Конструкції та обладнання газових свердловин.

План.

1. Геолого-технічний наряд(ГТН).

2. Обладнання(особливості при експлуатацій газових пластів).

1. Буріння свердловин здійснюється відповідно до плану пошуково-розвідувальних робіт і технологічних схем розробки (експлуатації). Основним документом яким бурова бригада керується в роботі є геолого-технічне завдання в якому вказують: 1)категорію свердловин (пошукова, розвідувальна, експлуатаційна); 2)задачі буріння; 3)проектний геологічний розріз; 4)проектну глибину свердловини; 5)проектну конструкцію свердловини.

Геолого-технічне завдання складається з двох частин: геологічної і технічної. У геологічній частині із проектним розрізом порід указують вік і літологічні сполуки порід з розбивкою по бури мості. Наводять дані про передбачувані зони поглинання, опадання порід, нафтогазоводоносність і дані розрізу, перелік усіх промислових і геофізичних досліджень виконуваних в процесі буріння даної свердловини. У технічній частині відповідно до геологічних даних указують тип і розмір доліт, вимоги яким повинні відповідати буровий розчин, технологічний режим буріння, метод випробування, спосіб розкриття газонафтових об’єктів і методику їхнього випробування. На родовищах де передбачається зона поглинання, обвалювання і пласта з аномально високим пластовим тиском, перелічують заходи що до попередження попередження ускладнень при проходженні даних зон.

2. Устаткування газових і нафтових свердловин багато в чому схоже. Відмінності обумовлені особливостям технологічної експлуатації свердловин і вимогами до охорони навколишнього середовища. В газових свердловинах унаслідок невеликої густини газу тиск у верхній частині стовбура близький до вибійного, що підвищує вірогідність витоку газу через негерметичні стики в експлуатаційній колоні і остьовому устаткуванні. У конструкції обладнання і регулювання роботи газових свердловин, як ми вказували, дуже багато спільного з нафтовими особливо з фонтанними нафтовими свердловинами. Роботи пов’язані з відкриттям газоконденсатного пласта є дуже відповідальними. З метою попередження викиду застосовують обважені, малов`язкі промивні рідини, бо відомі дуже серйозні аварії при виникненні відкритих газових фонтанів. Аварії супроводжуються великими втратами газу, пожежами, вибухами і нещасними випадками. В той же час надмірне обважнення промивальної рідини, при відкритті продуктивного горизонту може спричинити шкоду продуктивному пласту. Щоб це попередити використовують промивну рідину з малою фільтруючою здатністю. Газові свердловини освоюють таким же способом, що й нафтові. Часто використовують компресорний спосіб використовуючи газ високого тиску із сусідніх свердловин, або пересувні компресорні установки.

Конструкція газової свердловини залежить від конкретних умов і в першу чергу від способу буріння, глибини та характеристики свердловини, характером викриваємих порід, властивостей рідин або газів. Вибираючи економічно доцільну конструкцію свердловини виходять із необхідності попередити:

• проникнення в продуктивний пласт верхньої води;

• газовий вихід. Виникнення нерегульованого газового фонтану і кратера;

• вибуху, пожежі, отруєння;

• підземні втрати.

Рух газу до свердловини по пласту супроводжується зниженням тиску, зменшенням площі живого перетоку газу(радіальний приток), а тим самимзбільшення швидкості руху і кінетичної енергії потоку. Це може викликати руйнування привибійної зони, винос часток породи в свердловину та стирання поверхні обсадних труб. Не можна розбурювати пласт при незакритій верхній воді. Обсадні труби (колони) необхідно розраховувати з урахуванням усіх діючих факторів: власна вага, зовнішні і внутрішні тиски, охолодження, корозія.

Залежно від міцності продуктивних порід конструкція вибійної зони може бути різною. Як правило, намагаються мати відкритий вибій, та тільки в рихлих породах застосовують конструкцію вибою з цементуванням експлуатаційної колони й подальшою перфорацією проти продуктивного горизонту.

Наземне устьове обладнання газової свердловини призначене для прийому газу, попередження його втрат, контролю і регулювання роботи свердловини та подачі газу в газозбірну мережу. Арматура устя газових свердловин складається із:

1. Колонної головки для з’єднання і герметизації обсадних колон.

2. Трубної головки для підвіски, укріплення і герметизації фонтанних труб(трубні головки повинні забезпечувати необхідну герметичність, малі втрати енергії при руху газу). Для газових свердловин часто використовують найпростіші трубні головки.

3. Ялинки з відводами, засувками, штуцерами(найчастіше застосовують хрестові ялинки із фланцевими з’єднаннями. Вони зручні в монтажі й обслуговуванні, стійкі, оскільки мають невелику висоту).

Після збудження газову свердловину протягом деякого часу продувають в атмосферу з різними протитисками на усті. Дебіт її обмежуються протитиском менше якого починає руйнуватися вибій та підтягується пластова рідина. Однак при продуванні через запасні відводи ялинки можливе руйнування обладнання під дією якого починає руйнуватися обладнання під дією великих динамічних зусиль і вібрацій арматури яка виникає при великих втратах і різких поворотах струменя газу. Цій небезпеці запобігають міцним закріпленням ялинки за допомогою відтяжок та якорів або продувкою догори після зняття буфера. Продування продовжується до тих пір, поки пластова вода, крейда не будуть повністю видалені. До спеціального обладнання газових свердловин відносять пакери які призначені для ущільнення кільцевого простору і відокремлення стовбура(полегшується очищення вибою, арматура устя та обсадні колони залишаються від надмірного пластового тиску і агресивних компонентів газу).

Лекція №6.

Розкриття нафтогазопродуктивних пластів в свердловині.

План.

1. Вимоги до конструкції вибоїв свердловин.

2. Перфорація обсадної колони.

3. Кумулятивна, гідропіскоструминна перфорація.

1. Експлуатаційні характеристики свердловин(продуктивність, герметичність, стійкість вибою та ін.) багато в чому залежить від конструкції вибою свердловини і технології заключного етапу будівництва свердловин під час якого проводиться розкриття пластів і з’єднання його із стовбуром свердловин. Головні вимоги до конструкції вибою свердловин і способу розкриття пластів забезпечення надійного гідродинамічного зв’язку всієї продукції товщі пласта із стовбуром свердловини. Разом з тим конструкція вибою повинна відповідати іншим умовам:

• вибій свердловин повинен бути доступний для устаткування нафтопромислу, що використовується при експлуатації і ремонті свердловин;

• повинна забезпечуватися стійкість стовбура свердловини і запобігання руйнування привибійної зони пласта;

• забезпечуватися можливість вибіркового розкриття і експлуатації окремих нафтогазонасичених пропластків і ізоляцією обводнених інтервалів пласта.

При виборі конструкції вибою враховується глибина залягання пластів, призначення свердловин, фізичні та хімічні властивості насичуючих пласт нафти газу і води, пластові гірські тиски та інші частинки. Геологічні і технологічні умови нафтогазових родовищ різноманітні тому використовується декілька типових конструкцій вибою свердловин. При стійких гірських породах продуктивного пласта застосовується конструкція з відкритим вибоємобсадні колони спускаються до покрівлі продуктивного горизонту і цементуються. Потім долотом меншого діаметру пробурюють інтервал розкриття пласта. Оскільки стовбур свердловини в продуктивному інтервалі залишається відкритим, при такій конструкції вибою свердловини забезпечується якісний гідродинамічний зв’язок з пластом.

Якщо існує вірогідність часткового руйнування пласта то для попередження заповнювання свердловини піском її вибій обладнують вибійними фільтрами, що спускаються разом з експлуатаційною колоною, або після спуску і цементування експлуатаційної колони. Такі конструкції забезпечують добрий гідродинамічний зв’язок з пластом оскільки стінка пласта в розкритому інтервалі фактично відкрита. Головне призначення вибійних фільтрів перешкоджати надходженню в свердловину піску із зруйнованого пласта, не створюючи при цьому великих гідравлічних опорів руху рідини. Застосовують різні конструкції фільтрів наприклад: виготовлений з труб з круглими або щілевидними отворами; гравієві створені шляхом заповнення простора між фільтровою трубою і стінкою свердловини, грубозернистим піском або гравієм. Найбільше розповсюдження отримали конструкції забоїв свердловин у яких з’єднання стовбура свердловини з пластом здійснюється за допомогою перфорації. У таких конструкціях стовбур свердловини буриться до проектної глибини і включаючи продуктивні інтервали в свердловині цементується експлуатаційна обсадна колона. Потім в інтервалі розкриття за допомогою спеціальних пристроїв перфоруються в обсадній колоні та цементному кільці і частково в самому пласті роблять отвори(канали), що сполучають його з свердловиною.

2. Створення в обсадній колоні, цементному камені і гірській породі отворів і каналів проводить за допомогою: кульової, кумулятивної і гідропіскоструменевої перфорації. Для пробивання отворів в обсадній колоні і цементному кільці застосовують в основному кульову і безкульову перфорацію. Перфоратори з’єднані в гірлянду опускають в свердловину на каротажному кабелі, в камеру перфоратора закладають заряд пороху і запал, які являють собою місток підпалювання. При подачі струму по кабелю з поверхні місток нагрівається, порох спалахує і куля з великою швидкістю влаштовується із ствола перфоратора. Для прострілу колони застосовують кулі діаметром 11-11,5мм., але ефективність перфорації кулями(кульовими перфораторами) часто буває недостатньо у зв’язку з швидкою втратою енергії кулі при ударі об трубу. Тепер на промислах розповсюджений метод без кульової перфорації. В основу методу покладено принцип осьової кумуляції, тобто отвори в колоні утворюються не кулями, а сфокусованими струменями газу, які виникають при вибуху кумулятивних зарядів.

У кумулятивні перфоратори закладають шашку потужної спресованої порошкоподібної вибухової речовини, що має виїмку і розташована із сторони протилежної місцю детонації вибуху. Поверхня виїмки облаштовується металевою воронкою. При вибуху утворюється направлений струмінь, який складається з розплавленого металу, облицювання кумулятивної виїмки змішаної з газоподібними продуктами вибуху. Струмінь рухається по осі заряду з надзвичайно великою швидкістю яка досягає 8000м/с. Дослідами доведено, що середні твердості кумулятивний заряд масою 24г. пробиває отвір глибиною 70-100мм. При заряді 30г. діаметри отворів повинні утворюватись в межах 16-18мм. при довжині каналів у щільних породах до 200-250мм.

Безкорпусні кумулятивні перфоратори мають можливість збільшити масу заряду до 200-250г., дякуючи чому можна збільшити глибину каналів до 400мм. і більше. Для ремонтних робіт створений спеціальний розриваючий перфоратор який можна спускати в свердловину через НКТ. При прострілі отворів у колоні на усті свердловини встановлюють спеціальну засувку яка дозволяє закрити свердловину при проявленні пласта після прострілу.

3. Для підвищення якості вибою останнім часом широко застосовують досить новий метод розкриття пластагідропіскоструменева перфорація. При гідропіскоструменевій перфорації в свердловину на НКТ спускають струменевий апарат, що складається з корпусу і сопел(насадок). З поверхні через труби нагнітається рідина з піском, яка витікає з сопел(насадок) з великою швидкістю. Тобто рідина з піском, що під великим тиском нагнітається в труби, виходить із сопел і руйнує колону, цементне кільце і створює в породі перфораційний канал глибиною до 0,5м. з чистою поверхнею це дозволяє застосувати гідропіскоструменевий перфоратор при розкритті пласта для інтенсифікації видобутку з свердловин, що експлуатуються. Сучасні кульові і кумулятивні перфоратори дозволять створювати в породі канали глибиною 70-200мм. діаметром 8-25мм., при густині перфорації 10-20 отворів на 1 погонний метр.

Лекція №7.

Освоєння свердловин.

План.

1. Освоєння свердловини. Поняття про освоєння. Підготовка свердловини до освоєння, до експлуатації.

2. Особливості освоєння нагнітальних свердловин.

3. Освоєння свердловин компресорним методом.

1. Освоєння свердловини це заключний(завершальний) етап підготовки її до експлуатації мета якої викликати приплив нафти із пласта, забезпечивши при цьому найбільш високу продуктивність свердловини.

Після завершення будівництва свердловини її стовбур заповнений рідиною яка створює протитиск на пласт і перешкоджає припливу рідини і газу запобігаючи відкритому фонтануванню свердловини. Приплив рідини і газу з пласта буде відбуватися тільки тоді коли тиск створений стовпом рідини у стовбурі свердловини буде нижчий пластового тиску. Тому освоєння свердловин зводиться до створення різними способами перепаду тиску між пластом і свердловиною названого депресією тиску на пласт. Від її величини і швидкості наростання багато в чому залежить, чи будуть вилучені з продуктивного колектору забруднюючі речовини і відновлені його природні фільтраційні властивості.

Освоєння свердловини - це комплекс технологічних заходів щодо зниження забійного тиску і виклику припливу із шару.

2 групи методів зниження P_заб:

1 Зменшення щільності середовища, що заповнює свердловину;

2 Зниження рівня рідини в свердловині.

Перша група: 1. Заміна на воду.

Глинистий розчин ρ_гл.р. ≈ 1400 кг/м³.

Солона вода ρ_сол.в. ≈ 1100 кг/м³. Заміною на прісну воду ρ_гл.в. ≈ 1000 кг/м³ – можна знизити забійний тиск на 15-40 %.

П ряме промивання - у НКТ

Зворотне промивання - у затрубний простір.

Після розкриття шару перфоратор витягають на поверхню й у свердловину спускають колону НКТ Потім проводять заміну рідини глушіння на воду. Цей метод ефективний у тих свердловинах, що після деякого зниження забійного тиску починають фонтанувати.

Якщо ж фонтанування не відбувається, то можна застосувати ^и2^й метод – заміна на нафту.