Освоение и испытание продуктивных горизонтов (пластов)

Вскрытие продуктивных горизонтов

Для вскрытия продуктивных горизонтов (пластов) в целях их эксплуатации или опробования в эксплуатационной колонне и цементном кольце пробивают отверстия при помощи пулевой или беспулевой перфорации. Перфораторы, соединенные в гир­лянды, спускают в скважину на каротажном кабеле. В камеры пер­форатора закладывают заряд пороха и запал. При подаче тока по кабелю с поверхности порох воспламеняется, и пуля с большой скоростью выталкивается из ствола перфоратора. За один спуск и подъем перфоратор простреливает 6... 12 отверстий пулями диа­метром 11,0... 11,5 мм. Эффективность перфорации пулевым пер­форатором часто бывает, недостаточна в связи с быстрой потерей энергии пулями при ударе о трубы.

Большой пробивной способностью, обеспечивающей лучшее вскрытие пласта, обладают торпедные перфораторы Ю.А.Колодяжного. Они отличаются от пулевых перфораторов тем, что ко­лонна простреливается снарядами большего диаметра и замедлен­ного действия. Снаряд, войдя в пласт, разрывается и создает до­полнительные трещины. Торпедный перфоратор дает хорошие ре­зультаты при вскрытии плотных пород (известняков, песчаников), заглинизированных в процессе бурения или зацементированных при ремонтных работах, а также при простреле скважин многоколонной конструкции.

Широкое распространение получила беспулевая перфорация. В этом случае отверстия в колонне создается не пулями, а фокуси­рованными струями газов, которые возникают при взрыве куму­лятивных зарядов. Сущность кумулятивного эффекта заключается в том, что при взрыве заряда, обладающего выемкой, симмет­ричной относительно направления распространения взрывной волны, происходит направленное истечение продуктов взрыва. С появлением беспулевых перфораторов стало возможным созда­вать отверстия без повреждения колонны и цементного кольца. Кроме того, беспулевая перфорация обеспечивает надежное вскры­тие пласта и улучшение проницаемости за счет образования более глубоких каналов, чем при пулевой перфорации.

Применяются корпусные и бескорпусные кумулятивные пер­фораторы. Как правило, используются полностью разрушающиеся бескорпусные перфораторы, т. е. однократного действия. Перфора­торы кумулятивные корпусные выпускаются различных диамет­ров, в том числе и для спуска через насосно-компрессорные тру­бы (НКТ).

При простреле отверстий в колонне на устье устанавливают специальную задвижку, позволяющую закрыть скважину в случае проявления горизонта (пласта) после прострела. В процессе прострелочных работ скважина должна быть заполнена буровым ра­створом для создания противодавления на пласт.

В каждом отдельном случае геологической службой в зависи­мости от коллекторских свойств пласта, конструкции скважины, температуры и давления в интервале перфорации устанавливает­ся плотность прострела (число отверстий на один погонный метр) и тип перфоратора. Для улучшения связи скважины с продуктив­ным горизонтом (пластом) может применяться гидропескоструй­ный метод вскрытия пласта. В скважину на колонне насосно-компрессорных труб спускают струйный аппарат, состоящий из корпуса и сопел. При нагнетании в трубы под большим давлением жидкости с песком она выходит из сопел с большой скоростью, и песок разрушает колонну, цементное кольцо и породу. Гидропескоструй­ная перфорация имеет следующие преимущества перед другими ме­тодами: отверстия в колонне и цементе не имеют трещин; есть воз­можность регулировать диаметр и глубину отверстий; можно со­здать горизонтальные и вертикальные надрезы. К недостаткам этого вида перфорации относятся большая стоимость и потребность в гро­моздком наземном оборудовании.

Освоение и испытание продуктивных горизонтов (пластов)

Последнее мероприятие перед сдачей скважины в эксплуата­цию — вызов притока жидкости из горизонта (пласта). Приток жидкости в скважину возможен только в том случае, когда давле­ние на забой в скважине меньше пластового давления. Поэтому все работы по освоению скважин заключаются в понижении давления на забой и очистке забоя от грязи, бурового раствора и песка. Эти работы осуществляются различными способами в зависимости от характеристик горизонта (пласта), величины пластового давления, количества газа, содержащегося в нефти, и технической оснащен­ности.

Для каждой скважины, подлежащей испытанию, составляется план с учетом технологических регламентов на эти работы. В плане должны быть указаны: число объектов испытания, их геолого-гео­физические характеристики, интервалы и плотность перфорации, тип перфоратора, порядок вызова притока в зависимости от коллекторских свойств горизонтов (пластов) конструкции скважин, пластовое давление и температура, допустимый предел снижения давления в эксплуатационной колонне, схемы оборудования лиф­та и устья, данные об объемах и методах исследования. План утвер­ждается главными инженером и геологом объединения, треста, управления геологии.

На газовых, газоконденсатных, скважинах с АВПД план по испытанию или опробованию пластов должен согласовываться с военизированной службой по предупреждению возникновения и ликвидации открытых газовых и нефтяных фонтанов. Испытание или опробование пластов должно производиться при наличии акта о готовности скважины к выполнению этих работ.

Вызов притока и очистка забоя при освоении фонтанных сква­жин производятся промывкой скважины, нагнетанием в скважи­ну сжатого воздуха (или газа), свабированием или комбинацией этих способов. При промывке глинистый раствор, находящийся в скважине, заменяется водой или нефтью. Благодаря этому давле­ние на забой уменьшается, а также происходит очистка его от глинистой корки и грязи. Промывку осуществляют при собранной арматуре на устье скважины, со спущенными в нее до фильтра насосно-компрессорными трубами. Эти трубы после промывки остаются в скважине для эксплуатационных целей.

Часто скважины осваиваются при помощи сжатого воздуха (или газа). При этом в межтрубное пространство (между эксплуатаци­онной колонной и насосно-компрессорными трубами) компрес­сором нагнетается сжатый воздух (или газ), вытесняющий жид­кость в насосно-компрессорные трубы. Жидкость в трубах газируется, плотность ее уменьшается, уровень смеси газа и жидкости повышается до выхода и наступает выброс. При дальнейшем нагнетании газа или воздуха в межтрубное пространство плотность жидкости в трубах еще больше уменьшается, что влечет за собой снижение давления на забой и поступление нефти из пласта в скважину. Главный недостаток этого способа освоения скважины — боль­шое и быстрое снижение уровня жидкости в скважине, вызыва­ющее усиленный приток жидкости из пласта, что ведет к образова­нию мощных песчаных пробок, прихвату насосно-компрессорных труб и т. д.

Освоение скважин, вскрывших пласт с низким давлением, на­чинают с промывки забоя водным раствором специальных хими­ческих реагентов или нефтью. Затем приступают к возбуждению пласта тартанием при помощи желонки. Это длинное узкое ведро с клапаном в днище, которое спускают в скважину на стальном канате. Многократным спуском желонки скважину очищают от грязи, столб жидкости в ней постепенно замещается нефтью, по­ступающей из пласта.

После выполнения предприятием, ведущим бурение, плана работ по испытанию эксплуатационной скважины на приток, скважина передается промыслу для эксплуатации или проведе­ния дополнительных работ по ее освоению. Передача оформля­ется соответствующим актом.

При бурении разведочных скважин предприятие, ведущее бурение, производит испытание всех горизонтов (пластов. Испытание произво­дится снизу вверх. При этом рекоменду­ются следующие методы воздействия на призабойную зону пласта:

• гидроструйная перфорация;
• метод переменных давлений для устойчивых коллекторов всех типов;

· кислотная обработка для коллекторов, представленных карбо­натными породами, а также песчаниками с большим содержани­ем карбонатного цемента;

· термокислотная обработка для коллекторов, представленных доломитами, доломитизированными известняками или песчани­ками с карбонатным цементом, когда обычная кислотная обра­ботка недостаточно эффективна;

• гидравлический разрыв для устойчивых коллекторов всех типов или гидрокислотный разрыв для коллекторов, представленных карбонатными и карбонизированными породами.

После испытания каждого объекта производится исследование скважины для определения параметров горизонта (пласта) и его гидродинамической характеристики. По окончанию исследований ставят цементный мост и переходят к следующему объекту.

Если из разведочной скважины после проведенных работ по­лучен промышленный приток нефти или газа, скважину переда­ют для дальнейшей эксплуатации. В том же случае, если после всех проведенных работ все испытываемые объекты окажутся «сухими», т.е. из них не будут получены промышленные притоки нефти или газа, скважина ликвидируется по геологическим причи­нам. Факт ликвидации разведочной скважины после спуска в нее эксплуатационной колонны свидетельствует о некачественном ис­пытании скважины в процессе бурения с помощью испытателей пластов.

При передаче скважины из бурения в испытание должен со­ставляться акт, который подписывается руководством буровой организации, буровым мастером и представителями организации по испытанию скважины.

Не подлежат передаче в испытание следующие скважины:

• с негерметичной колонной;
• цементным стаканом в колонне больше, чем предусмотрено проектом;
• негерметичной обвязкой устья;
• при отсутствии цемента за колонной против испытываемых пластов;
• аварийном состоянии.

Работы по испытанию первого объекта в законченных бурени­ем разведочных скважинах должны производиться с помощью бу­ровой установки силами буровой бригады; испытание всех осталь­ных объектов — специализированными подразделениями. При длительном простое или консервации газовых скважин, находящихся в испытании, во избежание возникновения давле­ния на устье над зоной перфорации необходимо установить це­ментный мост. Важнейшим условием безопасности работ при освоении и ис­пытании скважины является поддержание на буровой установке и вокруг нее надлежащего порядка и чистоты, хорошая освещен­ность всех рабочих мест и территории, систематический контроль. За исправностью всего механического и энергетического оборудо­вания и своевременное устранение недостатков. На буровой уста­новке и поблизости от нее должен находиться предусмотренный табелем комплект пожарных инструментов и огнетушителей. Во избежание пожаров и взрывов при освоении и испытании сква­жины не разрешается курить, использовать электромоторы, дви­гатели и другое оборудование, при работе которого возникают искры, а также не должно быть источников открытого огня.

Окружающая среда (атмосфера, почва, источники питьевых вод) может быть загрязнена в результате выброса из скважины при фонтанировании или перетока через неизолированное заколонное пространство пластовых флюидов, содержащих углеводороды, соли натрия, кальция и других элементов, а также в ре­зультате выбрасывания бурового раствора, который остался по окончании бурения, или небрежного обращения с радиоактив­ными изотопами, иногда используемыми для контроля качества разобщения пластов.

Одним из основных мероприятий, направленных на предотвра­щение загрязнения окружающей среды, является сооружение на расстоянии 100...200 м от скважины с подветренной стороны до начала вскрытия продуктивных горизонтов (пластов) большого земляного амбара для сбора пластовой жидкости, выбрасываемой из скважины при опробовании, освоении, испытании скважины и при управляемом фонтанировании. Все углеводороды, оказав­шиеся на территории вокруг скважины, по окончании работ дол­жны быть собраны и утилизированы либо сожжены, если утилиза­ция невозможна. Оставшийся буровой раствор следует транспор­тировать на другую буровую установку для использования или захоронить в специально отведенном месте, при необходимости предварительно нейтрализовав вредные химические реагенты. Тер­ритория вокруг законченной скважины должна быть рекульти­вирована и возвращена для сельскохозяйственного (или иного) использования. Небольшая площадка вокруг эксплуатационной скважины в соответствии с действующими нормами должна быть ограждена земляным валом и благоустроена.