Методы заканчивания скважин

Методы оценки пласта, такие как каротаж в скважинах, отбор кернов и опробование пластов, позволяют определить, будет ли проводиться заканчивание данной скважины для промышленной добычи. Кроме того, при этом выясняются некоторые характеристики потенциально продуктивных пластов, необходимые для выбора наиболее приемлемого метода заканчивания данной скважины. Возможны следующие варианты заканчивания скважины: обсаживанием, без спуска обсадной колонны и многозабойное. В 90% случаев применяется заканчивание обсаживанием. Этот метод подразделяется на:

•      обычное заканчивание скважины с перфорируемой обсадной колонной;

•      заканчивание скважины со стационарным оборудованием;

•      многопластовое заканчивание скважины;

•      заканчивание с отсеканием песка;

•      заканчивание с отсеканием воды или газа.

Далее мы рассмотрим различные варианты заканчивания скважин, методы их осуществления и достоинства.

Обычное заканчивание скважины с перфорируемой обсадной колонной

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 (рис. 31). 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.

Рис.31. Типовая схема цементирования после постановки обсадной колонны:

а – цемент закачивают в скважину; б – эта операция закончена и цемент оставлен для затвердевания (собственность Halliburton)

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 является процесс перфорации. Перфорация — проделывание отверстий на трубе и в цементе — производится для обеспечения контакта (сообщения) между стволом скважины 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» (рис. 32). 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.

Рис.32. Схема процесса кумулятивного перфорирования

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. 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 перфоратор 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-компрессорных 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.