Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений

3.4. Основные операции, выполняемые при обслуживании скважин

К основным операциям, выполняемым при обслуживании скважин относятся: подготовка скважин к эксплуатации; освоение скважин и вызов притока; гидродинамическое исследование скважин; управление процессом выработки запасов; управление продуктивностью скважин; ремонт скважин.

 Под закачиванием  понимают работы, выполняемые после  достижения стволом скважины  кровли продуктивного пласта  и до ввода ее в эксплуатацию, а именно: бурение в продуктивных  пластах; исследование скважин  геофизическими приборами и с помощью испытателей (опробователей) пластов; спуск и цементирование обсадной колонны; оборудование устья скважины; вскрытие пласта (перфорация) и освоение скважин.

Вызов притока – технологический процесс снижения противодавления на забое простаивающей скважины, ликвидации репрессии на пласт и создания депрессии, под действием которой начинается течение жидкости из пласта в скважину.

Освоение  скважины – комплекс технологических  и организационных мероприятий , направленных на перевод простаивающей по той или иной причине скважины в разряд действующей. Процесс освоения скважины — весьма опасная и ответственная операция. В процессе освоения в результате притока нефти и газа из пласта возможен выброс жидкости на поверхность и переход скважины на открытое фонтанирование. Поэтому перед началом освоения устанавливают герметизирующее оборудование на устье скважины.

Гидродинамическое  исследование скважин и пластов это совокупность различных мероприятий, направленных на измерение определенных параметров(давление, температура, дебит, время и др.),в работающих или остановленных скважинах и их регистрацию. К основным целям гидродинамических исследований относятся: выделение продуктивных горизонтов с их качественной и количественной характеристиками; определение параметров призабойной зоны скважины;  определение по отбираемым пробам свойств насыщающих залежь флюидов; контроль процесса выработки запасов. Различают два метода гидродинамических исследований скважин: исследование на стационарных режимах работы и исследование на нестационарном режиме. Основным методом исследования пластов является метод гидропрослушивания, сущность которого заключается в прослеживании влияния  изменения режима работы одной из скважин на характер изменения давления в других скважинах. Изменение режима работы возмущающей скважины  может быть достигнуто  остановкой ее или пуск в работу с постоянным дебитом (если скважина простаивала) или изменение забойного давления (дебита) скважины.

В процессе разработки месторождения дебиты скважин  значительно изменяются, поэтому для каждого периода разработки следует установить  рациональный способ эксплуатации. Под рациональным  способом эксплуатации следует понимать такой способ подъема жидкости  от забоя к устью скважины, когда обеспечивается  заданный отбор жидкости, максимально используется  пластовая энергия для подъема жидкости, обеспечиваются минимальные  энергетические  затраты на подъем  единицы массы жидкости, обеспечиваются нормальные условия работы установки по подъему жидкости, обеспечивается минимальная себестоимость добываемой нефти.

В промысловой практике давление на забое скважины чаще всего снижают  одним из следующих способов: 1) последовательной заменой глинистого раствора в скважине, применявшегося в процессе бурения, жидкостью меньшей плотности; 2) закачкой газа или воздуха в межтрубное пространство (между эксплуатационной колонной и насосно-компрессорными трубами) и соответствующим снижением давления столба жидкости в скважине; 3) спуском насоса в скважину и откачкой жидкости.

Бурение в  продуктивных пластах. При этом необходимо обеспечить возможно большую сохранность  естественных коллекторных свойств пласта, не допускать проникновения в пласт бурового раствора и частиц пробуренной породы, закупорки пор и в результате уменьшения проницаемости пласта.

Для такой  цели снижают противодавление на пласт и применяют высококачественные буровые растворы, имеющие минимальную водоотдачу или растворы на углеводородной основе. При благоприятных геологических условиях продуктивный пласт разбуривают с продувкой скважины воздухом или газом. В процессе проходки продуктивных пластов в разведочных скважинах используют только колонковые долота при сплошном отборе керна для изучения строения и свойств горных пород-коллекторов.

Исследование  скважин. При исследовании продуктивных пластов в разведочных скважинах, проводят полный объем геофизических работ, в том числе по определению толщины, пористости и проницаемости пластов. При исследовании добывающих скважин в процессе бурения ограничиваются изучением шлама и результатами некоторых видов геофизических исследований в целях определения угла наклона и азимута ствола скважины, а также уточнения толщины и интервалов залегания продуктивного пласта, его пористости и проницаемости. В необходимых случаях испытывают пласты в открытом стволе с помощью трубного испытательного инструмента и опробователей пластов, спускаемых на кабеле, которые обеспечивают вызов притока нефти (газа) под действием резкого перепада давлений. По результатам оценивают добывные возможности скважин и фильтрационные характеристики пласта (проницаемость, гидропроводность).

Спуск и цементирование обсадной колонны. При положительных  результатах испытаний в скважину спускают колонну обсадных труб, а  пространство между стенками скважины и обсадной колонной заполняют цементом с целью укрепления ствола, а также изоляции водоносных пластов от газоносных и нефтеносных.

Если продуктивный пласт сложен крепкими породами (известняками, доломитами), обсадную колонну спускают до кровли, оставляя открытым забой. Если же он сложен из рыхлых, осыпающихся пород, то обсадную колонну, как правило спускают ниже подошвы продуктивного пласта.

Цементирование  скважины производят с помощью специальных  агрегатов, закачивающих раствор через заливочную головку в обсадные трубы, в которых предварительно устанавливают деревянную (пластмассовую) пробку с манжетами и центральным отверстием. После закачки объема цементного раствора, необходимого для заполнения затрубного пространства, устанавливают вторую глухую пробку, после чего порция цементного раствора продавливается в заколонное пространство с помощью глинистого раствора.

Оборудование  устья скважин производится после  определения высоты подъема цементного раствора в заколонном пространстве. Обсадные трубы подвешивают на колонной головке, герметизирующей также  затрубное пространство.

Вскрытие  пласта в скважинах, на забой которых  спущена обсадная колонна или  хвостовик, не имеющий отверстий, производят с помощью специальной прострелочной аппаратуры, спускаемой на кабеле через колонную головку. Прострел отверстий в стенках обсадных труб и цементном кольце осуществляется несколькими типами перфораторов: кумулятивными, пулевыми, торпедными. На практике наиболее широко применяют кумулятивные перфораторы, позволяющие создавать каналы диаметром 16-18 мм и длиной 200-250 мм.

Освоение  скважин

Вызов притока  жидкости обусловлен перепадом давления между пластом и столбом жидкости в скважине. Это гидростатическое противодавление понижают либо путем уменьшения плотности жидкости (замены бурового раствора водой или нефтью), либо уменьшением высоты столба жидкости в скважине.

Для вызова притока путем замены бурового раствора скважину оборудуют по схеме, приведенной  ниже. На устье устанавливают специальную  арматуру, а в саму скважину, как  правило до фильтра, спускают трубы. Эти трубы и арматуру используют в дальнейшем при эксплуатации скважины.

Для замены бурового раствора на воду последнюю  с помощью насоса через открытую задвижку нагнетают в затрубное пространство.

Раствор, заполняющий  ствол скважины, оттесняется водой  и по внутренним трубам (которые в данном случае выполняют роль промывочных) поступает на поверхность и через задвижку попадает в приемный чан. Если пластовое давление достаточно велико, то скважина может начать фонтанировать еще до момента полной замены промывочного раствора на воду. Продукция ее (нефть, газ) направляется в верхнюю выкидную линию через задвижку.

Если после  замены раствора пласт себя не проявляет, то воду в стволе можно заменить нефтью или водовоздушной смесью. Схема промывки при этом несколько усложняется, но в принципе остается такой же. Во многих случаях используют компрессорный способ вызова притока, при котором промывка водой или осуществляется кратковременно (лишь для разжижения раствора), или вовсе не проводится. В затрубное пространство с помощью компрессора (обычно передвижного) нагнетают воздух или газ, который вытесняет жидкость в центральные трубы. Когда уровень жидкости в затрубном пространстве доходит до нижнего обреза (башмака) центральных труб, газ по ним прорывается на поверхность, газирует находящуюся в них жидкость, что приводит к значительному снижению ее плотности. Жидкость вместе с газом выбрасываются на поверхность, давление на забое понижается (обычно довольно резко), вследствие чего продукция из пласта начинает поступать в скважину. Компрессорный способ обычно применяют в случаях плотно сцементированных коллекторов, так как в рыхлых породах резкое снижение забойного давления может привести к разрушению и выносу их в больших количествах в скважину, что может существенно осложнить ее дальнейшую эксплуатацию. После вызова притока добывающая скважина некоторое время самоочищается от остатков буровой грязи, а затем после комплекса исследований переводится на нормальную эксплуатацию.

В нагнетательных скважинах очистка от буровой  грязи осуществляется длительным извлечением жидкости из пласта (дренированием пласта) и последующей интенсивной промывкой ствола водой. Наличие грязи в призабойной зоне пласта и стволе нагнетательной скважины может привести к закупорке пор пласта, вследствие чего скважина не будет принимать воду. После очистки ее переводят на пробное нагнетание, в процессе которого проводят цикл исследований. По завершении исследований скважину сдают в эксплуатацию.

При обслуживании наземного оборудования скважин выполняются различные виды операций, в зависимости от способа эксплуатации скважины. Рассмотрим операции выполняемые операторами по добычи нефти (д/н) на скважинах оборудованных УЭЦН и ШСНУ.

 Характеристика работ. Ведение технологического процесса при всех способах добычи нефти, газа, газового конденсата; закачки и отбора газа и обеспечение бесперебойной работы скважин, установок комплексной подготовки газа, групповых замерных установок, дожимных насосных и компрессорных станций, станций подземного хранения газа и другого нефтепромыслового оборудования и установок. Участие в работах по освоению скважин, выводу их на заданный режим; опрессовка трубопроводов, технологического оборудования под руководством оператора более высокой квалификации. Монтаж, демонтаж, техническое обслуживание и ремонт наземного промыслового оборудования, установок, механизмов и коммуникаций. Проведение профилактических работ против гидратообразований, отложений парафина, смол, солей и расчет реагентов для проведения этих работ. Измерение величин различных технологических параметров с помощью контрольно-измерительных приборов. Снятие и передача параметров работы скважины, контроль за работой средств автоматики и телемеханики. Участие в работах по исследованию скважин.

При обслуживании скважин эксплуатирующихся установками  ЭЦН в обязанности оператора д/н входит проверка исправности запорной арматуры и ее ревизия, смена штуцеров и замер перепадов давления до штуцера и после   (для установления оптимального режима работы), замена манометров и пробоотборников, отбор проб, подача заявок при неисправностях.

При обслуживании скважин эксплуатирующихся ШГН  в обязанности оператора д/н входит проверка исправности запорной арматуры и ее ревизия, замена манометров и пробоотборников, отбор проб, набивка устьевых сальников СУСГ, проверка и натяжка ремней КРП, а при необходимости их замена, проверка нормальной работы станка-качалки (СК) и ее основных узлов, а также подача заявок в ПРЦЭО при обнаружении неисправностей и несоответствий.

При опрессовке арматуры закрывается линейная задвижка и в манифольде создается избыточное давление путем закачки жидкости через насосный агрегат или продукцией скважины скважинными насосами. После чего давление удерживается определенное время и записывается опрессовка. Например 40-5-39, где 40-это давление достигнутое при опрессовке, 5-это время, которое шло удержание давления, 39-давление в конце опрессовки.

При установке  задвижек в первую очередь производиться  стравливание участка замены задвижки, либо устанавливаются заглушки на фланцевых  соединениях. После чего старую задвижку снимают предварительно расшпилев ее, а потом заменяют на новую и меняют герметизирующие прокладки.

Замена манометра  происходит в следующем порядке. Сначала закрывается вентиль под манометром, герметизирующий место установки манометра от жидкости в линии, затем гаечным ключом отворачивается старый манометр. Потом заворачивается новый манометр и затягивается ключом, затем открывается вентиль и манометр начинает показывать давление в линии. Надо подбирать манометр с учетом рабочего давления в линии. Так если на линии давление составляет 15 кгс/см², то выбираем манометр на 40 кгс/см².

Все работы по ремонту СК осуществляются бригадами  слесарей-ремонтников подрядной  организации «ПРЦЭО», которые производят ППР СК периодически, согласно разработанных  графиков. А ремонт по мере необходимости  и по заявкам НГДУ. Бригады имеют все необходимое оборудование для обслуживания СК, включая сварочные агрегаты и специальную технику ( АНРВ, и т.д.).

Существуют также комплексные бригады включающие в себя также электриков для обслуживания станций управлений (СУ) СК и электродвигателей. Пуск и остановка СК осуществляется со СУ путем переключения тумблера самозапуска и нажатия кнопок «пуск/стоп».

3.5. Подземный и капитальный ремонт скважин

Различают два вида ремонта скважин  – наземный и подземный. Наземный ремонт связан с восстановлением работоспособности оборудования, находящегося на устье скважины трубопроводов, станков-качалок, запорной арматуры, электрической аппаратуры и т.д.

Подземный ремонт включает работы, направленные на устранение неисправностей в оборудовании, спущенном в скважину, также восстановление или увеличение дебита скважины. Подземный ремонт связан с подъемом оборудования из скважины.

По сложности выполняемых операций подземный ремонт подразделяется на текущий и капитальный.

Подземный ремонт является одним из производственных процессов разработки месторождений  и в зависимости от сложности  и трудоемкости условно подразделяют на текущий и капитальный.