Технология вторичного вскрытия продуктивного пласта

      Решение этих вопросов потребовало разработать  специальные жидкости и промывочные агенты, а также методы вскрытия пластов без избыточного давления на призабойную зону, основным признаком которых является возможность регулирования давления на забой в определенных пределах, не превышающих пластового давления.

      Регулирование гидростатического давления на забой скважины может быть достигнуто изменением плотности бурового раствора. Однако плотность буровых растворов может изменяться только в определенных пределах. Поэтому в ряде случаев для вскрытия пластов применяют методы бурения, обеспечивающие сохранение давления на забое скважины либо равным пластовому, либо меньше его (бурение при сбалансированном давлении и бурение с депрессией на пласт).

За последнее  время при вскрытии высоконапорных пластов с низкой проницаемостью за рубежом применяют метод бурения под низким давлением. Сущность указанного метода заключается в том, что для промывки забоя подбирается буровой раствор такой плотности, чтобы суммарное давление его на забой было меньше пластового. В этом случае вскрытие пласта сопровождается притоком пластовой жидкости в скважину. Однако реализация этих условий вскрытия пластов возможна только при наличии надежного устьевого оборудования, способного герметизировать устье скважины при бурении в продуктивном пласте и выдерживать возникающие перепады давления между стволом скважины и поверхностью земли (имеются в виду системы стационарных и вращающихся превенторов), Зарубежный опыт показал, что применение этого метода позволяет получить положительные результаты. Бурение в продуктивных горизонтах, в которых пластовое давление ниже гидростатического давления жидкости, заполняющей скважину, сопровождается частичными поглощениями бурового раствора, а в сильнодренированных пластах могут быть полные поглощения бурового раствора.

      Применение  в этих случаях обычных методов  бурения приводит к значительным снижениям проницаемости пласта, так как вскрытие пласта происходит при больших перепадах давления между скважиной и призабойной  зоной.

      Наиболее  рациональными для вскрытия продуктивных горизонтов с низкими пластовыми давлениями являются методы бурения без избыточного давления.

      Бурение по традиционной технологии с противодавлением (репрессией) на продуктивный пласт, как  показано выше, сопряжено с частыми  осложнениями в виде поглощений бурового раствора и прихватами бурильного инструмента. Основными же негативными последствиями первичного и вторичного (перфорация) вскрытия на репрессии на продуктивный пласт является ухудшение первоначальных коллекторских свойств продуктивного пласта, и, как следствие, существенное снижение его потенциального дебита; продолжительные затраты времени на освоение скважины; низкий коэффициент нефтеотдачи пластов.

Особенно  отрицательное влияние вскрытия продуктивного пласта в цикле  заканчивания скважины на репрессии сказывается на месторождениях с низкими пластовыми давлениями (ниже гидростатических), в том числе, на истощенных месторождениях, в коллекторах с низкой проницаемостью, на месторождениях с трудно извлекаемой нефтью. 

      Мировой опыт строительства скважин однозначно указывает направление, при котором возможно достижение максимального успеха – это вскрытие продуктивных пластов на депрессии, то есть при давлении ниже пластового. Широкое внедрение этой технологии в зарубежных странах с развитой нефтегазовой промышленностью показали перспективность и обозначили ряд ее существенных преимуществ перед прежней технологией:

    -значительное  повышение продуктивности нефтяных  пластов; 

    -сокращение  затрат и времени на освоение  скважин; 

    -повышение  коэффициента извлечения продукции пластов;

    -повышение  скорости проходки и ресурса  породоразрушающего инструмента; 

    -предотвращение  поглощений бурового раствора;

    -снижение  вероятности прихватов бурильного  инструмента. 

      Технология  бурения скважин на депрессии  нашло развитие в ЛУКойл-Бурение-Пермь, которое в России является лидером по объему внедрения (более 70 скважин). Создание депрессии (снижения давления) на продуктивный пласт осуществляется за счет промывки скважины в процессе бурения газированной нефтью, то есть самой легкой пластовой жидкостью, которая, к тому же, не может испортить продуктивный пласт. В отличие от промывки буровыми растворами на водной основе, когда значительные количества фильтрата проникают в пористую среду и навсегда там остаются.

      Суть  этой технологии заключается в том, что при бурении на депрессии, в процессе всего времени бурения участка ствола в продуктивном горизонте, давление в скважине постоянно поддерживается ниже давления в пласте. Таким образом исключается загрязнение пласта частицами выбуренной породы. В пласт не проникает никакая жидкая фаза промывочной жидкости, а наоборот, идет регулируемый приток в скважину пластовых флюидов. За счет этого технология позволяет в максимальной степени сохранить коллекторские свойства продуктивного горизонта.

      Газирование нефти осуществляется компрессором, оснащенным специальным устройством, снижающим содержание кислорода  в газовой смеси. Снижение содержания кислорода в газовой смеси  необходимо для предотвращения образования  взрывоопасной смеси с парами углеводородов нефти. Объем подаваемого азота регулируется с целью поддержания необходимой плотности газонасыщенной нефти, используемой в качестве промывочной жидкости. Окончательный режим работы определяется показаниями глубинных манометров. По этим показаниям выбирается оптимальный режим аэрации (газирования), при котором соотношение фаз азота и нефти в газированной нефти обеспечивал бы благоприятный режим создания депрессии на продуктивный пласт при вскрытии.

      Эта технология и обеспечивает нужную депрессию, которая сохраняется в течение всего времени бурения продуктивного горизонта скважины. При этом, как указывалось выше, обеспечивается регулируемый приток пластовых жидкостей из вскрываемого продуктивного пласта. Очень важно, чтобы оборудование устья скважины исключало неуправляемое нефтегазопроявление в процессе бурения, сделать его контролируемым, исключить любую возможность неуправляемого роста давления и фонтанирования скважины. Система для бурения на депрессии, в отличие от классической циркуляционной, должна быть абсолютно герметичной. Обеспечивается полная изоляция затрубного пространства устья скважины системой превенторов и герметизатором фирмы Шаффер. Для бурения горизонтальных скважин требуется использовать верхний привод, который позволит с большей безопасностью проходить горизонтальный ствол скважины на депрессии.

      Самым простым методом является обычное  ударное бурение. Отсутствие перепада давления бурового раствора при ударном  бурении устраняет вредные воздействия  его на породы призабойной зоны пласта.

Благодаря этому, а также преимуществам  данного метода по сравнению с  вращательным способом бурения (легкость оборудования, небольшая его стоимость  и др.) этот метод использовался  при вскрытии пластов в неглубоких скважинах ряда нефтяных месторождений  США. В течение длительного времени в США применялся комбинированный способ проходки скважин с низким пластовым давлением, когда весь ствол скважины до продуктивного пласта проходили роторным способом, а вскрывали пласт ударным способом бурения.

Повышение качества вскрытия продуктивных пластов с низкими давлениями в них достигается применением метода бурения с продувкой забоя воздухом или газом, когда вместо промывочной жидкости для очистки забоя используют газообразный агент, который не оказывает противодавления на продуктивный пласт, и тогда вскрытие сопровождается притоком пластовой жидкости или газа в скважину. Кроме этого, данный способ обеспечивает значительное увеличение скорости бурения и, следовательно, уменьшает продолжительность процесса вскрытия пласта.

      Опыт  показал, что применение газообразных агентов наиболее экономично при  вскрытии пластов на газовых месторождениях, когда для очистки забоя от выбуренной породы используют газ из соседних скважин. Однако при значительных притоках пластовой жидкости требуется увеличение расхода воздуха (или газа) в 2—3 раза или применение специальных пенообразующих веществ. В этих случаях вскрытие пластов проводят с промывкой забоя аэрированной жидкостью или пеной (двухфазной или трехфазной).

В зависимости  от соотношения количества сжатого воздуха (газа) и бурового раствора, подаваемых в скважину, устанавливается определенное давление на забой.

      Газообразные  агенты, аэрированные жидкости и пены достаточно широко применяют при  бурении скважин на нефтяных месторождениях США. У нас в стране также накоплен определенный опыт по использованию данных методов при бурении и вскрытии пластов с низкими пластовыми давлениями или с низкой проницаемостью пород.

На отечественных  месторождениях расширяется объем  применения метода вскрытия пластов с местной циркуляцией промывочной жидкости, позволяющий вскрывать пласты при сбалансированном давлении в системе «скважина—пласт». На разрабатываемых месторождениях распространено бурение горизонтально-разветвленных скважин.

      Рациональный  метод вскрытия пласта может быть подобран и применен только в том случае, если будет обеспечена объективная оценка эффективности его применения. Оценку эффекта от использования того или другого метода вскрытия пласта путем сравнения эксплуатационных характеристик вновь вскрытого продуктивного горизонта с аналогичными данными по соседним скважинам вряд ли можно считать правильной, поскольку приходится брать для сравнения скважины, испытание пластов в которых проводилось после крепления ствола обсадной колонны, цементирования и перфорации.

      Более того, как показывает анализ близко расположенных скважин (например, скважины Мухановского месторождения Самарской  области), нередко приходится иметь  дело со значительной изменчивостью  их эксплуатационных характеристик.

      Поэтому целесообразно определить степень влияния бурового раствора не на начальный дебит скважины, законченной бурением, а на изменение проницаемости призабойной зоны пласта и соответственно на начальный коэффициент продуктивности скважины. Эти параметры, а также и другие характеристики продуктивных пластов должны быть определены в процессе бурения скважины, когда вскрытие и испытание пласта могут производиться без промежуточных технологических операций. Поэтому за последнее десятилетие совершенствование методики испытаний пластов шло по пути максимального приближения процесса испытания к вскрытию объектов в бурящихся скважинах до спуска обсадной колонны.

      По  ранее существовавшей методике предусматривалось  испытание пластов по схеме «снизу—вверх»  после окончания бурения скважин и спуска обсадной колонны.

      Указанная методика обеспечивает длительное нахождение скважины в испытании вплоть до ввода  ее в пробную эксплуатацию и получения  необходимой информации об испытываемом объекте. Однако испытание пластов  после спуска обсадной колонны производится после длительного воздействия бурового раствора на пласт, что может сильно снижать естественные параметры пласта; на пласт оказывает определенное влияние цементный раствор при креплении скважины; наличие перфорированной металлической колонны также влияет на искажение данных о пласте и, наконец, переход с одного объекта на вышележащий требует значительных затрат времени и материальных средств. Следует также отметить, что в случае непродуктивной скважины испытание пластов по указанной методике приводит к непроизводительному расходованию обсадных труб, цемента и времени на крепление ствола скважины. Поэтому данную методику применяют при испытании пластов в эксплуатационных скважинах, где известен геологический разрез и испытание продуктивного горизонта фактически является частью освоения скважины, после чего ее сдают в эксплуатацию, а также при испытании пластов в разведочных скважинах, бурящихся в сложных геологических условиях (наличие в разрезе неустойчивых пластов, поглощений, возможность возникновения выбросов и т. д.).

      За  последнее время в отечественной  и зарубежной практике широко распространены методы испытания пластов в процессе бурения скважин по схеме «сверху—вниз», когда испытания объекта проводят в открытом стволе по мере углубления скважины до спуска обсадной колонны при помощи специальных забойных инструментов — испытателей пластов. Наибольшее распространение у нас в стране и за рубежом получили испытатели пластов, спускаемые в скважину на трубах с опорой инструмента на забой.

      Методика  испытаний пластов по схеме «сверху—вниз»  имеет ряд преимуществ, так как  между вскрытием и испытанием пласта нет технологических операций, поэтому сокращается период времени  между ними и уменьшается отрицательное  воздействие бурового раствора на призабойную зону до испытания объекта. Испытание пластов в процессе бурения скважин требует значительно меньше времени и приводит к экономии материальных средств. Получение необходимых сведений о пласте в процессе бурения позволяет корректировать задачи, решаемые с помощью данной скважины и в случае отсутствия продуктивных объектов ликвидировать ее до спуска обсадной колонны, что приводит к экономии обсадных труб.

      Однако  указанный метод не может быть признан универсальным способом, в равной степени эффективным во всех условиях бурения скважин.