Подготовка скважин к эксплуатации


ПОДГОТОВКА СКВАЖИН К ЭКСПЛУАТАЦИИ

< Предыдущая СОДЕРЖАНИЕ Следующая >
   

Перейти к загрузке файла

Пробуренные нефтедобывающие скважины обычно эксплуатируются несколько десятков лет. В течение этого времени месторождение проходит различные стадии разработки - от начальной, когда добывается безводная нефть и, как правило, фонтанным способом, до последних стадий, когда добывается в больших количествах сильно обводненная продукция механизированным способом. Пластовое давление в процессе разработки также снижается, и поэтому на последующих этапах приходится извлекать большие объемы жидкости при низких динамических уровнях. В ряде случаев в результате накопления информации о неоднородности пласта и расчлененности его на самостоятельные пропластки выявляется необходимость их раздельной эксплуатации или раздельной закачки воды в разные пропластки через одну и ту же скважину. Надежно определить условия эксплуатации данной скважины на весь период ее работы не представляется возможным. Однако чем лучше конструкция скважин соответствует всему возможному разнообразию условий их работы в будущем, тем легче выбрать оборудование для оптимальных условий эксплуатации как отдельных скважин, так и месторождений в целом на разных стадиях егс разработки. В связи с этим особое значение приобретает диаметр эксплуатационной колонны. Часто именно он ограничивает подачу насосного оборудования для откачки больших объемов жидкости или специального оборудования для раздельной эксплуатации пластов.

В связи с этим нельзя не отметить, что в ряде случаев экономия, достигаемая при бурении скважин малого или уменьшенного диаметра, оборачивается убытками вследствие невозможности оптимальной эксплуатации таких скважин на последующих этапах разработки месторождения.

Конструкция крепления скважины определяется геологическими и техническими факторами с учетом ее длительной эксплуатации. Важным элементом конструкции скважины является конструкция призабойной части.

  Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter < Предыдущая СОДЕРЖАНИЕ Следующая >
   

vuzlit.ru

ПОДГОТОВКА СКВАЖИН К ЭКСПЛУАТАЦИИ

Поиск Лекций

Подготовка к эксплуатации и освоение нефтяных и газовых скважин

Содержание.

Подготовка скважин к эксплуатации.

Методы освоения нефтяных скважин.

Оборудование газовых скважин.

Список литературы.

ПОДГОТОВКА СКВАЖИН К ЭКСПЛУАТАЦИИ

Пробуренные нефтедобывающие скважины обычно эксплуатируются несколько десятков лет. В течение этого времени месторождение проходит различные стадии разработки - от начальной, когда добывается безводная нефть и, как правило, фонтанным способом, до последних стадий, когда добывается в больших количествах сильно обводненная продукция механизированным способом. Пластовое давление в процессе разработки также снижается, и поэтому на последующих этапах приходится извлекать большие объемы жидкости при низких динамических уровнях. В ряде случаев в результате накопления информации о неоднородности пласта и расчлененности его на самостоятельные пропластки выявляется необходимость их раздельной эксплуатации или раздельной закачки воды в разные пропластки через одну и ту же скважину. Надежно определить условия эксплуатации данной скважины на весь период ее работы не представляется возможным. Однако чем лучше конструкция скважин соответствует всему возможному разнообразию условий их работы в будущем, тем легче выбрать оборудование для оптимальных условий эксплуатации как отдельных скважин, так и месторождений в целом на разных стадиях разработки. В связи с этим особое значение приобретает диаметр эксплуатационной колонны. Часто именно он ограничивает подачу насосного оборудования для откачки больших объемов жидкости или для раздельной эксплуатации пластов.

В связи с этим нельзя не отметить, что в ряде случаев экономия, достигаемая при бурении скважин малого или уменьшенного диаметра, оборачивается убытками вследствие невозможности оптимальной эксплуатации таких скважин на последующих этапах разработки месторождения.

Конструкция крепления скважины определяется геологическими и техническими факторами с учетом ее длительной эксплуатации. Важным элементом конструкции скважины является конструкция призабойной части.

Геологические и технологические условия разработки месторождений различны, поэтому существует несколько типовых конструкций забоев скважин.

1. При открытом забое (рис. 1.1, а) башмак обсадной колонны цементируется перед кровлей пласта. Затем пласт вскрывается долотом меньшего диаметра, причем ствол скважины против продуктивного пласта оставляется открытым. Такая конструкция возможна при достаточно устойчивых горных породах; при сравнительно однородном пласте, не переслаивающимся глинами, склонными к набуханию и обрушению, без газоносных и водоносных прослоев; при наличии до вскрытия пласта достаточно точных данных об отметках кровли и подошвы продуктивного пласта; при относительно малой толщине пласта, оставляемого без крепления, а также в том случае, если при эксплуатации такой скважины не может возникнуть необходимость избирательного воздействия на отдельные пропластки.

Рис. 4.1. Способы вскрытия пласта:

а - открытый забой;

б - забой, перекрытый хвостовиком колонны, перфорированным

перед ее спуском;

в - забой с фильтром;

г - перфорированный забой

Существенным достоинством открытого забоя является его гидродинамическая эффективность. Скважина с открытым забоем принимается за эталон и ее коэффициент гидродинамического совершенства принимается равным единице. Вместе с тем, невозможность избирательного вскрытия нужных пропластков и избирательного воздействия на них вместе с постоянной угрозой обвалов в призабойной зоне при создании больших депрессий сильно ограничивают возможности использования открытого забоя. Поэтому менее 5 % всего фонда скважин имеют открытый забой.

2. Если забой скважины оборудован фильтром, то возможны два варианта конструкции. Первый вариант (рис. 1.1, б): скважина бурится сразу до подошвы пласта, крепится обсадной колонной с заранее насверленными отверстиями в нижней части, приходящимися против продуктивной толщи пласта, затем выше кровли пласта колонна цементируется по способу манжетной заливки. Пространство между перфорированной частью колонны и вскрытой поверхностью пласта остается открытым.

Условия применения такой конструкции по существу одинаковы с условиями для применения открытого забоя. Однако в этом случае более надежно крепление забоя и гарантируется сохранение полного диаметра колонны до самого забоя даже в случаях частичного обрушения пород в призабойной части.

Второй вариант (рис. 1.1, в): башмак обсадной колонны спускается до кровли пласта и цементируется. В открытой части пласта находится фильтр с мелкими круглыми или щелевидными отверстиями. Кольцевое пространство между верхней частью фильтра и низом обсадной колонны герметизируется специальным сальником или пакером. Основное назначение фильтров - предотвращение поступления песка в скважину. Одно время широкое применение нашли фильтры с продольными щелевыми отверстиями длиной 50 - 80 мм и шириной 0,8 - 1,5 мм.

Кроме того, применялись так называемые кольцевые фильтры, в которых щели создавались между торцами металлических колец, одеваемых на перфорированную трубу. Между торцами колец в нескольких точках по периметру устанавливались прокладки из калиброванной металлической ленты, определявшие ширину кольцевых щелей. В ряде случаев использовались гравийные фильтры, представляющие собой две перфорированные мелкими отверстиями концентрично расположенные трубы. В кольцевое пространство между трубами утрамбовывался отсортированный гравий диаметром 4 - 6 мм, который и являлся основным фильтрующим элементом, задерживающим пластовый песок. Известны также металлокерамические фильтры, изготовляемые путем спекания под давлением керамической дроби. Кольца из такого материала одеваются на перфорированную трубу и на ней закрепляются. Металлокерамические фильтры обладают малым гидравлическим сопротивлением и задерживают самые мелкие фракции песка. Кроме того, известны другие конструкции фильтров, которые не нашли распространения.

Конструкция забоя с фильтром применяется редко и только как средство борьбы с образованием песчаных пробок в скважинах, вскрывающих несцементированные нефтенасыщенные песчаные пласты, склонные к пескопроявлению.

3. Скважины с перфорированным забоем (рис. 1.1, г) нашли самое широкое распространение (более 90% фонда). В этом случае пробуривается ствол скважины до проектной отметки. Перед спуском обсадной колонны ствол скважины и особенно его нижняя часть, проходящая через продуктивные пласты, исследуется геофизическими средствами. Результаты таких исследований позволяют четко установить нефте-, водо- и газонасыщенные интервалы и наметить объекты эксплуатации. После этого в скважину опускается обсадная колонна, которая цементируется от забоя до нужной отметки, а затем перфорируется в намеченных интервалах.

Скважина с перфорированным забоем имеет следующие преимущества:

§ упрощение технологии проводки скважины и выполнения комплексных геофизических исследований геологического разреза;

§ надежная изоляция различных пропластков, не вскрытых перфорацией;

§ возможность вскрытия пропущенных или временно законсервированных нефтенасыщенных интервалов;

§ возможность поинтервального воздействия на призабойную зону пласта (различные обработки, гидроразрыв, раздельная накачка или отбор и др.);

§ устойчивость забоя скважины и сохранение ее проходного сечения в процессе длительной эксплуатации.

Перфорированный забой при вскрытии пласта, склонного к пескопроявлению, не обеспечивает надежную защиту скважины от поступления песка и образования песчаных пробок на забое. Поэтому при вскрытии рыхлых коллекторов для защиты от песка против перфорированного интервала размещают дополнительный фильтр для задержки песка. Однако в этом случае фильтрационное сопротивление потоку пластовой жидкости резко возрастает.

Кроме того, перфорированный забой вызывает сгущение линий тока у перфорационных отверстий, что приводит к увеличению фильтрационного сопротивления по сравнению с открытым забоем.

Несовершенные скважины бывают трех видов: скважина с открытым забоем, частично вскрывающая пласт на величину b (рис. 1.2, а) - несовершенная скважина по степени вскрытия - δ = b/h; скважина с перфорированным забоем и вскрывающая пласт на полную толщину (рис. 1.2, б) - несовершенная скважина по характеру вскрытия; скважина, перфорированная не на всю толщину пласта и вскрывающая его частично (рис. 1.2, в) - несовершенная по степени и характеру вскрытия (двойной вид несовершенства).

Рис. 4.3. Виды несовершенных скважин:

а - скважина, несовершенная по степени вскрытия;

б - скважина, несовершенная по характеру вскрытия,

в - скважина с двойным видом несовершенства по степени и характеру вскрытия.

Рекомендуемые страницы:

poisk-ru.ru

4. ПОДГОТОВКА СКВАЖИН К ЭКСПЛУАТАЦИИ

ЗКСПЛУАТАЦИЯ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН

Пробуренные нефтедобывающие скважины обычно эксплуатируются несколько десятков лет. В течение этого времени месторождение проходит различные стадии разработки - от начальной, когда добывается безводная нефть и, как правило, фонтанным способом, до последних стадий, когда добывается

вбольших количествах сильно обводненная продукция механизированным способом. Пластовое давление

впроцессе разработки также снижается, и поэтому на последующих этапах приходится извлекать большие объемы жидкости при низких динамических уровнях. В ряде случаев в результате накопления информации

онеоднородности пласта и расчлененности его на самостоятельные пропластки выявляется необходимость их раздельной эксплуатации или раздельной закачки воды в разные пропластки через одну и ту же скважину. Надежно определить условия эксплуатации данной скважины на весь период ее работы не представляется возможным. Однако чем лучше конструкция скважин соответствует всему возможному разнообразию условий их работы в будущем, тем легче выбрать оборудование для оптимальных условий эксплуатации как отдельных скважин, так и месторождений в целом на разных стадиях егс разработки. В связи с этим особое значение приобретает диаметр эксплуатационной колонны. Часто именно он ограничивает подачу насосного оборудования для откачки больших объемов жидкости или специального оборудования для раздельной эксплуатации пластов.

Всвязи с этим нельзя не отметить, что в ряде случаев экономия, достигаемая при бурении скважин малого или уменьшенного диаметра, оборачивается убытками вследствие невозможности оптимальной эксплуатации таких скважин на последующих этапах разработки месторождения.

Конструкция крепления скважины определяется геологическими и техническими факторами с учетом ее длительной эксплуатации. Важным элементом конструкции скважины является конструкция призабойной части.

4.1.Конструкция оборудования забоев скважин

Влюбом случае конструкция забоя скважины должна обеспечивать:

механическую устойчивость призабойной части пласта, доступ к забою скважин спускаемого оборудования, предотвращение обрушения породы;

эффективную гидродинамическую связь забоя скважины с нефтенасыщенным пластом;

возможность избирательного вскрытия нефтенасыщенных и изоляцию водоили газонасыщенных пропластков, если из последних не намечается добыча продукции;

возможность избирательного воздействия на различные пропластки или на отдельные части (по толщине) монолитного пласта;

возможность дренирования всей нефтенасыщенной толщины пласта.

Геологические и технологические условия разработки месторождений различны, поэтому существует несколько типовых конструкций забоев скважин.

1. При открытом забое (рис. 4.1, а) башмак обсадной колонны цементируется перед кровлей пласта. Затем пласт вскрывается долотом меньшего диаметра, причем ствол скважины против продуктивного пласта оставляется открытым. Такая конструкция возможна при достаточно устойчивых горных породах;

ЗКСПЛУАТАЦИЯ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН

при сравнительно однородном пласте, не переслаивающимся глинами, склонными к набуханию и обрушению без газоносных и водоносных прослоев; при наличии до вскрытия пласта достаточно точных данных об отметках кровли и подошвы продуктивного пласта; при относительно малой толщине пласта, оставляемого без крепления, а также в том случае, если при эксплуатации такой скважины не может возникнуть необходимость избирательного воздействия на отдельные пропластки.

Рис. 4.1. Способы вскрытия пласта:

а - открытый забой; б - забой, перекрытый хвостовиком колонны, перфорированным перед ее спуском; в - забой с фильтром; г - перфорированный забой

Существенным достоинством открытого забоя является его гидродинамическая эффективность. Скважина с открытым забоем принимается за эталон и ее коэффициент гидродинамического совершенства принимается равным единице. Вместе с тем, невозможность избирательного вскрытия нужных пропластков и избирательного воздействия на них вместе с постоянной угрозой обвалов в призабойной зоне при создании больших депрессий сильно ограничивают возможности использования открытого забоя. Поэтому менее 5 % всего фонда скважин имеют открытый забой.

2. Если забой скважины оборудован фильтром, то возможны два варианта конструкции. Первый вариант (рис. 4.1, б): скважина бурится сразу до подошвы пласта, крепится обсадной колонной с заранее насверленными отверстиями в нижней части, приходящимися против продуктивной толщи пласта, затем выше кровли пласта колонна цементируется по способу манжетной заливки. Пространство между перфорированной частью колонны и вскрытой поверхностью пласта остается открытым.

Условия применения такой конструкции по существу одинаковы с условиями для применения открытого забоя. Однако в этом случае более надежно крепление забоя и гарантируется сохранение полного диаметра колонны до самого забоя даже в случаях частичного обрушения пород в призабойной части.

Второй вариант (рис. 4.1, в): башмак обсадной колонны спускается до кровли пласта и цементируется. В открытой части пласта находится фильтр с мелкими круглыми или щелевидными отверстиями. Кольцевое пространство между верхней частью фильтра и низом обсадной колонны герметизируется специальным сальником или пакером. Основное назначение фильтров - предотвращение

ЗКСПЛУАТАЦИЯ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН

поступления песка в скважину. Одно время широкое применение нашли фильтры с продольными щелевыми отверстиями длиной 50 - 80 мм и шириной 0,8 - 1,5 мм.

Кроме того, применялись так называемые кольцевые фильтры, в которых щели создавались между торцами металлических колец, одеваемых на перфорированную трубу. Между торцами колец в нескольких точках по периметру устанавливались прокладки из калиброванной металлической ленты, определявшие ширину кольцевых щелей. В ряде случаев использовались гравийные фильтры, представляющие собой две перфорированные мелкими отверстиями концентрично расположенные трубы. В кольцевое пространство между трубами утрамбовывался отсортированный гравий диаметром 4 - 6 мм, который и являлся основным фильтрующим элементом, задерживающим пластовый песок. Известны также металлокерамические фильтры, изготовляемые путем спекания под давлением керамической дроби. Кольца из такого материала одеваются на перфорированную трубу и на ней закрепляются. Металлокерамические фильтры обладают малым гидравлическим сопротивлением и задерживают самые мелкие фракции песка. Кроме того, известны другие конструкции фильтров, которые не нашли распространения.

Конструкция забоя с фильтром применяется редко и только как средство борьбы с образованием песчаных пробок в скважинах, вскрывающих несцементированные нефтенасыщенные песчаные пласты, склонные к пескопроявлению.

3. Скважины с перфорированным забоем (рис. 4.1, г) нашли самое широкое распространение (более 90% фонда). В этом случае пробуривается ствол скважины до проектной отметки. Перед спуском обсадной колонны ствол скважины и особенно его нижняя часть, проходящая через продуктивные пласты, исследуется геофизическими средствами. Результаты таких исследований позволяют четко установить нефте-,водо- и газонасыщенные интервалы и наметить объекты эксплуатации. После этого в скважину опускается обсадная колонна, которая цементируется от забоя до нужной отметки, а затем перфорируется в намеченных интервалах. Скважина с перфорированным забоем имеет следующие преимущества:

упрощение технологии проводки скважины и выполнения комплексных геофизических исследований геологического разреза;

надежная изоляция различных пропластков, не вскрытых перфорацией;

возможность вскрытия пропущенных или временно законсервированных нефтенасыщенных интервалов;

возможность поинтервального воздействия на призабойную зону пласта (различные обработки, гидроразрыв, раздельная накачка или отбор и др.);

устойчивость забоя скважины и сохранение ее проходного сечения в процессе длительной эксплуатации.

Перфорированный забой при вскрытии пласта, склонного к пескопроявлению, не обеспечивает надежную защиту скважины от поступления песка и образования песчаных пробок на забое. Поэтому при вскрытии рыхлых коллекторов для защиты от песка против перфорированного интервала размещают дополнительный фильтр для задержки песка. Однако в этом случае фильтрационное сопротивление потоку пластовой жидкости резко возрастает.

Rдоп

ЗКСПЛУАТАЦИЯ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН

Кроме того, перфорированный забой вызывает сгущение линий тока у перфорационных отверстий, что приводит к увеличению фильтрационного сопротивления по сравнению с открытым забоем.

4.2. Приток жидкости к перфорированной скважине

При фильтрации жидкости, подчиняющейся линейному закону, приток жидкости к скважине можно выразить следующим образом:

q

2 kh Рп

Рс

РпРс

РпРс

,

(4.1)

R

R

к

к

r

2 kh

r

ln

ln

с

с

где Rф - фильтрационное сопротивление.

Приток жидкости к перфорированной скважине

будет отличаться тем, что вследствие сгущения линий тока у перфорационных отверстий возникнет дополнительное фильтрационное сопротивление Rдоп:

где С- некоторая геометрическая характеристика.

Подставляя (4.3) в (4.2), получим

qп

РпРс

2 kh Рп Рс

.

(4.4)

R

R

к

С

к

С

2 kh

r

r

ln

ln

с

с

Можно представить два крайних случая геометрической характеристики забоя.

1.Нет ни одного отверстия в обсадной колонне. Тогда, очевидно qп = 0,С= ∞.

2.Вся поверхность обсадной колонны в пределах толщины пласта покрыта перфорационными отверстиями. В этом случае сгущения линий тока не происходит и геометрия потока не будет отличаться от

геометрии потока к забою скважины с открытым забоем. Очевидно, в этом случае С= 0.

Таким образом, величина С должна изменяться от 0 до ∞. С увеличением числа перфорационных отверстий n, их диаметра d, а также глубины L перфорационных каналов в породе пласта дополнительное фильтрационное сопротивление должно уменьшаться, а следовательно, должно уменьшатьсяС. Таким образом,

С f n,d,L .

(4.5)

Задача о притоке жидкости

к перфорированной скважине была решена методом

электрогидродинамических аналогий (ЭГДА), основанном на тождественности уравнений фильтрации и

распространения электрического тока в геометрически подобных системах. Отношение дебита

79

ЗКСПЛУАТАЦИЯ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН

перфорированной скважины к дебиту скважины с открытым забоем, принятой за эталон, при прочих равных условиях принято называть коэффициентом гидродинамического совершенства

Подставляя вместо qп его значение из (4.4) и вместоq - из (4.1) и сокращая, найдем

ln Rr к

ln Rк С(4.7)

Вметоде ЭГДА в геометрически подобных системах токи являются аналогом расходов фильтрующейся жидкости, напряжения перепадов давлений и омические сопротивления - фильтрационных сопротивлений.

Используя гладкий цилиндрический электрод в качестве электрической модели скважины с открытым забоем и цилиндр из изоляционного материала с вмонтированными электродами в качестве

модели перфорированной скважины, сравнивают протекающие через них токи при последовательном помещении этих моделей в токопроводящую среду (электролит) геометрически подобную пластовойс .

системе и определяют коэффициент совершенства системы η и, используя (4.7), находятС(рис. 4.2).

ЗКСПЛУАТАЦИЯ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН

Рис. 4.2. Зависимость C = f(nD, а, l) при l = 0:

n - плотность перфорации; D - диаметр скважин, d' - диаметр отверстий; l' - глубина перфорационных отверстий; l = l' / D, α = d' / D. 1 - а = 0,02; 2 - oc = 0,04; 3 - a = 0,06; 4 - a = 0,08; 5 - a = 0,l; 6 - a = 0,12; 7 - a = 0,14; 8 - a = 0,16; 9 - oc = 0,18; 10 - a = 0,2

Меняя число электродов n, их диаметрd и длинуL, можно установить зависимостьC = f{n,d,L).Несовершенные скважины бывают трех видов: скважина с открытым забоем, частично вскрывающая

пласт на величину b (рис. 4.3, а) - несовершенная скважина по степени вскрытия -δ =b/h; скважина с перфорированным забоем и вскрывающая пласт на полную толщину (рис. 4.3, б) - несовершенная скважина по характеру вскрытия; скважина, перфорированная не на всю толщину пласта и вскрывающая его частично (рис. 4.3, в) - несовершенная по степени и характеру вскрытня (двойной вид несовершенства).

ЗКСПЛУАТАЦИЯ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН

Рис. 4.3. Виды несовершенных скважин:

а- скважина, несовершенная по степени вскрытия; б - скважина, несовершенная по характеру вскрытия, в - скважина с двойным видом несовершенства по степени и характеру вскрытия

Используя метод ЭГДА для определения притока в скважины, несовершенные по степени вскрытия, получим зависимости C = f(a,δ) для различных безразмерных толщин пластаа =h/D, гдеh - полная толщина пласта,D - диаметр скважины (рис. 4.4).

Рис. 4.4. Зависимость C = f{a, 6) для скважин, несовершенных по степени вскрытия

ЗКСПЛУАТАЦИЯ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН

Для скважины с двойным несовершенством величина С может быть найдена следующим образом. Представим приток в скважину с двойным несовершенством состоящим из двух последовательных притоков (рис. 4.5): - притока в фиктивную несовершенную по степени вскрытия скважину увеличенного радиусаR и притока в несовершенную по характеру вскрытия скважину с действительным радиусомrс и

плотностью перфорации n.

Рис. 4.5. Схема фильтрации жидкости к скважине с двойным видом несовершенства

При этом движении поток жидкости на своем пути от контура питания Рк до стенки скважиныrс

будет последовательно преодолевать несколько фильтрационных сопротивлений: R1 - фильтрационное сопротивление отРк до стенки фиктивной скважиныR,

R2 - дополнительное фильтрационное сопротивление, вызванное несовершенством скважины по степени вскрытия и равное -(μ/2πkh) *С1, гдеС1 - коэффициент, учитывающий несовершенство по степени вскрытия фиктивной скважины радиусомR,R3 - фильтрационное сопротивление отR до стенки скважиныrс при толщине пластаb =δ٠h, гдеδ - степень вскрытия;R4 - дополнительное фильтрационное сопротивление, вызванное несовершенством по характеру вскрытия при толщине пласта такжеb =δ٠h и

учитываемое коэффициентом C2. Приток в такую сложную систему определится следующим образом:

q

РпРс

,

(4.8)

R1 R2

R3

R 4

Из формул (4. 1) и (4.3) следует

R1

ln

;

(4.9)

2 kh

R

R

С ;

(4.10)

2 kh

2

1

R

R3

ln r

;

(4.11)

2 kh

с

R 4

С2.

(4.12)

2 kh

ЗКСПЛУАТАЦИЯ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН

Тот же приток можно определить через сумму двух фильтрационных сопротивлений. Одно из них есть фильтрационное сопротивление, возникающее при течении от Rк доrс дляплоско-радиальноготечения и равное

R1*

ln Rк .

(4.13)

2 kh

Второе - дополнительное фильтрационное сопротивление R*2, обусловлено двойным видом несовершенства скважины и характеризуется коэффициентомС:

R*2

С,

(4.14)

2 kh

так что

q

РпРс

.

(4.15)

R1*R*2

Из условия равенства расходов, т. е. приравнивая (4.8) и (4.15), найдем

R1* R*2R1R 2R3R 4. (4.16)

После подстановки в (4.16) значений согласно (4.9) - (4.14) и сокращений получим

R

к

R

к

С

1

R

1

С

.

(4.17)

ln

r

С ln

ln

R

1

r

2

с

с

Решая (4.17) относительно искомого Си после преобразований логарифмов найдем

1

1

С С1

С2

R

ln r

.

(4.18)

с

Величина R принимается равной 5rс из условия выравнивания струек тока и перехода их в

достаточно правильный плоско-радиальныйпоток. При этом условии

С С

1

С

1

ln5.

(4.19)

1

2

Здесь C1 определяется по графикуC1 = f(δ,а) для скважин, несовершенных по степени вскрытия.

Причем безразмерная толщина вычисляется по соотношению а =h/2R;δ =b /h - относительное вскрытие пласта фиктивной скважины;C2 определяется по одному из графиковC2 = f(nD,а,L) или интерполяцией значений, определяемых из графиков.

Определение С для скважины с двойным видом несовершенства по формуле (4.19) более правильно учитывает дополнительнoe фильтрационное сопротивление такой скважины и дает большую величину дляС, нежели простое сложениеC1 иC2, как это необоснованно делается в ряде литературных источников.

studfiles.net

ПОДГОТОВКА К ЭКСПЛУАТАЦИИ И ОСВОЕНИЕ СКВАЖИН Лекция 2

ПОДГОТОВКА К ЭКСПЛУАТАЦИИ И ОСВОЕНИЕ СКВАЖИН Лекция 2

ПОДГОТОВКА СКВАЖИН К ЭКСПЛУАТАЦИИ • Пробуренные нефтедобывающие скважины обычно эксплуатируются несколько десятков лет. В течение этого времени месторождение проходит различные стадии разработки - от начальной, когда добывается безводная нефть и, как правило, фонтанным способом, до последних стадий, когда добывается в больших количествах сильно обводненная продукция механизированным способом. Пластовое давление в процессе разработки также снижается, и поэтому на последующих этапах приходится извлекать большие объемы жидкости при низких динамических уровнях. В ряде случаев в результате накопления информации о неоднородности пласта и расчлененности его на самостоятельные пропластки выявляется необходимость их раздельной эксплуатации или раздельной закачки воды в разные пропластки через одну и ту же скважину. Надежно определить условия эксплуатации данной скважины на весь период ее работы не представляется возможным. Однако чем лучше конструкция скважин соответствует всему возможному разнообразию условий их работы в будущем, тем легче выбрать оборудование для оптимальных условий эксплуатации как отдельных скважин, так и месторождений в целом на разных стадиях разработки. В связи с этим особое значение приобретает диаметр эксплуатационной колонны. Часто именно он ограничивает подачу насосного оборудования для откачки больших объемов жидкости или для раздельной эксплуатации пластов.

ПОДГОТОВКА СКВАЖИН К ЭКСПЛУАТАЦИИ • Конструкция крепления скважины определяется геологическими и техническими факторами с учетом ее длительной эксплуатации. Важным элементом конструкции скважины является конструкция призабойной части. • а - открытый забой; • б - забой, перекрытый хвостовиком колонны, перфорированным перед ее спуском; • в - забой с фильтром; • г - перфорированный забой

ПОДГОТОВКА СКВАЖИН К ЭКСПЛУАТАЦИИ • Существенным достоинством открытого забоя является его гидродинамическая эффективность. Скважина с открытым забоем принимается за эталон. месте с тем, невозможность избирательного вскрытия нужных пропластков и избирательного воздействия на них вместе с постоянной угрозой обвалов в призабойной зоне при создании больших депрессий сильно ограничивают возможности использования открытого забоя. Поэтому менее 5 % всего фонда скважин имеют открытый забой. • Конструкция забоя с фильтром применяется редко и только как средство борьбы с образованием песчаных пробок в скважинах, вскрывающих несцементированные нефтенасыщенные песчаные пласты, склонные к пескопроявлению. • Скважина с перфорированным забоем имеет следующие преимущества: • - упрощение технологии проводки скважины и выполнения комплексных геофизических исследований геологического разреза; • - надежная изоляция различных пропластков, не вскрытых перфорацией; • - возможность вскрытия пропущенных или временно законсервированных нефтенасыщенных интервалов; • - возможность поинтервального воздействия на призабойную зону пласта (различные обработки, гидроразрыв, раздельная накачка или отбор и др. );

ПОДГОТОВКА СКВАЖИН К ЭКСПЛУАТАЦИИ • а - скважина, несовершенная по степени вскрытия; • б - скважина, несовершенная по характеру вскрытия, • в - скважина с двойным видом несовершенства по степени и характеру вскрытия.

МЕТОДЫ ОСВОЕНИЯ НЕФТЯНЫХ СКВАЖИН • Освоение скважины - комплекс технологических операций по вызову притока и обеспечению ее продуктивности, соответствующей локальным возможностям пласта. После проводки скважины, вскрытия пласта и перфорации обсадной колонны, которую иногда называют вторичным вскрытием пласта, призабойная зона и особенно поверхность вскрытого пласта бывают загрязнены тонкой глинистой взвесью или глинистой коркой. Кроме того, воздействие на породу ударных волн широкого диапазона частот при перфорации вызывает иногда необратимые физикохимические процессы в пограничных слоях тонкодисперсной пористой среды, размеры пор которой соизмеримы с размерами этих пограничных слоев с аномальными свойствами. В результате образуется зона с пониженной проницаемостью или с полным ее отсутствием. • Цель освоения - восстановление естественной проницаемости коллектора на всем протяжении вплоть до обнаженной поверхности пласта перфорационных каналов и получения продукции скважины, соответствующей ее потенциальным возможностям. Все операции по вызову притока и освоению скважины сводятся к созданию на ее забое депрессии, то есть давления ниже пластового. Причем в устойчивых коллекторах эта депрессия должна быть достаточно большой и достигаться быстро, в рыхлых коллекторах, наоборот, небольшой и плавной.

МЕТОДЫ ОСВОЕНИЯ НЕФТЯНЫХ СКВАЖИН • Тартание, поршневание, замена скважинной жидкости на более легкую, компрессорный метод, прокачка газожидкостной смеси, откачка глубинными насосами. Освоение азотом

ТАРТАНИЕ • Тартание - это извлечение из скважины жидкости желонкой. Желонка изготавливается из трубы длиной 8 м, имеющей в нижней части клапан со штоком, открывающимся при упоре на шток. В верхней части желонки предусматривается скоба для прикрепления каната. • Тартание - малопроизводительный, трудоемкий способ с очень ограниченными возможностями применения, так как устьевая задвижка при фонтанных проявлениях не может быть закрыта до извлечения из скважины желонки и каната. Однако возможность извлечения осадка и глинистого раствора с забоя и контроля за положением уровня жидкости в скважине дают этому способу некоторые преимущества.

ТАРТАНИЕ • Установка для тросовых работ и исследования скважин и глубокого тартания на глубинах до 6500 м • 1. Кузов • 2. Лебедка • 3. Бак масляный • 4. Пульт управления • 5. Стеллаж - лежак • 6. Кресло оператора • 7. Укладчик проволоки • 8. Верстак с тисками • 9. Шкаф для одежды • 10. Барабан канатный • 11. Барабан проволочный

ПОРШНЕВАНИЕ • При поршневании (свабировании) поршень или сваб спускается на канате в насосно-компрессорные трубы (НКТ). При спуске поршня под уровень, жидкость перетекает через клапан в пространство над поршнем. При подъеме, клапан закрывается, а манжеты, распираемые давлением столба жидкости над ними, прижимаются к стенкам НКТ и уплотняются. За один подъем поршень выносит столб жидкости, равный глубине его погружения под уровень жидкости. Глубина погружения ограничена прочностью тартального каната и обычно не превышает 75 - 150 м. Поршневание в 10 - 15 раз производительнее тартания. Устье при поршневании также остается открытым, что связано с опасностями неожиданного выброса.

ПОРШНЕВАНИЕ Оборудование для поршневания

ЗАМЕНА СКВАЖИННОЙ ЖИДКОСТИ • Замена осуществляется при спущенных в скважину НКТ и герметизированном устье, что предотвращает выбросы и фонтанные проявления. Выходящая из бурения скважина обычно заполнена глинистым раствором. Производя промывку скважины (прямую или обратную) водой или дегазированной нефтью, можно получить уменьшение забойного давления. Таким способом осваиваются скважины с большим пластовым давлением и при наличии коллекторов, хорошо поддающихся освоению.

КОМПРЕССОРНЫЙ СПОСОБ ОСВОЕНИЯ • Этот способ нашел наиболее широкое распространение при освоении фонтанных, полуфонтанных и частично механизированных скважин. • При нагнетании газа, жидкость в межтрубном пространстве оттесняется до башмака НКТ или до пускового отверстия в НКТ. Газ, попадая в НКТ, разгазирует жидкость в них. В результате давление на забое сильно снижается. Регулируя расход газа (воздуха), можно изменять плотность газожидкостной смеси в трубах, а следовательно, давление на забое. После опробований и получения устойчивого притока скважина переводится на стационарный режим работы. • Освоение ведется с непрерывным контролем параметров процесса при герметизированном устье скважины. Поэтому этот способ наиболее безопасен.

ОСВОЕНИЕ СКВАЖИННЫМИ НАСОСАМИ • На истощенных месторождениях с низким пластовым давлением, когда не ожидаются фонтанные проявления, скважины могут быть освоены откачкой из них жидкости скважинными насосами, спускаемыми на проектную глубину в соответствии с предполагаемыми дебитом и динамическим уровнем. • Перед спуском насоса скважина промывается до забоя водой или лучше нефтью, что вызывает необходимость подвоза к скважине промывочной жидкости - нефти и размещения насосного агрегата и емкости. При промывке водой в зимних условиях возникает проблема подогрева жидкости для предотвращения замерзания. • В различных нефтяных районах вырабатывались и другие практические приемы освоения скважин в соответствии с особенностями того или иного месторождения. В качестве примера можно указать и на такой прием, когда при компрессорном методе в затрубное пространство, заполненное нагнетаемым воздухом, подкачивают некоторое количество воды для увеличения плотности смеси и снижения давления на компрессоре. Это позволяет осуществить продавку скважины при большей глубине спуска НКТ.

ВСКРЫТИЕ ПЛАСТА • Вскрытие пласта – это комплекс операций для сообщения продуктивного пласта со скважиной. Различают первичное и вторичное вскрытие пласта. • Первичное вскрытие – это процесс углубления забоя скважины от кровли до подошвы продуктивного пласта. • Вторичное – это создание перфорационных каналов после спуска и цементирования обсадной (эксплуатационной) колонны. После вскрытия пласта скважину осваивают, вызывая приток жидкости из пласта, восстанавливая (частично) продуктивные характеристики призабойной зоны. От эффективности операций вскрытия и освоения продуктивного пласта зависит величина притока жидкости, т. е. эффективность последующей эксплуатации скважин.

ПЕРВИЧНОЕ ВСЫКРЫТИЕ • При вскрытии продуктивного пласта промывочная жидкость попадает в призабойную зону и снижает ее проницаемость. Это связано с частичной или полной закупоркой поровых каналов глинистыми частицами, содержащимися в жидкости, возникновением фазовых проницаемостей, набуханием глин. Основной отрицательный эффект связан с набуханием глин при поступлении в пласт пресной воды. Вследствие этого реальный дебит скважины всегда меньше, чем ее потенциально возможный, который можно получить из совершенно незагрязненного пласта. Поэтому при вскрытии пласта стремятся к созданию таких условий, при которых загрязнение было бы минимальным. Кроме того, при вторичном вскрытии пласта необходимо выполнение таких требований как сохранение прочностных характеристик эксплуатационной колонны и цементного камня, а также ограничение поступления пластовой воды к забою скважины, что достигается выбором соответствующего интервала перфорации. С целью снижения рассмотренных негативных факторов для вскрытия пластов готовят специальные составы с необходимыми реологическими характеристиками. В качестве основы растворов используют воду или углеводородные жидкости, например, различные нефтепродукты.

ВТОРИЧНОЕ ВСКРЫТИЕ ПЛАСТА • Вторичное вскрытие продуктивного пласта производят перфораторами различных конструкций. Эта операция называется перфорацией. Существует несколько типов перфораторов: пулевые, торпедные, кумулятивные, гидропескоструйные.

ПУЛЕВАЯ И ТОРПЕДНАЯ ПЕРФОРАЦИЯ • При пулевой или торпедной перфорации образование отверстий в колонне и каналов в пласте происходит за счет энергии пуль и торпед, получающих ее при взрыве заряда, находящегося в специальных камерах.

КУМУЛЯТИВНАЯ ПЕРФОРАЦИЯ • При кумулятивной перфорации отверстия в обсадной колонне образуются в результате прожигания металла направленной огненной струёй. При этом происходит незначительное разрушение цементного камня за колонной.

ГИДРОПЕСКОСТРУЙНАЯ ПЕРФОРАЦИЯ • При гидропескоструйной перфорации разрушение преграды происходит в результате использования абразивного и гидромониторного эффектов высокоскоростных песчаножидкостных струй, вылетающих из насадок специального аппарата - пескоструйного перфоратора, прикрепленного к нижнему концу насосно-компрессорных труб. Аппарат для пескоструйной перфорации АП-6 М: 1 - корпус; 2 - шар опрессовочного клапана; 3 - узел насадки; 4 - заглушка; 5 - шар клапана; 6 - хвостовик; 7 - центратор.

ПЕРФОРАЦИЯ • При перфорационных работах к регулируемым параметрам относятся диаметр и число перфорационных отверстий на 1 м длины колонны обсадных труб. • На результаты вскрытия пласта перфорацией влияют различные факторы, поэтому при планировании технологических операций вскрытия и освоения продуктивных пластов необходимо учитывать конкретные геолого-промысловые условия, например, свойства пласта и промывочной жидкости, технологические параметры процесса – репрессию на пласт при вскрытии и депрессию при освоении, тип перфоратора и плотность перфорации и т. п.

ТРЕБОВАНИЯ К ОСВОЕНИЮ • В скважинах, где пластовое давление выше нормального гидростатического, следует отдавать предпочтение технологии вызова притока, при которой вторичное вскрытие производится с применением технологической жидкости на углеводородной основе плотностью менее 1. 0 кг/л. • Если скважина не выходит после перфорации на режим фонтанирования, необходимо использовать технологию вызова притока методом свабирования. • При реализации этой технологии в скважину с целью контроля освоения следует спустить на якоре на глубину 1900 -2500 м автономный цифровой манометр. Свабирование следует производить по цикловой схеме, в соответствии с которой процесс отбора 10 -12 м 3 жидкости чередуется с ожиданием притока в течение 6 -8 часов. Скважина считается освоенной, если она вышла на режим устойчивого фонтанирования или если установился квазистационарный режим притока при снижении уровня до проектной глубины (1000 м) и извлечении из пласта жидкости, объём которой равен объёму пор околоскважинной зоны пласта в радиусе 0. 5 м. При отсутствии притока следует провести мероприятия по интенсификации притока и повторить

ТРЕБОВАНИЯ К ВСКРЫТИЮ ПЛАСТА Многолетним опытом бурения наклонно-направленных скважин в Западной Сибири установлено, что суточные дебиты добывающих скважин в значительной мере зависят не только от коллекторских свойств пород продуктивных пластов, но и от качества вскрытия нефтеносных горизонтов при бурении скважин. Несовершенство вскрытия продуктивного пласта связано с двумя основными причинами: • промывочные жидкости не удовлетворяют требованиям, предъявляемым к ним с точки зрения сохранения коллекторских свойств пласта, и содержат недопустимое количество твердой фазы, приводящей к кольматации; • повышение плотности бурового раствора, которое приводит к недопустимой репрессии на пласт. • Вследствие указанных причин при вскрытии продуктивного пласта происходит ухудшение естественного состояния приствольной зоны, которое вызывается следующими физико-химическими процессами: • набуханием глинистых частиц, содержащихся в породах пласта при их контакте с фильтратом раствора;

ТРЕБОВАНИЯ К ВСКРЫТИЮ ПЛАСТА • образованием малорастворимых осадков в порах пласта при взаимодействии фильтрата бурового раствора с пластовой жидкостью; • проникновением в пласт твердых частиц и закупориванием ими каналов приствольной зоны.

present5.com


Смотрите также