Методы вкрытия продуктивных пластов

С о д е р ж  а н и е

                                                            стр. 

1.  Введение                               3

 

2.  Методы первичного вскрытия пласта    

3.  Методы вторичного вскрытия

 

5.  Оформление реферата                                5 

6. Защита и  оценка реферата                                     5 

7. Приложения         6 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Введение 

    При строительстве скважин на нефть  и газ, актуальной проблемой является вскрытие пласта.

    Известно, что производительность нефтяных и газовых скважин напрямую зависит от качества вскрытия продуктивного пласта.

    Вскрытие пласта – вхождение забоя бурящейся скважины в пласт и пересечение стволом скважины этого пласта.

    Вскрытие пласта можно разделить на 2 категории

       а) Первичное - вскрытие происходит при бурении скважины

    б) вторичное – при перфорации эксплуатационной колонны на    уровне пласта

    Идеальных технологий вскрытия продуктивного пласта практически не существует. В реферате  освещены некоторые методы вскрытия как первичного так и вторичного.  

    Методы  первичного вскрытия пласта. 

    Вскрытие  продуктивных пластов традиционными  методами с применением глинистых  буровых растворов на водной основе в большинстве случаев приводит к загрязнению призабойной зоны пласта (ПЗП) твердой фазой и фильтратом раствора. Это ведет к ухудшению  коллекторских свойств пласта и  увеличению сроков и стоимости работ  по освоению скважин, а иногда вообще не удается получить промышленно  значимый приток пластовых флюидов  к скважине.

    Вышеуказанные факторы особенно сильно влияют на результаты освоения скважин на месторождениях высоковязких нефтей с низкими пластовыми давлениями и малопродуктивными  коллекторами.

    В связи с этим становится актуальной задача снижения негативного воздействия  промывочной жидкости на ПЗП при  первичном вскрытии продуктивных залежей.

    Для решения данной проблемы в настоящее  время при вскрытии продуктивных пластов все чаще применяются  специальные составы промывочных  жидкостей с низким содержанием  дисперсной фазы (малоглинистые и  поли-мерглинистые буровые растворы), а также безглинистые очистные агенты на углеводородной основе, минерализованные растворы, аэрированные жидкости и  пены, сжатый газ, которые снижают  ухудшение коллекторских свойств  ПЗП и повышают коэффициент восстановления проницаемости продуктивных пластов  при освоении скважин.

    Методы вторичного вскрытия

 

    Геолого-технические  условия вторичного вскрытия продуктивных пластов в обсаженных скважинах диктуют, как минимум, три критерия его эффективности.

    А. Суммарная поверхность вскрытия обсадной колонны (в виде отверстий или щелей) должна быть максимальной. Однако колонна должна сохранить способность противостоять горизонтальной составляющей горного давления, которая весьма значительна. Поэтому требования к прочности обсадной колонны высоки. В частности, длина щели не должна превышать 0,3…0,4 от диаметра трубы.

    Б. Продуктивная часть пласта должна быть вскрыта полностью, остатки цементного кольца недопустимы. В то же время за пределами интервала вскрытия должна быть обеспечена сохранность как обсадной колонны, так и цементного кольца. Это обусловлено требованием полной реализации потенциальных возможностей пласта и длительностью эксплуатации объекта без обводнения.

    С. В пределах продуктивного пласта должно быть сформировано несколько глубоких перфорационных каналов. Вопрос количества и глубины каналов очевиден: чем больше, тем лучше. Это условие диктуется требованием надежного сообщения пласта со скважиной даже при низком качестве первичного вскрытия (высокие репрессии, неблагоприятные параметры бурового раствора и т.д.) и отрицательных последствиях тампонажных работ.

    Ударно-взрывные способы: пулевая и кумулятивная перфорации. При этих способах обсадная колонна и цементный камень могут разрушаться не только в интервале перфорации, но и в интервалах перемычек, отделяющих продуктивные пласты от водоносных. Следствием такого вскрытия является обводнение скважины. Кроме того, глубина формируемых каналов невелика и сообщение пласта со скважиной неполное. При таком вскрытии не удается исправить погрешности, допущенные при первичном вскрытии и цементировании, они только усугубляются.

    Методы  безударного вскрытия можно подразделить на следующие: а) вскрытие, основанное на точечных способах перфорации; б) сплошное вскрытие.

    Вторичное вскрытие, основанное на точечной перфорации. С позиций геологической эффективности (получение максимального дебита) преимущества имеет гидропескоструйная перфорация. Строго говоря, этот способ не является точечным, и в этом его дополнительное преимущество. Вследствие пульсации давления при нагнетании жидкости низ колонны со снарядом, который не имеет фиксирующего устройства, совершает колебания. Поэтому высоконапорная струя вырезает в колонне не отверстие, а щель небольшой длины. Эта щель обеспечивает свободный выход отраженного от преграды потока в скважину. Отсутствие стесненности струи увеличивает ее пробивную способность дополнительно к действию абразива в жидкости. Имеются промысловые данные, свидетельствующие о формировании каверн глубиной до 1 м и более при пескоструйной перфорации. После проведения перфорации обсадная колонна остается в работоспособном состоянии. Таким образом, по всем трем критериям способ удовлетворяет требованиям высокой нефтеотдачи.

    Однако  из-за ускоренного износа дорогостоящего промыслового оборудования и прихватоопасности  при сбоях работы насосных агрегатов  способ не может найти широкого применения в практике строительства скважин.

    Для решения указанных проблем износа и прихватоопасности были предложены техника и технология гидравлической перфорации на базе буровых растворов  без абразива. Поскольку отсутствие абразива резко снижало пробивную способность струи, разработана конструкция специального фиксирующего устройства в сборке перфоратора. Это устройство позволяло осуществлять точечную перфорацию и на этой основе производить резку колонны струями бурового раствора без абразива.

      При этом способе практически  невозможно сформировать глубокие  перфорационные каналы. В условиях  высоких гидростатических давлений  столба промывочной жидкости, вследствие  гашения кавитационных явлений,  диаметр прорезаемых в колонне  отверстий лишь незначительно  (в 2-3 раза) больше диаметра струи.  Это создает сильную стесненность  высоконапорной струе и ее  пробивная способность уменьшается  кратно. В условиях стесненности  струи не происходит существенного  увеличения глубины канала по мере роста перепада давления в насадках. Поэтому при точечной перфорации эффективность гидромониторного разрушения ослаблена. Пробивная способность струи кратно (в 2-4 раза) меньше по сравнению с условиями свободного выхода отраженного потока.

    Наиболее  широко точечная перфорация применяется  на базе сверлящих устройств, спускаемых в скважину на кабеле. Глубина создаваемых  каналов - 55 и 70 мм.

    При таком вскрытии продуктивный пласт  остается закрытым цементным кольцом (за исключением точки вскрытия), а углубления в пласт для преодоления  закольматированной зоны практически  нет.

    Принципиально возможно увеличить глубину сверления, хотя это и потребует дополнительно  усложнить и без того достаточно сложные и дорогостоящие скважинные устройства. Однако это не освободит  пласт от цементного кольца и сообщение  пласта со скважиной останется неполным.

    Известны  устройства для статического вдавливания  резцов в колонну, формирующих в  ней короткие щели. Устройства спускаются в скважину на трубах, но по характеру  вскрытия способ принципиально не отличается от сверлящей перфорации с малым  углублением.

    При всех способах точечной перфорации для  получения новых отверстий или  щелей необходимо отключить насосы, перейти на новую точку и возобновить  процесс резки. Это требует много  времени, а место новой резки  трудно проконтролировать.

    В целях получения глубоких перфорационных каналов известна идея соединить  сверлящую перфорацию с гидравлической . На первом этапе – сверление колонны снарядом, спускаемым на кабеле. На втором этапе с помощью гидромониторного снаряда, спускаемого на трубах, планируется соединить отверстие насадок с отверстием в колонне по косвенным признакам: изменению давления и расхода нагнетаемой жидкости. Далее предполагается формировать глубокий канал. Не рассматривая вопроса сложности и длительности этих технологических операций, особенно в условиях пульсации давлений, отметим, что поставленная цель принципиально недостижима. Дело в том, что цементное кольцо закрывает путь для выхода жидкости в скважину через соседние отверстия, а возможность выхода жидкости в месте контакта насадки с колонной стеснена еще больше, чем при обычной гидравлической перфорации.

    Все методы вторичного вскрытия, основанные на точечной перфорации, удовлетворяют  требованиям критерия А: колонна остается в работоспособном состоянии, а вскрытие происходит в «щадящем» режиме, без значительных динамических нагрузок. Что касается освобождения пласта от цементного камня и создания глубоких каналов, то по этим критериям технологии явно неудовлетворительны.

    Сплошное  вскрытие. Применяются две технологии такого вскрытия.

    Вскрытие  продуктивного пласта с помощью  трубореза, спускаемого на колонне  бурильных труб. В последующем выфрезерованный участок перекрывается специальным перфорированным заменителем обсадной колонны или ствол остается открытым. При этом следует иметь в виду, что смыкание ствола от действия горизонтальной составляющей горного давления является вопросом времени.

    Для большинства пластичных и малопрочных  пород продуктивных пластов время  смыкания невелико. Кроме того, по этой технологии не создаются глубокие каналы для преодоления закольматированной зоны.

    Вскрытие  продуктивного пласта с помощью щелевой  перфорации. По этой технологии накатным диском формируют длинные щели в колонне, которые обеспечивают вскрытие пласта по всей толщине и возможность удаления цементного камня по всей поверхности пласта. Наконец, имеется возможность (в отличие от точечной перфорации) формировать глубокие каналы высоконапорными струями жидкости, так как имеется свободный выход отраженного от преграды потока в скважину через длинную щель. Технология сравнительно проста и осуществляется с помощью надежно работающих устройств. Недостаток технологии в одном. Накатанная в колонне длинная щель не способна противостоять горному давлению, составляющему десятки МПа. Как следствие этого геологический эффект от применения технологии кратковремен, а нарушенная крепь скважины остается.

    Итак, технология вскрытия с помощью трубореза  удовлетворяет критериям А и  В (в случае установки заменителя обсадной колонны), но недостаточна по критерию С. Щелевая перфорация удовлетворяет  критериям В и С, но неудовлетворительна  по критерию сохранности колонны.

    Вторичное вскрытие, основанное на глубокой гидравлической перфорации. Технология основывается на результатах комплекса теоретических и экспериментальных исследований разрушения горных пород струями и опыте гидроперфорации на базе буровых растворов без абразива.

    Сущность  технологии состоит в преодолении  фактора влияния стесненности струи  на ее пробивную способность. Для  этой цели гидромониторное разрушение осуществляется не через колонну, а  непосредственно в открытый ствол  скважины, после удаления участка  колонны труборезом. Это позволяет  увеличить глубину канала в 2-4 раза при равных давлениях жидкости.

    Применяется также технологический прием, когда  за счет поэтапного формирования двух соседних каналов существенно увеличивается  глубина второго канала. Дело в  том, что при большой глубине  канала фактор стесненности струи проявляется  и при отсутствии участка обсадной колонны. Объясняется это тем, что  диаметр перфорационных каналов  только в 4-6 раз больше диаметра струи  и при большой глубине канала сопротивление струе значительное. Как известно, по мере углубления канала скорость разрушения интенсивно снижается. Поэтому за первые 20-30 % от общего времени резки формируется первый канал почти предельной глубины. После этого режим прокачивания жидкости изменяется. Давление кратковременно снижается и вновь восстанавливается. От этих действий колонна деформируется и насадка занимает новое положение относительно ствола скважины, вблизи первого канала. При формировании второго канала на некоторой глубине отраженный поток прорывается в первый канал. Сопротивление струе ослабевает и глубина второго канала возрастает почти вдвое по сравнению с первым.