4.2. Конструкция скважин

Конструкцией скважины называют сочетание нескольких колонн обсадных труб различной длины, диаметра и толщины стенок, спущенных концентрично в скважину с зацементированными заколонными пространствами на различную высоту от забоя (см. рис. 4.1).

Оператору необходимо хорошо представлять себе конструкцию всех скважин промысла, эксплуатация которых входит в его служебные обязанности. Конструкция скважины должна обеспечивать:

• достижение скважиной проектной глубины;

• осуществление запланированных методов вскрытия продуктивного пласта и способов эксплуатации скважины;

• предупреждение осложнений в процессе бурения и эксплуатации;

• возможность проведения подземного ремонта и исследовательских

работ;

• минимизацию материальных затрат на строительство скважины при сохранении оптимальных показателей надежности и производительности.

Первую колонну, спускаемую в скважину, называют направлением. Направление предохраняет от размыва промывочным раствором грунта и пород вблизи устья скважины. Спускается на глубину от нескольких метров до десятков метров.

Кондуктор – второй ряд обсадных труб – перекрывает и изолирует до глубины 400 м и более трещиноватые и кавернозные пласты, которые почти всегда встречаются в верхней части разреза скважины и осложняют бурение, если их не перекрыть. Также кондуктор перекрывает водонасыщенные пласты, содержащие питьевую воду.

Техническая или промежуточная колонна спускается и цементируется только в тех случаях, когда пласты, пройденные долотом, поглощают промывочную жидкость, обваливаются или из них поступает много жидкости или газа в скважину. Спуск и цементирование такой колонны необходимы для успешного достижения заданной глубины скважины.

Колонна обсадных труб, спущенная до забоя скважины, называется

эксплуатационной. Она предназначена для крепления и разобщения

63

продуктивных горизонтов, служит герметичным каналом, внутри которого по насосно-компрессорным трубам продукция перемещается от забоя до устья скважины.

ГОСТ 632-80 «Трубы обсадные и муфты к ним» предусматривает изготовление пяти типов стальных бесшовных труб и муфт к ним.

Стандартные размеры (условный диаметр) обсадных труб: от 114 до 508 мм. Для обсадной эксплуатационной колонны используют трубы диаметрами от 114 до 219 мм. Наиболее широко применяют трубы диаметрами 146 и 168 мм. Трубы изготавливают длиной от 9,5 до 13 м, толщиной стенки от 5,2 до 16,5 мм.

3. Конструкции забоев скважин

• практике эксплуатации скважин под забоем обычно подразумевают часть скважины в интервале вскрытия продуктивного пласта.

Под конструкцией забоя скважины принято понимать комбинацию обсадных колонн и фильтров в интервале продуктивного пласта.

Конструкция забоя должна отвечать требованиям сохранения естественной фильтрационной характеристики породы продуктивного пласта и обеспечивать:

^ устойчивость ствола скважины; ^ разобщение пропластков, насыщенных разными по составу и свойствам

флюидами;

^ возможность проведения поинтервального воздействия на породу призабойной и удаленной зон пласта;

^ возможность проведения ремонтных работ; ^ возможность возврата на пропущенные или законсервированные

продуктивные пласты;

^ длительную эксплуатацию скважины на оптимальных технологических режимах работы.

Таким образом, правильно выбранная конструкция эксплуатационного забоя скважины сможет обеспечить оптимальные условия вызова притока из пласта в скважину, потенциальные дебиты на установленном технологическом режиме эксплуатации скважины, а также технологические работы в скважине без осложнений. При конструировании забоев необходимо учитывать местоположение скважины на залежи и специфические особенности самой залежи.

Принципиально эксплуатационные забои скважин можно классифицировать следующим образом (рис. 4.4):

^ открытый забой без фильтра; ^ открытый забой с фильтром; ^ закрытый забой без фильтра; ^ закрытый забой с фильтром.

64

Рис. 4.4. Конструкции забоя скважины:

а – открытый забой без фильтра; б, в – открытый забой с фильтром; г – закрытый перфорированный забой без фильтра; д – закрытый перфорированный забой с фильтром;

1. – цементное кольцо;

2. – фильтр – незацементированная нижняя часть обсадной эксплуатацион-ной колонны с отверстиями;

3. – фильтр-хвостовик; 4 – пакер; 5 – перфорационные каналы;

6 – колонна насосно-компрессорных труб

65

Закрытый забой, в отличие от открытого, предполагает наличие против продуктивного пласта зацементированной обсадной колонны. В качестве обсадной колонны здесь может выступать хвостовик, если он зацементирован. Под фильтром здесь понимается какое-либо устройство, находящееся на забое с целью ограничения разрушения слабосцементированных пород продуктивного пласта и предотвращения выноса в скважину частичек породы пласта.

Одной из составных частей качественной подготовки скважин к эксплуатации является правильный выбор конструкции забоя для каждой конкретной скважины. На выбор конструкции забоя оказывают влияние многие факторы. Основными из них являются:

• тип, состав и степень однородности породы пласта;

• тип порового пространства породы;

• устойчивость породы к разрушению;

• величина проницаемости породы;

• наличие или отсутствие подошвенных вод или газовой шапки;

• наличие или отсутствие близко расположенных других напорных

пластов;

• технология разбуривания продуктивного пласта.

Применение открытого забоя целесообразно, если порода пласта однородная и прочная. Если порода прочная, но неоднородная, то уже следует применять закрытый забой. К прочным относятся породы, которые при эксплуатации скважин сохраняют устойчивость и не разрушаются под действием фильтрационных потоков и вертикальной составляющей горного давления. Часто на месторождениях отдельные пласты объединяются в эксплуатационные объекты. Одной сеткой скважин такие эксплуатационные объекты могут разрабатываться или раздельно, или совместно, или совместно-раздельно. Это обстоятельство также накладывает свои условия на выбор конструкции забоев скважин.

Назначение фильтров, являющихся составной частью конструкции забоев скважин, – задерживать механические частицы, предохраняя тем самым призабойную зону пласта от разрушения, обсадную колонну от смятия, скважину от капитального ремонта или даже от ликвидации.

В то же время применение фильтров может сопровождаться многими недостатками, основными из которых можно назвать следующие:

• механическое и коррозионное разрушение фильтров требует их замены. При замене требуется проведение глушения скважины и проведение спускоподъемных операций. Глушение скважин часто приводит к значительному снижению их продуктивности;

• механическое засорение и бактериологическое зарастание фильтров приводит к снижению величины притока в скважину;

66

^ некоторые фильтры осложняют проведение ряда технологических операций на скважинах (цементирование, воздействие на призабойную зону, подземный ремонт).

Некоторые виды фильтров показаны на рис. 4.5.

а б в г д е Рис. 4.5. Фильтры:

а – с круглыми отверстиями; б – со щелевыми отверстиями; в – проволочные; г – кнопочные; д – кольцевые; е – гравийные

Фильтры с круглыми отверстиями и со щелями – это трубы, имеющие на боковой поверхности соответствующие отверстия. Диаметр круглых отверстий может меняться от 1,5 до 20 мм, а ширина щелей – от 0,4 до 5 мм. В проволочных фильтрах используют стальную, никелевую или бронзовую проволоку, намотанную с определенным зазором между витками. Пробки-кнопки в кнопочных фильтрах имеют щели шириной от 0,15 до 2,5 мм. Кнопки изготавливают из стали, бронзы, пластмасс. Если на трубу с круглыми отверстиями надеть стальные кольца, то получится кольцевой фильтр. Гравийный фильтр состоит из двух труб со щелевыми отверстиями. Кольцевое пространство между ними заполнено гравием.