Заканчивание скважин

Скважина  — горная выработка круглого сечения, пробуренная с поверхности земли или с подземной выработки без доступа человека к забою под любым углом к горизонту, диаметр которой много меньше ее глубины. Бурение скважин проводят с помощью специального бурового оборудования.                                                                                                                                                            Различают вертикальные, горизонтальные, наклонные скважины. Начало скважины называется её устьем, дно — забоем, внутренняя боковая поверхность — стенками. Диаметры скважин колеблются от 25 мм до 3 м. Скважины могут иметь боковые стволы (БС), в том числе горизонтальные (БГС).

Некоторые виды скважин

По назначению различают  буровые скважины: картировочные, опорные, структурные, поисковые, разведочные, эксплуатационные, геотехнологические и инженерно-технические (горнопроходческие, вентиляционные, дренажные, барражные, взрывные и т. д.).

Скважина газовая  — скважина, которая пробурена  к газоносному горизонту и  используется для извлечения газа и  газового конденсата.

Скважина  нефтяная — скважина, которая пробурена к нефтеносному горизонту или чаще всего нефтегазоносному и используется только для извлечения нефти. Скважина не может использоваться для добычи газа — это связанно с устройством самой скважины, а главное — спецификой подготовки нефти к транспортировке, газ перед транспортировкой очищается и осушается согласно СНиП, ТУ и других нормирующих документов.

Скважина  водозаборная — разведочно-эксплуатационная скважина предназначенная для добычи воды из водоносного горизонта, глубина скважины зависит от глубины залегания водоносных горизонтов, в которых и находится артезианская вода. Чем глубже артезианская скважина, тем больше содержание солей в воде, то есть выше её минерализация (см. гидрогеологию). Водозаборная скважина является подземным источником хозяйственно-питьевого водоснабжения на водозаборных сооружениях (более известны как водозаборный узел сокр. ВЗУ).

Скважина  нагнетательная (инжекционная) — предназначенная для нагнетания воды (газа) либо в законтурные зоны (газовую шапку) нефтяных залежей при осуществлении поддержания пластового давления, либо в определённую систему на нефтеносной площади при вторичных методах добычи нефти. В отличие от добывающих скважин, в которых производится отбор пластового флюида, в нагнетательные скважины закачивается жидкость (вода), таким образом обеспечивая замещение пластового флюида в коллекторе.

Скважина  опорная — глубокая скважина, пробуриваемая на недостаточно изученной территории в целях уточнения геологического разреза, изучения пространственного распределения возможных нефтегазоносных отложений, региональных гидрогеологических условий, оценки прогнозных запасов и определения направления дальнейших поисковых работ на нефть и газ. В задачу опорных скважин входит получение и оценка материалов и по другим полезным ископаемым.

Скважина  разведочная — в практике поисково-разведочного бурения на нефть и газ пробуренная скважина, не давшая промышленного притока нефти (газа). В процессе бурения и испытания такой скважины важно получить необходимую информацию о геолого-геохимической и гидрогеологичесой обстановке испытанного пласта, что позволит в последующем снизить число сухих скважин и тем самым повысить эффективность бурения. В США в категорию С. с. относят и скважины, бурящиеся всухую, без применения бурового раствора. 

Средняя глубина скважин 

Средняя глубина  добывающих скважин на данный момент в различных нефтегазовых провинциях Российской Федерации составляет 1500 — 3000 м, в перспективе из-за выработанности существующей ресурсной базы углеводородов России она может достигнуть значения 4000 — 6000 м, что повлечёт удорожание себестоимости добычи 1 условной тонны нефти (1000 условных кубометров газа) в 2 раза. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Заканчивание скважин

Заканчивание имеет отношение не только к пласту как объекту бурения, "зона заканчивания", но и является термином, служащим для описания операций в строительстве скважины после завершения бурения и крепления ствола. При заканчивании скважины необходимо увеличить проницаемость породы в зоне заканчивания, чтобы газ мог поступать из газонасыщенного песчаника или угольного пласта. Для увеличения проницаемости применяют два метода: кавитации и гидроразрыва пласта. 
 

Для образования  кавитационных каверн требуется ствол повышенного диаметра, а также перекрытие ствола скважины кондуктором и эксплуатационной обсадной колонной. После завершения операций по креплению скважины, ствол герметизируют путем установки клапана, и в скважину закачивают воздух. Клапан открывают, в результате чего создается разрежение, способствующее разрушению породы у забоя скважины и течению газа через образующиеся трещины и перфорационные отверстия. В результате кавитации развиваются шумы, как при работе реактивного двигателя; они длятся несколько минут (вплоть до 15 минут). Операцию повторяют несколько раз, прежде чем скважина будет закончена. На устье скважины часто наблюдается выход воды с кусочками породы или угля. Кавитация аналогична явлению, сопровождающему открытие жестяной банки с напитком после встряхивания, только протекающему в гораздо большем масштабе. При осуществлении этого процесса необходимо тщательно соблюдать меры предосторожности, обеспечения безопасности и охраны окружающей среды.  
 

Гидроразрыв проводят путем закачки смеси песка и воды к забою скважины с последующим выносом воды из скважины. Вода с песком проникает в подземный пласт, позволяя газу поступать в скважину по образовавшимся трещинам и через перфорационные отверстия. Гидроразрыв обычно бывает однократным, но иногда эту обработку осуществляют несколько раз, прежде чем темп притока газа не станет достаточным. Для гидроразрыва используется мощность нескольких дизельных двигателей, и обработка может длиться от 30 мин до нескольких часов. 
 
 

Обычное заканчивание скважины 
 

Данный метод заключается  в спуске обсадной колонны или  трубы с поверхности до низа скважины или до подошвы фрагмента породы, который был определен как  коммерчески продуктивный. Затем  обсадную колонну цементируют непосредственно  на месте. Такую колонну труб часто  называют эксплуатационной обсадной колонной, так как через нее осуществляется добыча нефти. 
 

Колонну закрепляют, закачивая вниз цемент внутри колонны, за цементом следует пробка, которую  вытесняют водой. Цемент при этом опускается в нижнюю часть обсадной колонны. Затем он возвращается вверх  и распространяется вокруг внешней  части обсадной колонны — в  пространстве, которое называется кольцевой  зазор. За цементом следует скребковая пробка. Она плотно укладывается в  обсадной колонне, поэтому при вытеснении пробки водой цемент соскребается со стенок трубы. Пробка задерживается  в нижней части обсадной колонны  башмаком либо ограничителем. Башмак удерживает цемент от распространения вверх  во внешнем кольцевом пространстве. Когда цемент затвердевает, труба оказывается зафиксированной. 
 

Одной из функций  цемента является изоляция водоносных пород, находящихся выше или ниже продуктивного пласта. Прочность  цемента контролируют и после  затвердевания до требуемого состояния  проверяют герметизацию. Время затвердевания  цемента до заданных показателей  зависит от состава цементной  смеси, а также от температуры  и давления в нижней части скважины. 
 

Для контроля цементирования записывают диаграмму качества связи  цемента по его слою. Положение  верха Цементной колонны можно  оценить на основании размера  пробуренной скважины и внешнего диаметра обсадной колонны. Некоторые  скважины, особенно неглубокие, могут  быть зацементированы по всей высоте от низа обсадной колонны до поверхности. 
 

Принципиально важным аспектом при заканчивании скважины с перфорированной обсадной колонной явля-ется процесс перфорации. Перфорация — проделывание отверстий на трубе и в цементе — производится для обеспечения контакта (сообщения) между стволом скважи-ны и окружающим скважину пластом породы. Для выполнения данной операции чаще всего применяют два типа скважинных перфораторов. Пулевой перфоратор — это многоствольное «огнестрельное оружие», сконструированное для внесения в скважину. Перфоратор располагают на заданной глубине и приводят в действие электрическим выключателем с пульта управления на поверхности. Перфорация, т.е. проникновение сквозь трубу, цемент и пласт горной породы, осуществляется на большой скорости снарядами или пулями. В зависимости от потребностей компании-разработчика за один раз может выстреливаться либо только одна пуля, либо несколько. 
 

Другой распространенный тип скважинного перфоратора  представляет собой кумулятивный (беспулевой) перфоратор, который часто называют «реактивное ружье». По этому методу проникновение сквозь обсадную колонну происходит с помощью газового заряда, возникающего в результате сгорания химического топлива в сопле и выстреливающего с большой скоростью (почти 10 000 м/с). Такой заряд создает давление на мишень около 280 000 кг/см2. 
 

Инструменты данного  типа подразделяются, кроме того, на перфораторы одноразового и многоразового  использования. Многоразовый перфоратор состоит из цилиндрического стального  корпуса, который напоминает фрагмент трубы, при этом заряды располагают  по периметру корпуса. Одноразовые  перфораторы изготавливают из материалов, которые распадаются после выстрела на мелкие фрагменты. Корпус перфоратора  обычно стальной, Но оболочка заряда может  быть алюминиевой, пластмассовой или  керамической. Корпус перфоратора одноразового использования извлекают из скважины после выстреливания газового заряда. 
 

При пробивании пластов  плотных пород и при наличии  нескольких обсадных колонн предпочтительны  кумулятивные перфораторы по сравнению  с пулевыми. Для более мягких пород пулевые перфораторы не уступают беспулевым или даже превосходят их. Для операции перфорирования в скважине важное Значение имеет правильное измерение глубины.  Точное размещение перфораторов достигается использованием муфтового локатора совместно с радиоактивным каротажем. Интервал для перфорирования выбирается на основании диаграммы радиоактивного каротажа, при этом измерения проводят по отношению к муфтам обсадной колонны, которые обнаруживают с помощью детектора, прикрепленного к перфоратору. 
 

Более благоприятной  для перфорирования является ситуация, когда давление в стволе скважины ниже, чем в пласте горной породы. В таком случае буровой мастер имеет возможность сразу удалить  обломки породы, которые образуются при перфорировании и, оставаясь  на месте, могут ограничить проницаемость. 
 

Свабирование. После перфорирования обсадной колонны продуктивный пласт открыт в ствол скважины, и флюид может поступать внутрь колонны и подниматься на поверхность. Однако обсадная колонна может оказаться заполненной буровым раствором. Если дело обстоит именно так, то скважину очищают свабированием. При этом в скважину погружают систему насосно-компрес-сорных труб, достигающих продуктивного пласта. 
 

При свабировании в эту систему труб опускают на проволочном канате резиновый поршень, снабженный запорным клапаном. По мере опускания данной конструкции в скважину жидкость поднимается в пространство над поршнем. Однако при подъеме поршня жидкость не может пройти обратно из-за клапана. Таким образом, резиновый поршень выносит на поверхность всю собравшуюся над ним жидкость. 

Cо стационарным оборудованием 
 

При заканчивании скважины со стационарным оборудованием монтаж системы труб и оборудования устья скважины проводится для данной скважины только единожды. Все операции по заканчиванию и ремонту осуществляются с помощью специальных инструментов малого размера внутри насосно-компрессорных труб. Перфорирование, свабирование, вторичное цементирование (герметизация протечек в обсадной колонне), заполнение гравием (ствол скважины заполняется гравием для предотвращения обрушения стенок и поступления песка) и другие операции по заканчиванию и ремонту должны проводиться через насосно-компрессорные трубы. Преимуществом данного метода является его экономическая выгода.  
 

Рассмотрим это  на примере вторичного цементирования. В этом случае секцию трубы помещают в скважину с помощью проволочного каната и опускают внутри на-сосно-компрессорной колонны до ее нижней части. После проведения вторичного цементирования обедненных участков избыток цемента выводится из скважины за счет циркуляции. Секция трубы удаляется, после чего можно проводить такие операции, как, например, перфорирование на новом участке выше по стволу скважины, используя специальный скважинный перфоратор для работ в колонне насосно-компрессорных труб. 
 

При обычном повторном  заканчивании в скважину подают буровой раствор до тех пор, пока давление не понизится, затем насосно-компрессорные трубы вынимают и снова опускают в скважину с цементировочным пакером, далее их снова нужно удалить и внести перфоратор, после чего провести перфорацию обсадной колонны и, наконец, следует в последний раз смонтировать насосно-компрессорную колонну для добычи нефти. При заканчивании скважины со стационарным оборудованием все эти дорогостоящие операции не нужны. Однако при стационарном заканчивании применяются менее эффективные инструменты малого размера, которые чаще выходят из строя, чем инструменты нормального размера, используемые при обычном заканчивании. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Многопластовое заканчивание скважины