Основы нефтегазопромыслового дела

ная система. По мере углубления долота на забое скважины с помощью резьбового соединения бурильная колонна наращивается и процесс продолжается до запланированной глубины. При очередном износе долота происходит полное извлечение колонны бурильных труб, долото заменяется и колонна бурильных труб спускается до забоя. На рис. 5.1, 5.2 представлены конструкция скважины и схема буровой установки.

Рис. 5.1. Конструкция скважины: 1 – обсадные трубы; 2 – цементный камень; 3 – пласт; 4 – перфорация в обсадной трубе и цементном камне; Ι – направление; ΙΙ – кондуктор; ΙΙΙ – промежуточная колонна; ΙV – эксплуатационная колонна

61

elib.pstu.ru

Направление устанавливается с целью перекрытия верхних неустойчивых четвертичных отложений.

Кондуктор устанавливается с целью разобщения верхнего интервала разреза горных пород, изоляции газодинамических проявлений и пресноводных горизонтов от загрязнения, монтажа противовыбросного оборудования и подвески последующих колонн.

Эксплуатационная колонна спускается на всю длину скважины для разобщения продуктивных горизонтов и для подъема продукции на поверхность, в нагнетательных скважинах – для закачки воды в продуктивные пласты. При эксплуатации скважин внутри эксплуатационной колонны производят различные технологические операции: замена насосного оборудования, установка пакера, различные способы воздействия на призабойную зону (гидроразрыв, кислотные, тепловые обработки и т.д.).

Перед спуском эксплуатационной колонны на скважине производится комплекс геофизических работ с целями:

–выявить нефтеносные пласты;

–установить фактическую глубину их залегания;

–выявить эффективные толщины;

–предварительно оценить коллекторские свойства намеченного к испытанию интервала.

После цементирования эксплуатационной колонны и схватывания цемента проводят перфорационные работы, затем оборудуют устье скважины, устанавливают фонтанную или другую арматуру. Вызов притока нефти или газа является завершающим этапом при строительстве скважины.

В последнее время буровые предприятия сдают скважины «под ключ», т.е. в работающем состоянии. Если скважина не запускается фонтанным способом, то буровое предприятие устанавливает станок-качалку или спускает в скважину УЭЦН. Скважина сдается предприятию, эксплуатирующему нефтяное или газовое месторождение, в рабочем состоянии и с полученной продукцией.

63

elib.pstu.ru

5.2. Оборудование забоя и устья скважины

Забоем обычно называют часть скважины в интервале вскрытия продуктивного пласта. В зависимости от литологических и физических свойств продуктивных пластов выбирают конструкции забоев скважин. Забои скважин оборудуют таким образом, чтобы сохранить естественные фильтрационные характеристики породы продуктивного пласта и обеспечить:

–устойчивость ствола скважины;

–разобщение пропластков, насыщенных разными по составу и свойствам нефтью и газом;

–возможность проведения исследовательских работ в интервалах вскрытия продуктивного пласта;

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

–возможность проведения ремонтных работ;

–возможность возврата на вышележащие или нижележащие пласты;

–длительную и безопасную эксплуатацию скважины на оптимальных технологических режимах работы;

–охрану недр.

Устьевое оборудование скважин предназначено для герметизации трубного и затрубного пространства, направления добываемой жидкости в систему нефтесборного коллектора. С помощью устьевого оборудования осуществляется управление технологическими процессами и исследовательскими работами на скважине. В зависимости от давления, способа добычи продукции, количества колонн, назначения скважины выбирается соответствующая обвязка устья. Например, для газовой скважины устанавливается специальное устьевое оборудование. Конструкции устьев скважин показаны на рис. 5.3.

64

elib.pstu.ru

няются на нефтегазодобывающих предприятиях. Наиболее распространен способ перфорации, в том числе в Пермском крае, кумулятивным перфоратором. Кумулятивный перфоратор «пробивает» отверстие в обсадной колонне и цементном кольце с помощью газов сгоревшего пороха и расплавленной медной заглушки. Недостаток такого способа перфорации

гд

Рис. 5.4. Конструкция забоя скважин: 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 – нецементированная нижняя часть обсадной эксплуатационной колонны с отверстиями; 3 – фильтр – хвостовик; 4 – пакер; 5 – перфорационные каналы; 6 – насосно-ком-

прессорная труба (НКТ)

66

elib.pstu.ru

заключается в том, что из-за высокой температуры спекается порода за цементным кольцом, поэтому проникновение в продуктивный пласт небольшое (20–25 см). Более эффективным способом перфорирования колонны является способ пескоструйной перфорации, когда отверстия в колонне прорезаются смесью воды с песком, в данном варианте глубина проникновения в пласт достигает более 1 м и нет спекания породы. В зарубежной практике (Норвегия) практически у 100 % скважин эксплуатационные колонны перфорируются с помощью сверления, в этом случае глубина проникновения в пласт достигает

5–15 м.

Сотрудниками института «ПермНИПИнефть» разработан и внедрен дисковый перфоратор, который прорезает колонну

взоне продуктивного пласта в виде щелевых отверстий.

5.3.Классификация скважин

Скважины подразделяются на следующие категории: опорные, параметрические, поисковые, разведочные, эксплуатационные, нагнетательные, поглощающие и другие специальные скважины. Опорные и параметрические скважины строятся с целью изучения глубинного строения слагающих пород и уточнения перспектив нефтегазоносности. Поисковые и разведочные скважины строятся с целью открытия новых нефтяных и газовых месторождений, получения необходимых исходных данных по оценке запасов.

Основной категорией скважин на месторождении являются эксплуатационные скважины, посредством которых добываются на поверхность нефть или газ. К этой же категории относятся нагнетательные скважины, они служат для закачки в продуктивные пласты различных компонентов, чтобы поддерживать энергетическое состояние эксплуатируемых залежей. Специальные скважины бурят для сброса промысловых вод, при аварийных ситуациях, для нефте- и газохранилищ и для других целей.

67

elib.pstu.ru

5.4. Освоение нефтяных и газовых скважин

Освоение скважины – это комплекс технологических работ по вызову притока из пласта, восстановлению проницаемости породы прискважинной зоны пласта, установлению технологического режима эксплуатации скважины. К числу основных факторов, затрудняющих приток нефти к забою скважины, относятся:

–большое противодавление на забой;

–неоднородность строения продуктивного коллектора;

–засоренность фильтра;

–инфильтрация в пласт воды при некачественном промывочном растворе.

Перед вызовом притока на скважине должна быть собрана

иустановлена устьевая арматура, проведены все коммуникации и смонтированы емкости для сбора выливающейся из скважины продукции. Вызов притока нефти может осуществляться путем:

–снижения забойного дав-

УОС-2).

68

elib.pstu.ru

При применении каждого из этих способов необходимо обеспечивать постепенное снижение забойного давления, особенно в неустойчивых породах. Резкие и большие депрессии приводят к разрушению слабо сцементированных коллекторов, повреждению обсадных колонн, открытому фонтанированию и другим осложнениям. Схематическое изображение скважины перед вызовом притока показано на рис. 5.5.

6. ПРОЦЕССЫ, ПРОИСХОДЯЩИЕ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ

ЗАЛЕЖЕЙ

6.1. Условия притока жидкости (газа), силы, двигающие нефть (газ) в пласте и препятствующие ее движению

Нефтяной или газовый пласт представляет собой единую энергетическую систему, в которой влияние скважин распространяется не только на нефтегазоносную область, но и на окружающую водонапорную часть пласта. Еще недавно считалось, что влияние работающих скважин распространяется на сравнительно небольшой участок пласта, соответственно, каждая из скважин имеет ограниченную область питания. Современные исследования показывают, что гидродинамическая связь между скважинами существует по всему пласту [5]. Приток жидкости или газа к забоям скважин происходит за счет разности давления между пластом и забоем. Источниками пластовой энергии являются энергия напора краевых и подошвенных пластовых вод, энергия сжатого свободного газа и газовой шапки, энергия газа, выделяющегося из нефти при уменьшении пластового давления ниже давления насыщения, энергия упругости сжатых пород и жидкостей и энергия самой нефти за счет сил гравитации.

69

elib.pstu.ru

Наиболее эффективным является водонапорный режим, когда пласт, в котором находится нефть, выходит на дневную поверхность с отметкой выше отметки расположения нефтяной скважины (рис. 6.1).

Рис. 6.1. Расположение пласта при водонапорном режиме

Если в верхней части нефтяного пласта имеется свободный газ, то эта часть продуктивного пласта называется газовой шапкой и нефть двигается к скважине за счет расширения газа, который давит на нефтяную часть пласта.

Практически во всех нефтяных залежах в нефти растворено какое-то количество газа, в одних меньше, в других больше. При снижении давления в прискважинной зоне ниже давления насыщения (давление насыщения – это такое давление, при котором из нефти начинают выделяться первые пузырьки газа), газ проталкивает нефть к забою скважины. Такой режим называется режимом растворенного газа. Запасом энергии обладает и упругая система породы, нефти и подстилающей воды. Профессор В.Н. Щелкачев, разработавший теорию упругого расширения и перемещения жидкости в упругой пористой среде, ввел понятие «коэффициент упругоемкости залежи». Этот коэффициент показывает, какую долю объема породы составляет объем жидкости, полученной из нее в результате упругости породы и самой жидкости при снижении

70

elib.pstu.ru