Крепление испытание и освоение нефтяных и газовых скважин

–прочность и долговечность скважины как технического сооружения;

–проходку скважины до проектной глубины;

–возможность проведения геофизических исследо-

ваний;

–достижение проектных режимов эксплуатации;

–максимально полное использование природной энергии для транспортирования нефти и газа на поверхность;

–надежную изоляцию газонефтеводоносных горизонтов;

–минимальный расход средств на разведку и разработку месторождения;

–возможность проведения ремонтных работ в скважине. На выбор конструкции скважины влияют различные

факторы: назначение скважины, проектная глубина, геологические условия бурения, профиль скважины и др.

Для проектирования конструкции скважины необходимы данные о геологической характеристике вскрываемого пласта (тип флюида, физико-механическая характеристика пород-коллекторов, пластовые давления и давления гидроразрыва горных пород, виды и интервалы возможных осложнений при бурении скважин), технологические параметры (диаметр эксплуатационной колонны и схема заканчивания скважины), профиль скважины.

На практике в глубокие скважины обычно спускают несколько обсадных колонн, которые различаются по назначению и глубине спуска (рис. 3.2):

–направление – служит для закрепления устья скважины и отвода выходящего из скважины бурового раствора

вциркуляционную систему; обычно спускается на глубину, перекрывающую четвертичные отложения на 3–5 м;

–кондуктор – устанавливается для закрепления стенок скважины в интервалах, представленных неустойчивыми породами; для предохранения водоносных горизонтов-источни-

62

ков водоснабжения от загрязнения; глубина спуска до нескольких сот метров;

–промежуточная (техническая) колонна – служит для изоляции интервалов слабосвязанных неустойчивых пород и зон поглощения промывочной жидкости; глубина спуска колонны зависит от местоположения осложненных интервалов;

–эксплуатационная колонна – образует надежный ка-

нал в скважине для извлечения пластовых флюидов или закачки агентов в пласт; глубина ее спуска определяется положением продуктивного объекта. В интервале продуктивного пласта эксплуатационную колонну перфорируют или оснащают фильтром.

Рис. 3.2. Графическое изображение конструкции скважины: а – со сплошными колоннами, цементируемыми до устья, с приведенными размерами долот, для бурения; б – с хвостовиком диаметром 219 мм, эксплуатационная колонна цементируется до глубины 2500 м; в – с хвостовиком диаметром 219 мм и двухразмерной эксплуатации-

онной колонной

63

Обсадные колонны могут быть сплошными, перекрывающими ствол скважины от достигнутого забоя до устья скважины, и потайными – для перекрытия некоторого интервала в стволе скважины. Верхний конец потайной колонны может размещаться внутри предыдущей обсадной колонны (такая колонна называется хвостовиком) или перекрывать только какую-либо зону осложнения и не иметь связи с предыдущей колонной (такая колонна называется «летучкой»).

3.3.Конструкции призабойной зоны скважин

Взависимости от назначения скважины, степени изученности района, геолого-технических условий используют несколько типов (схем) конструкций

64

использовать буровой раствор, отвечающий параметрам только этого интервала («индивидуальный» раствор). Скважина с такой конструкцией забоя считается гидравлически совершенной. В промысловой практике такая конструкция забоя широко применяется на газоконденсатных месторождениях с большим этажом газоносности.

Недостатком этой схемы является то, что при больших депрессиях на пласт при освоении скважин может происходить нарушение целостности стенок скважины, затрудняются изоляционные работы при обводнении скважин. Этот способ крепления чаще используется для вскрытия пластов, представленных карбонатными коллекторами.

На рис. 3.4 представлена конструкция призабойной части скважины, отличающейся от предыдущей лишь тем, что зона продуктивного пласта дополнительно перекрывается заранее изготовленным фильтром с круглыми или щелевидными отверстиями. Преимущества и недостатки рассматриваемой схемы те же, что и у предыдущей, за исключением повышенной требовательности к устойчивости горной породы в интервале продуктивного пласта.

Следующая схема (рис. 3.5) предусматривает бурение скважины до проектной глубины (со вскрытием

продуктивного пласта), спуск эксплуатационной колонны до кровли пласта и ее цементирование.

Для защиты интервала пласта от загрязнения цементным раствором на забой скважины намывают песчаную по-

65

душку, закачивают вязкоупругий состав (ВУС), или в верхнем интервале пласта устанавливается взрывной пакер (ВП) или стреляющий тампонажный снаряд (СТС), которые в последующем разбуриваются. Возможно манжетное цементирование. После ОЗЦ эксплуатационной колонны в интервале пласта может быть спущен фильтр для укрепления стенок скважины.

Преимуществом этой схемы является предотвращение загрязнения пласта цементным раствором, отпадает необходимость работы по разбуриванию пласта после спуска эксплуатационной колонны, что ускоряет процесс строительства скважины.

Однако при осуществлении этой схемы нет возможности использовать «индивидуальный» буровой раствор для вскрытия продуктивного пласта; остаются повышенные требования к устойчивости стенок скважины, наличию одного типа флюида.

На рис. 3.6 представлена схема, где зона продуктивного пласта перекрывается фильтром, спускаемым вместе с эксплуатационной колонной, цементирование которой осуществляется в интервале выше кровли пласта с использованием специальной манжеты и цементировочной муфты (манжетный способ цементирования) или заколонного пакера

ПДМ. Преимущества и недостатки этой схемы, в основном, те же, что и у предыдущей.

66

Эта схема конструкции наиболее проста в осуществлении, не предусматривает особых требований к устойчивости, насыщенности только одним типом флюида, облегчаются работы по изоляции водопритоков. Однако при этой схеме может происходить существенное загрязнение приствольной

68

69

Рис. 3.9. Схема выбора конструкции призабойной зоны скважины

мость ее по толщине мало меняется, а толщина непроницаемой породы между продуктивным пластом и нижележащими проницаемыми породами достаточно большая (более 10 м).

Схемы на рис. 3.9, г, д с фильтром в нижней части или без него предназначены для применения в случаях, когда:

–в верхней части залежи содержится флюид, отличный от флюида в нижней части;

–проницаемость верхней части сильно отличается от проницаемости нижней, и поэтому эксплуатация их должна осуществляться раздельно;

у кровли и близ подошвы настолько разные, что разбурить продуктивный горизонт на всю толщину без изменения плотности бурового раствора нельзя.

На рис 3.9, е приведена конструкция с закрытым забоем – продуктивные пласты перекрыты сплошной колонной или хвостовиком с последующим цементированием скважины и вторичным вскрытием пласта перфорацией. Этот способ крепления призабойной части ствола скважины является самым распространенным.

В случае необходимости перекрытия пласта на всю толщину при возможности выноса в ствол скважины песка применяют конструкцию по схеме, показанной на рис. 3.9, ж, в которой предусмотрены дополнительные забойные фильтры.

Конструкция, показанная на рис. 3.9, з, также предотвращает вынос песка за счет закрепления призабойной зоны проницаемым тампонажным материалом (в затрубном пространстве обсадной колонны).

На месторождениях, в процессе разработки которых пластовые давления существенно уменьшаются, происходит увеличение вертикальных напряжений сжатия в эксплуатируемой залежи и обусловленные этим уменьшение толщины

70