ЛЕКЦИЯ *8 

Вопросы. Вскрытие и освоение нефтяного пласта. Пулевая перфорация. Торпедная перфорация. . Кумулятивная перфорация. . Гидропескоструйная перфорация. Сверлящая перфорация. Освоение скважин. Замена в стволе скважины жидкости большой плотности на жидкость меньшей плотности. Снижение давления на пласт компрессором. Свабирование. 
 

   Бурение скважины заканчивается вскрытием продуктивного пласта, т.е. сообщением этого пласта со скважиной. Этот этап является весьма ответственным по следующим причинам:

   - нефтегазовая смесь в пласте находится под большим давлением, величина которого может быть заранее неизвестной. При давлении, превышающем давление столба жидкости, заполняющей скважину, может произойти выброс жидкости из ствола скважины и возникнет открытое фонтанирование;

   - попадание промывочной жидкости (в большинстве случаев это глинистый раствор) в продуктивный пласт забивает его каналы, ухудшая приток углеводородов в скважину.

   Избежать  фонтанных выбросов можно, предусмотрев установку на устье специальных устройств, перекрывающих ствол скважины - превенторов или применив промывочную жидкость высокой плотности.

    Предотвращение  проникновения раствора в продуктивный пласт добиваются путем введения в раствор различных компонентов, по свойствам близким к пластовой жидкости, например, эмульсий на нефтяной основе. Поскольку после вскрытия нефтяного пласта бурением в скважину спускают обсадную колонну и цементируют ее, тем самым перекрывая и нефтяной пласт, возникает необходимость в повторном вскрытии пласта.

   Этого достигают посредством прострела колонны в интервале пласта, специальными перфораторами, имеющими заряды на пороховой основе. Они спускаются в скважину на кабель-канате геофизической службой.

   В настоящее время освоены и  применяют несколько методов перфорации скважин. 
 

. Пулевая перфорация

    Пулевая перфорация скважин заключается - в  спуске в скважину на кабель-канате специальных устройств - перфораторов (рис.8.1.), в корпус которых встроены пороховые заряды с пулями. Получая электрический импульс с поверхности, заряды взрываются, сообщая пулям высокую скорость и большую пробивную силу. Она вызывает разрушение металла колонны и цементного кольца. Количество отверстий в колонне и их расположение по толщине пласта заранее рассчитывается, поэтому иногда спускают гирлянду перфораторов. Давление горящих газов в стволе-каморе может достигать 0,6...0,8 тыс. МПа, что обеспечивает получение перфорационных отверстий диаметром до 20 мм и длиной 145...350 мм.

   Пули  изготавливаются из легированной стали  и для уменьшения трения при движении по каморе покрываются медью или свинцом. Применяют перфораторы типов ПБ-2, ПВН-90.

Торпедная перфорация

    Торпедная перфорация по принципу осуществления аналогична пулевой, только увеличен вес заряда с 4...5 г. до 27 г. и в перфораторе - применены горизонтальные стволы. Диаметр отверстий - 22 мм, глубина - 100...160 мм, на 1 м толщины пласта выполняется до четырех отверстий. 

. Кумулятивная перфорация

      Кумулятивная  перфорация (рис. 8.2) - образование отверстий за счет направ-ленного движения струи раскаленных газов, вырывающихся из перфоратора со скоростью 6...8 км/с с давлением 0,15...0,3 млн.МПа. При этом образуется канал глубиной до 350 мм и диаметром 8...14 мм. Максимальная толщина пласта, вскрываемая кумулятивным перфоратором за один спуск до 30 м, торпедным - до 1 м, пулевым до 2,5 м. Количество порохового заряда - до 50 г. Все данные приведены по результатам испытаний на стенде. 

. Гидропескоструйная перфорация 

   Гидропескоструйная  перфорация - образование отверстий в колонне за счет абразивного воздействия песчано-жидкостной смеси, вырывающейся со скоростью до 300 м/с из калиброванных сопел с давлением 15...30 МПа.

   Разработанный во ВНИИ и освоенный серийно под  шифром АП-6М, пескоструйный аппарат (рис.8.3) хорошо зарекомендовал себя: глубина получаемых им каналов грушевидной формы может достигать 1,5 м.

      В настоящее время используется три  типа абразивоустойчивых насадок к гидропескоструйному перфоратору – 3,0; 4,5; 6,0 мм

 Трехмиллиметровые насадки применяют при вырезке  прихваченных труб в обсаженной скважине ( у них минимальная глубина резанья). Насадки диаметром 4,5 мм используются для перфорации и ряда работ при обработке ПЗП. Насадки диаметром 6,0 мм используются при обработка имеющих ограничения по давлению, а также когда необходимо осуществить вскрытие пласта на максимально большую глубину. Для указанных целей используются перфораторы типа АП-6М100 и АП-6М80 (последние цифры обозначают диаметр перфоратора).

Сверлящая перфорация

   Сверлящий перфоратор - устройство для образования фильтра посредством сверления отверстий. Для этой цели применяют разработанный во ВНИИГИСе (г.Октябрьский) сверлящий керноотборник, электропривод которого связан с алмазным сверлом. Максимальное радиальное перемещение сверла составляет 60 мм, что обеспечивает по результатам практики прохождения обсадной колонны, цементного кольца и вход в пласт на глубину не более 20 мм.

   Перфорация  получила название "щадящей", так как исключает повреждение колонны и цементного кольца, которые неминуемы при взрывных методах. Сверлящая перфорация обладает высокой точностью образования фильтра в требуемом интервале. 
 
 
 
 

Освоение  скважин 

   Освоением нефтяных или газовых скважин с называется комплекс работ, проводимых после бурения, с целью вызова притока нефти или из пласта в скважину.

   Дело  в том, что в процессе вскрытия, как говорилось ранее, возможно попадание в пласт бурового раствора, воды, что засоряет поры пласта, оттесняет от скважины углеводороды. Поэтому не всегда возможен самопроизвольный приток нефти или газа в скважину. В таких случаях прибегают к искусственному вызову притока, заключающемуся в проведении специальных работ. 

Замена  в стволе скважины жидкости большой плотности на жидкость меньшей плотности

   Такой метод широко применяется и основан на известном факте: столб жидкости, имеющей большую плотность, оказывает на пласт и большее противодавление. Стремление снизить противодавление  за счет вытеснения из ствола скважины, например, глинистого раствора плотностью Qг = 2000 кг/куб. м пресной  водой плотностью Qв = 1000 кг/м³.

   Способ  прост, экономичен и эффективен при  слабой засоренности пласта (рис.8.4).

Снижение  давления на пласт  компрессором

   

   Если  замещение глинистого раствора водой  не приносит результатов, прибегают к дальнейшему уменьшению плотности:| в ствол скважины подают сжатый воздух компрессором. При этом удается оттеснить столб жидкости до башмака насосно-компрессорных труб, уменьшив, таким образом, противодавление на пласт до значительных величин - 600 м (рис. 8.5).

   

Рис.8.5. Освоение скважины компрессированием.

   В некоторых  случаях может оказаться эффективным метод периодической подачи воздуха компрессором и жидкости насосным агрегатом, создавая последовательные воздушные порции. Количество таких порций газа может быть несколько, и они, расширяясь, выбрасывают жидкость из ствола. С целью повышения эффективности вытеснения по длине колонны насосно-компрессорных труб устанавливают пусковые клапаны-отверстия, через которые сжатый воздух поступает внутрь НКТ сразу же при входе в скважину и начинает "работать", т.е. поднимать жидкость и в затрубном пространстве, и в НКТ.

Свабирование

    Метод заключается  в спуске в НКТ специального поршня-сваба, снабженного обратным клапаном (рис 8.6). Перемещаясь вниз, поршень пропускает через себя жидкость, при подъеме вверх - клапан закрывается, и весь столб жидкости, оказавшийся над ним, вынужден подниматься вместе с поршнем, а затем и выбрасываться из скважины. Поскольку столб поднимаемой жидкости может быть большим (до 1000 м), снижение давления на пласт может оказаться значительным. Так, если скважина до устья заполнена жидкостью, а сваб может быть спущен на глубину 1000 м, то уменьшение давления произойдет на величину уменьшения столба жидкости в затрубном пространстве, откуда часть жидкости перетечет из НКТ.

   Процесс свабирования может быть повторен многократно, что позволяет снизить давление на пласт на очень большую величину.

Имплозия

   Если  в скважину опустить сосуд, заполненный  воздухом под давлением, затем мгновенно сообщить. Этот сосуд со стволом  скважины, то освободившийся воздух будет перемещаться из зоны высокого давления в зону низкого, увлекая за собой жидкость и создавая, таким образом, пониженное давление на пласт.

   Подобный  эффект может быть вызван, если в  скважину спустить  предварительно опорожненные от жидкости насосно-компрессорные трубы и мгновенно перепустить в них скважинную жидкость. При этом противодавление на пласт уменьшится и увеличится приток жидкости из пласта

   Вызов притока сопровождается выносом  из пласта принесенных туда механических примесей, т.е. очисткой пласта.