1232

<от диаметра долота (сужение ствола скважины или увеличение <ее диаметра). Для бурения, а также для правильной интерпре­ тации (истолкования) данных геофизических исследований скважин необходимо знать истинный диаметр скважины.

Диаметр скважины определяют с помощью к а в е р н о м е р а . В результате измерений получают кривую изменения диаметра скважины с глубиной, которая называется к а в е р н о г р а м -

м о й.

Каверномер состоит из трех или четырех'Механических щу­ пов, скользящих по стенке скважин. Движение щупов при по­ мощи соответствующего датчика преобразуется в электрические сигналы, которые передаются по кабелю на поверхность; здесь сигналы поступают на регистрирующий прибор, записывающий кавернограмму.

Имеются каверномеры нескольких типов, отличающиеся си­ стемой щупов и способом преобразования перемещения их в электрические сигналы.

По кавернограммам контролируют состояние ствола скважи­ ны при бурении, определяют объем заколонного пространства и т. д.

Диаметр скважины обычно увеличивается в глинистых поро­ дах. Это связано с набуханием глинистых частиц и их разруше­ нием. Сильное увеличение диаметра скважины происходит в каменных или калийных слоях, растворяющихся в буровом растворе, и в рыхлых песках, которые размываются в процессе бурения струей бурового раствора, а уменьшение — в прони­ цаемых песчаниках и карбонатных породах в результате отло­ жения на них глинистой корки.

МЕТОДЫ ПЕРФОРАЦИИ И ТОРПЕДИРОВАНИЯ СКВАЖИН

По окончании бурения нефтяной или газовой скважины стенки ее закрепляют обсадными трубами; в интервалах зале­ гания продуктивных (нефте-, газоносных) и водоносных'пластов •колонну цементируют. При этом обычно нефтеносные и газо­ носные пласты оказываются перекрытыми обсадными трубами и цементным кольцом и приток жидкости в такую скважину невозможен, пока не будут созданы условия для сообщения •продуктивного пласта со скважиной. Для создания возможности притока нефти и газа из пласта в обсадной колонне и окружаю­ щем ее цементном кольце против нефтеносного (газоносного) пласта создают ряд каналов (отверстий), обеспечивающих со­ общение между пластом и скважиной: по этим каналам нефть и газ поступают в скважину.

Как правило, отверстия в колонне и цементном кольце соз­

прострел, п е р ф о р а т о р а м и . Их спускают в скважину на ка­ ротажном кабеле.

Перфорацию применяют также для вскрытия заводняемых пластов в нагнетательных скважинах, при цементировании пос­ ле проведения изоляционных работ и других видов капитально­ го ремонта скважин: при установке колонн-летучек, при перехо­ де на другие горизонты, при зарезке и бурении второго ствола и т. д.

Существуют четыре способа перфорации: пулевая, торпед­ ная, кумулятивная, пескоструйная. Первые три способа осуще­ ствляются на промыслах геофизическими партиями с помощью оборудования, приборов и аппаратуры, имеющихся в их распо­ ряжении. Пескоструйная перфорация осуществляется техниче­ скими средствами и службами нефтяных промыслов.

П у л е в а я п е р ф о р а ц и я . В этом случае в скважину на электрическом кабеле спускают стреляющий аппарат, состоящий из нескольких (8—10) камор-стволов, заряженных пулями диа­ метром 12,5 мм. Каморы заряжаются взрывчатым веществом (ВВ) и детонаторами. При подаче электрического импульса пу­ ли пробивают колонну, цемент и внедряются в породу, образуя канал для движения жидкости и газа из пласта в скважину.

Пулевые перфораторы разделены на два вида: 1) с г о р и ­ з о н т а л ь н ы м и с т в о л а м и , когда длина стволов мала и ог­ раничена радиальными габаритами перфоратора; 2) с в е р т и ­ к а л ь н ы м и с т в о л а м и с отклонителями пуль на концах для придания их полету направления, близкого к перпендикулярно­ му по отношению к оси скважины.

Перфоратор с горизонтальными стволами собирается из не­ скольких секций, вдоль которых просверлены два или четыре вертикальных канала, пересекающие каморы с ВВ. Стволы ка­ мор заряжены пулями и закрыты герметизирующими проклад­ ками. Верхняя секция имеет два запальных устройства. При по­ даче по кабелю тока срабатывает первое запальное устройство, и детонация распространяется по вертикальному каналу на все каморы, пересекаемые этим каналом. В результате почти мгно­ венного сгорания ВВ давление газов в каморе достигает 2000 МПа, после чего пуля выбрасывается. Происходит почти одновременный выстрел из половины всех стволов. При необхо­ димости удвоить число прострелов, по второй жиле кабеля по­ дается второй импульс. В этом случае срабатывает вторая поло­ вина стволов от второго запального устройства. В перфораторе масса заряда ВВ одной каморы незначительна (равна 4—5 г), поэтому пробивная способность его невелика. Длина образую­ щихся перфорационных каналов составляет 65—145 мм (в за­ висимости от свойств породы и типа перфоратора), диаметр ка­ нала— 12,5 мм.

На рис. 1.11 показан пулевой перфоратор с вертикально-кри­ волинейными стволами ПВН-90.

При вертикальном расположении стволов объем камор и длина стволов больше, чем при горизонтальном. В каждой сек­ ции два ствола направлены вверх и это компенсирует реактив­

которых имеется по два горизонтальных ствола. Снаряд снаб­ жен детонатором накольного типа. При остановке снаряда про­ исходит взрыв внутреннего заряда, в результате чего происхо­ дит растрескивание окружающей породы. Масса ВВ одной ка­ меры— 27 г. Глубина каналов по результатам испытаний со­ ставляет 100—160 мм, диаметр канала — 22 мм. На 1 м длины фильтра обычно пробивают не более четырех отверстий, так как при торпедной перфорации нередки случаи разрушения обсад­ ных колонн.

К у м у л я т и в н а я п е р ф о р а ц и я осуществляется стре­ ляющими перфораторами, не имеющими пуль или снарядов. Прострел преграды достигается за счет сфокусированного взры­ ва. Такая фокусировка обусловлена конической формой поверх­ ности заряда ВВ, облицованной тонким металлическим покры­ тием (листовой медью толщиной 0,6 мм). Энергия взрыва в ви­ де тонкого пучка газов — продуктов облицовки пробивает ка­

нал. Кумулятивная струя приобретает скорость в головной час­ ти до 6—8 км/с и создает давление на преграду (0,15— 0,3) 106 МПа. При выстреле в преграде образуется узкий пер­ форационный канал глубиной до 350 мм и диаметром в средней части 8—14 мм. Размеры каналов зависят от прочности породы и типа перфоратора.

Кумулятивные перфораторы разделяются на к о р п у с н ы е и б е с к о р п у с н ы е ( л е н т о ч н ы е ) . Корпусные перфораторы после их перезаряда используются многократно. Бескорпусные— одноразового действия. Перфораторы спускают на кабеле (име­ ются малогабаритные перфораторы, спускаемые через НКТ), а также на насосно-компрессорных трубах. В последнем случае инициирование взрыва производится не электрическим импуль­ сом, а сбрасыванием в НКТ резинового шара, действующего как поршень на взрывное устройство. Масса ВВ одного кумулятив­ ного заряда (в зависимости от типа перфоратора) 25—50 г.

Применение перфораторов различных типов и конструкций зависит от плотности вскрываемых пород. В твердых породах рекомендуется применять кумулятивную перфорацию, в менее плотных и малопроницаемых породах — снарядную, в рыхлых породах и слабо сцементированных песчаниках — пулевую.

Максимальная толщина вскрываемого интервала кумулятив­ ным перфоратором достигает 30 м, торпедным— 1 м, пулевым — до 2,5 м. Это — одна из причин широкого распространения ку­ мулятивных перфораторов.

Ленточные перфораторы намного легче корпусных, однако их применение ограничено давлением и температурой на забое скважины, так как их взрывной патрон и детонирующий шнур находятся в непосредственном контакте со скважинной жид­ костью. В таких перфораторах заряды смонтированы в стек­ лянных (или из другого материала), герметичных чашках, кото­ рые размещены в отверстиях длинной стальной ленты с грузом на конце. Вся гирлянда спускается на кабеле. Обычно при зал­ пе лента полностью не разрушается, но для повторного исполь­ зования ее не применяют. Головку, груз, ленту после отстрела извлекают на поверхность вместе с кабелем. К недостаткам бескорпусных перфораторов относится невозможность контроля числа отказов, тогда как в корпусных такой контроль легко осу­ ществим при осмотре извлеченного из скважины корпуса.

Кумулятивные перфораторы наиболее распространены. Под­ бирая необходимые ВВ, можно в широких диапазонах регули­ ровать их термостойкость и чувствительность к давлению и этим самым расширить возможности перфорации в скважинах с ано­ мально высокими температурами и давлениями.

Г и д р о п е с к о с т р у й н а я п е р ф о р а ц и я основана на использовании абразивного и гидромониторного действия струи жидкости (воды, нефти) со взвешенным в ней песком, выходя­ щим под высоким давлением из узкого отверстия (сопла). Такая струя в течение нескольких минут создает в обсадной трубе, це­

ментном кольце и породе глу­

пала и чувствительного к взрыву капсюля-детонатора, и шашку взрывчатого вещества, усиливающего начальный импульс дето­ нации. Спускают ее в скважину на каротажном кабеле, жилу которого используют для приведения в действие взрывателя и всего заряда торпеды.

Торпедирование применяют для разрушения пород продук­ тивных пластов — образования в них трещин для лучшей отда­ чи нефти или газа, а также с целью обрыва или встряски при­ хваченных бурильных, обсадных и насосно-компрессорных труб, раздробления металлических предметов на забое скважины (шарошек, долот и т. д.). Иногда торпедирование применяют

с целью удаления песчаных пробок, образовавшихся в стволе скважины, очистки призабойной зоны от глинистых осадков, очистки фильтра, пробивания окна в обсадной колонне для бу­ рения нового ствола и т. д.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.В каких породах залегает нефть?

2.Что мы называем нефтяной залежью и нефтяным место­ рождением?

3.Расскажите о структурных формах нефтегазовых место­ рождений.

4.Расскажите о геологических нарушениях.

5.Что представляет собой нефть?

6. Каким путем определяют товарные качества нефти?

7.Как подразделяют нефти по содержанию смолистых ве­ ществ, парафина, серы?

8.Что такое вязкость? В каких пределах изменяется вяз­ кость нефтей?

9.Какой газ называется сухим? Жирным?

10.Какой газ называется идеальным?

11.Какое давление называют давлением насыщения пласто­ вой нефти?

12.Что такое критическое давление и критическая темпера­ тура газа?

13.Что понимают под коэффициентом водонасыщенности и нефтенасыщенности породы?

14.Какие породы называют породами-коллекторами?

15.Какие свойства пород называются коллекторскими?

16.Что такое пористость?

17.Что такое проницаемость?

18.Что такое коэффициент проницаемости и в каких едини­ цах его измеряют?

19.Что такое геологический разрез?

20.Что такое геологический профиль?

21.Что представляет собой структурная карта?

22.Что такое пластовое давление? Температура?

23.Что понимают под геотермическим градиентом и геотер­ мической ступенью?

24.Какие существуют режимы нефтегазоносных залежей?

25.Чем характеризуется водонапорный режим?

26.Каковы особенности режима растворенного газа?

27.Что такое газовый фактор?

28.Расскажите о показателе эффективности разработки неф­ тегазовой залежи.

29.Что понимают под электрическим каротажем?

30.На чем основаны радиоактивные методы каротажа?

31.Какие методы радиоактивного каротажа Вы знаете?

32.Какими методами проводят контроль качества цементи­ рования обсадной колонны?

Глава II.

ТЕХНИКА И ТЕХНОЛОГИЯ ДОБЫЧИ НЕФТИ И ГАЗА

СПОСОБЫ ДОБЫЧИ НЕФТИ И ГАЗА

Разработку нефтяных, газовых и газоконденсатных место­ рождений осуществляют при помощи скважин, пробуренных до глубины залегания продуктивного пласта.

С к в а ж и н а — вертикальная или наклонная горная выра­ ботка круглого сечения небольшого диаметра (от 75 до 350 мм) глубиной от 100—150 до 5000—6000 м и более. Элементы сква­

Скважины, бурящиеся с целью извлечения нефти, газа или воды из недр, а также с целью поиска, разведки, выявления нефте-газоносных структур и т. д. делят на следующие катего­ рии: добывающие, нагнетательные, разведочные, наблюдатель­

костей при поддержании пластовых давлений или использований иных методов искусственного воздействия на залежи, а также для хранения газа в подземных выработках, называют н а г н е ­ т а т е л ь н ы м и .

2. Р а з в е д о ч н ы е скважины бурят на новых площадях для определения нефтегазоносности того или иного месторожде­

жидкостей, по контролю за ведением процессов поддержания пластовых давлений и других методов воздействия на залежи.

Различают три основных способа добычи нефти: насосный,

Наряду с перечисленными основными средствами извлечения

жидкости на поверхность существует и ряд других, которые еще не получили широкого развития или находятся в стадии про­ мышленного освоения (гидропоршневые, погружные винтовые насосы и плунжерный лифт).

2. Фонтанная добыча — способ, при котором подъем жидко­ сти или газа на поверхность происходит под действием пласто­ вой энергии.

3. Газлифтная добыча — способ, при котором подъем жид­ кости на дневную поверхность происходит за счет пластовой энергии и энергии сжатого газа, подаваемого в скважину с по­ верхности.

ПОДГОТОВКА СКВАЖИН К ЭКСПЛУАТАЦИИ

Один из ответственных этапов в бурении — заключительный, т. е. этап подготовки скважины к эксплуатации, который вклю­ чает следующие работы: вскрытие продуктивного пласта; спуск и цементирование обсадных колонн; оборудование забоя сква­ жины; перфорацию. Рассмотрим вкратце эти работы по заканчиванию скважин.

Вскрытие пласта в процессе бурения

Для обеспечения быстрого освоения скважины и дальнейшей ее нормальной эксплуатации необходимо при вскрытии пласта в процессе бурения не допускать проникновения в пласт буро­ вого раствора, так как при этом из него выпадают утяжелители (барит, гематит, глинистые частицы и т. д.), и длительной про­ мывки на одной глубине, в результате чего на забое образуют­ ся каверны и происходит размыв пород. Это затрудняет процесс цементирования и вносит неточность в расчетную высоту подъ­ ема цементного раствора за колонной.

Плотность бурового раствора должна обеспечивать необхо­ димое противодавление на пласт, предотвращение выбросов, от­ крытого фонтанирования и других осложнений. В процессе буре­ ния обычно применяют химически обработанные буровые раст­ воры, что обеспечивает их стабильность (постоянство свойств в течение длительного времени).

Сп у с к э к с п л у а т а ц и о н н о й к о л о н н ы . После вскры­ тия продуктивного пласта и проведения каротажных работ в, скважину спускают эксплуатационную колонну, строго центри­ рованную. Для этой цели используют специальные резиновые кольца, пружинные фонари и другие приспособления. Строгое центрирование колонны обеспечивает равномерное распределе­

(одно-, двух- и трехколонные, со спуском заранее перфориро­ ванного «хвостовика», с применением различных забойных филь-