних агентів. Такими агентами можуть бути рідкі і газоподібні теплоносії (нагріта нафта, вода, пара, нагріті гази та ін.) або вибійні джерела тепла - електронагрівачі.

До методів комбінованої дії на пласт належать:

а) гідрокислотний розрив пласта;

б) термохімічні і термокислотні обробки пласта;

в) термохімічна дія на пласт тощо.