Первичное вскрытие пласта – это процесс вхождения ствола скважины в продуктивный пласт.
Вторичное вскрытие пласта (перфорация) – это комплекс мероприятий, направленных на увеличение гидродинамической связи системы «продуктивный пласт - скважина».
Освоение скважин – заключительный этап в цикле их строительства, который включает оборудование колонн и перфорацию, вызов притока, воздействие на призабойную зону пласта. Освоение ГС следует производить поинтервально, начиная с «хвоста» скважины.
При первичном вскрытии продуктивного пласта горизонтальным стволом скважины мы получаем большую площадь дренирования, вследствие чего возникает опасность проникновения больших объемов бурового раствора в ПЗП. Эта опасность многократно увеличивается при проводке горизонтальных стволов на пласты с невысоким пластовым давлением (ниже гидростатического), что имело место при проводке скважин на Михайловском, Узыбашевском и других месторождениях Башкирии. При СПО создается эффект свабирования (поршневания). При этом кольматируется ПЗП и возникают проблемы с естественными фазовыми свойствами коллекторов в призабойной зоне.
Существует несколько способов освоения ГС. Рассмотрим особенности этих способов, их преимущества и недостатки.
1. Открытый ствол. Он широко применяется в устойчивых породах и требует меньших затрат, так как не требует цементирования и перфорирования в горизонтальной части ствола скважины, а при освоении требует лишь удалить из скважины буровой раствор и выбуренную породу. Недостатком способа являются: возможность перетоков, а также их негативные последствия, опасность обрушения ствола, невозможность или большие затраты на ремонт при изоляции или проработке отдельных участков ствола.
2. Спуск хвостовика с заранее созданными круглыми или щелевидными отверстиями. В данном случае хвостовик обеспечивает канал в горизонтальном стволе при обваливании стенок скважины. Кроме того, фильтры должны иметь достаточную пропускную способность и прочность, ограничивать до минимума поступление из пласта в скважину песка и частиц породы, осложняющих эксплуатацию скважины. По конструкции и технологии изготовления фильтры делят на четыре группы:
- трубные фильтры, среди которых по конструктивным особенностям выделяют простые, сложные и металлокерамические;
- гравийные фильтры, изготовленные на поверхности и в скважине;
- фильтры созданные путем крепления призабойной зоны (песка) цементно-песчаным или цементным раствором, смолой, пластмассой и др;
- фильтры созданные перфорацией – образованием каналов в обсадной трубе, цементном камне и породе.
Они обеспечивают разобщение пластов и пропластков, позволяют поэтапно вырабатывать пласты и пропластки, проводить изоляцию обводнившихся пропластков, обеспечивают в основном целостность цементного камня.
3. Установка затрубных пакеров (например, пакер гидравлический Ур-ПГ1 предназначенный для герметичного разобщения затрубного пространства в скважине от пласта-коллектора и внутренней полости лифтовой колонны с целью защиты эксплуатационной колонны от воздействия добываемой среды), расширяющихся при заполнении их внутренних полостей флюидами или цементным раствором. Метод используется при необходимости изоляции отдельных зон, например водопроявляющих участков, в горизонтальном стволе. Широко используется в зарубежной практике.
4. Обсаженный ствол с цементированием обсадной колонны или хвостовика применяется, если пласт сложен неустойчивыми породами, а при эксплуатации планируется обработка призабойной зоны плата. Недостатком способа является снижение гидродинамического совершенства скважин. Преимущество способа в том, что он позволяет производить поинтервально изоляционные и интенсифицирующие операции, регулировать добычу, использовать модифицированную технику, разработанную для вертикальных скважин. При заканчивании скважин обсаженным стволом с цементированием обсадных труб вторичное вскрытие продуктивного пласта возможно производить гидроабразивным, кумулятивным или бесперфораторным способом.
Перфорация – процесс образования каналов (отверстий, щелей) в обсадной колонне, цементном камне и породе пласта для создания и улучшения гидродинамической связи скважины с пластом. Перфораторы на кабеле не могут использоваться при зенитных углах свыше 65 °, поэтому для перфорирования горизонтальных скважин используется спуск перфоратора на колоннах бурильных труб или НКТ. Для определения необходимого места установки перфоратора используется гамма-каротаж (возможно на гибкой колонне) и метка общей глубины. Перфораторы на кабеле обычно используются для простреливания горизонтальных скважин с использованием стреляющих головок, приводимых в действие давлением или перепадом давления. Перфораторы также можно спускать на гибкой колонне. Пропущенная через гибкую колонну проводная линия связи используется в комплексе с локатором муфт обсадной колонны для установки перфоратора на положенном месте и приведения его в действие.
Те же методы выбора плотности перфорации, размеров перфораторов и т.п., которые применяются в ВС и ННС, применимы и в ГС. Однако используются меньшие плотности перфорации и оставляются большие зазоры между перфорационными отверстиями для установки мостов, пробок и других изоляционных устройств.
Перфорирование при депрессии производится там, где давление в скважине установлено ниже пластового давления. Этот перепад используется для очистки перфорационных отверстий от обломков породы. Значительные депрессии необходимы при малой проницаемости продуктивных пластов. По мере снижения проницаемости пласта требуется повышение депрессии [6].
Более перспективным и целесообразным представляется возможность применения бесперфораторного (химического) способа вторичного вскрытия, основанного на растворении в кислоте магниевые заглушек, вмонтированных в отверстия обсадной колонны. По сравнению с кумулятивной перфорацией этот метод не оказывает ударной воздействия на обсадную колонну и цементный камень, что позволяет сохранить разобщенность пластов. Основной недостаток – образование отверстий только в обсадной колонне и отсутствие каналов в цементе и зоне скважин, но он легко преодолим созданием кислотно-растворимых цементов. Опыты показали, что в кислотно-растворимых цементах создаются надежные каналы для фильтрации флюидов.
В силу неоднородности пластов, при обычном освоении начинает «работать» только высокопродуктивная часть ствола. В соответствии с законами гидродинамики в первую очередь осваиваются пропластки в начальной части горизонтального ствола. Поэтому охват пласта дренированием значительно снижается и, следовательно, снижается эффективность горизонтальной скважины. Поэтому требуется поинтервальное освоение скважин, начиная с «конца» скважины. Только в этом случае можно получить требуемую геометрию фильтрационных потоков и эффективность горизонтальной скважины будет максимальной.