Глава 2.6. Вскрытие и апробирование продуктивных пластов

Конечной целью бурения нефтяных и газовых скважин является получение продукции (нефти, газа). Большие затраты труда, мате­риалов и денежных средств могут оказаться напрасными, если удастся получить приток нефти и газа; они будут в значительной степени неоправданными и в случае, если приток нефти и газа ока­жется намного меньше потенциально возможного. Конечный резуль­тат бурения, т. е. величина притока и продолжительность освоения скважины зависят от качества промывочной жидкости, применяе­мой при разбуривании продуктивного объекта, метода вхождения в продуктивный объект и способа закачивания скважины.

Выбор промывочной жидкости для вскрытия продуктивного пласта.

Влияние промывочной жидкости на породу продуктивного пласта индивидуально и зависит, как было показано выше, от многих факто­ров. Оценить заранее количественно степень загрязняющего воздей­ствия промывочной жидкости на конкретный продуктивный объект трудно. Но при выборе промывочной жидкости для разбуривания продуктивного пласта можно руководствоваться двумя положениями.

Во-первых, все промывочные жидкости можно расположить в ряд по степени увеличения загрязняющего воздействия па пласт: газо­образные агенты < промывочные жидкости на нефтяной основе < промывочные растворы на соленой воде < промывочные растворы на пресной воде. Утяжеленные растворы сильнее загрязняют пласт, чем не утяжеленные того же класса.

Во-вторых, загрязняющее воздействие промывочной жидкости тем меньше, чем ближе ее состав и свойства фильтрата к составу и свойствам пластовой жидкости.

Загрязнение приствольной зоны продуктивного пласта сказывается прежде всего на продолжительности и трудоемкости освоения скважины и ее начальном дебите. При сильном загрязнении пласта приходится увеличивать депрессию при освоении, затрачивать больше времени на откачку жидкости из скважины и извлечение фильтрата (а иногда и самой промывочной жидкости) из пристволь­ной зоны, прибегать к дополнительным способам стимулирующего воздействия (кислотные обработки, вибровоздействие, гидроразрыв и т. д.).

Выбор метода вскрытия продуктивного пласта и конструкции при забойной зоны в эксплуатационных скважинах.

Под вскрытием продуктивного пласта понимают комплекс работ, «вязанных с разбурввавием его, обеспечением прочности и устойчивости при забойной части скважины, а также с сообщением эксплуатационной колонны с продуктивным пластом после крепления ствола. Выбор метода вскрытия существенно зависит от строения пласта, его коллекторских свойств, состава содержащихся в нем жидкостей и газов, числа продуктивных пропластков и коэффициентов аномальности пластовых давлений.

Если продуктивный пласт однороден, сложен прочной устойчи­вой породой, насыщен только одной жидкостью и проницаемость по мощности пласта мало меняется, ствол скважины против такого пласта можно не укреплять обсадной колонной. В скважинах с откры­тым забоем башмак обсадной колонны устанавливают в кровле,про­дуктивного пласта (рис. 17, а). При такой конструкции скважины

pиc. 17. Схемы конструкций при забойной зоны скважин:

1 — обсадная колонна; 2 -- фильтр; 3 — цементный камень; 4 — пакер; 5 — перфорационные отверстия; 6 — продуктивный пласт; 7— хвостовик

тип и свойства промывочной жидкости можно выбирать с учетом конкретных особенностей только продуктивного пласта. В этом слу­чае можно полностью предотвратить загрязнение пласта. За рубежом в подобных условиях нередко после спуска обсадной колонны до кровли продуктивного пласта с низким коэффициентом аномальности пластового давления скважину осушают и продуктивный пласт разбуривают либо роторным способом с продувкой воздухом (газом), либо ударным способом без промывки.

Если продуктивный пласт однороден, насыщен только одной жидкостью, проницаемость по мощности пласта изменяется незна­чительно, но порода пласта недостаточно устойчива, ствол' скважины против такого пласта приходится укреплять, а коллектор защищать от разрушения. В этом случае эксплуатационную колонну спускают до кровля продуктивного пласта, а стенки скважины в самом пласте укрепляют с помощью специального фильтра (рис. 18, б), подве­шенного обычно с помощью пакера в колонне. Конструкции филь­тров будут рассмотрены ниже. При выборе способа разбуривания, типа и качества промывочной жидкости также учитывают конкрет­ные особенности лишь собственно продуктивного пласта.

Оба метода вскрытия широко применяют на газовых а газокоп-денсатных месторождениях, а такжё на подземных газохранилищах, реже на нефтяных месторождениях прежде всего потому, что одно­родные нефтеносные пласты встречаются редко.

Наиболее широкое распространение получил способ вскрытия продуктивных пластов, показанный на рис. 18, г. В этом случае эксплуатационную колонну спускают в скважину, пробуренную до проектной глубины, и цементируют, затем после затвердения цементного теста колонну перфорируют, т. е. в заданных участках в ней пробивают некоторое число отверстий и, таким образом, сообщают с нефте-газонасыщенным объектом. Этот способ в отличие от предыдущих позволяет избирательно сообщать эксплуатационную колонну с одним иди несколькими заданными пропластками продук­тивного пласта, оставляя все другие пропластки изолированными; выбирать индивидуально для каждого пропластка плотность перфорации (т. е. число дыр на 1 м мощности); выбирать меры стимулирующего воздействия на тот или иной пропласток; осуществлять раздель­ную эксплуатацию объектов, различающихся между собой коллек­торскими свойствами.

Этот способ имеет и ряд недостатков.

Во-первых, состав и свойства промывочной жидкости приходится выбирать с учетом свойств не только продуктивного пласта, но и всех других расположенных над ним и не перекрытых предыдущей обсадной колонной. Следовательно, если коэффициент аномальности пластового давления в одном из расположенных выше объектов существенно выше, чем в продуктивном, для разбуривания послед­него придется использовать промывочную жидкость с повышенной плотностью; при этом давление промывочной жидкости на продук­тивный пласт будет излишне высоким, что способствует более интен­сивному загрязнению пласта. Если же в одном из верхних объектов коэффициент аномальности пластового давления значительно меньше, чем в продуктивном, промывочная жидкость может поглощаться в указанный верхний объект. В этом случае для разбуривания пласта применять дорогую промывочную жидкость (например, раствор на нефтяной основе), которая не загрязняет пласт, невыгодно, так как слишком велика стоимость жидкости, поглощенной в верхних объектах.

Во-вторых, продуктивный пласт может быть существенно загряз­нен при цементировании. Загрязнение продуктивного пласта цемент­ным раствором и его фильтратом можно устранить, если нижнюю часть эксплуатационной колонны составить из труб с заранее про­сверленными отверстиями или профрезерованными щелями, а це­ментировать лишь верхнюю часть колонны, начиная от кровли пласта (рис. 18, в). Такой способ, однако, можно применять лишь для вскрытия сравнительно однородного продуктивного пласта, сложенного достаточно устойчивыми породами и насыщенного лишь одной жидкостью. Перфорированные трубы нижней части колонны здесь выполняют функцию фильтра. Качество вскрытия пласта этим способом ниже, чем при вскрытии описанным выше способом, так как, хотя диаметр ствола скважины в продуктивном пласте, а следовательно, и поверхность фильтрации для пластовой жидкости больше, обеспечить чистоту приствольной зоны продуктивного пласта во много раз труднее и затраты для этого требуются гораздо большие, чем при втором способе.

В значительной степени недостатки третьего способа будут устра­нены, если обсадную колонну спустить лишь до кровли продуктивного пласта, а самый пласт перекрыть хвостовиком (рис. 18, д). Состав и свойства промывочной жидкости в этом случае выбирают, как и при первых двух способах, с учетом условий лишь продуктив­ного пласта, а степень загрязнения при цементировании существенно уменьшается, так как сокращается высота, а значит, и давление столба цементного раствора, воздействующего на пласт, а также продолжительность воздействия жидкого цементного раствора. Этот способ следует признать лучшим для- большинства нефтяных место­рождений. Целесообразно гораздо шире применять его в сочетании с использованием растворов на нефтяной основе, а при k_a< 1 – с аэрированными промывочными жидкостями, обработанными ПАВ, либо с газообразными агентами и пенами.

Полнота вскрытия продуктивного пласта, насыщенного только одной жидкостью, зависит от мощности непроницаемых пород, отделяющих его от расположенного глубже проницаемого объекта. Если мощность достаточно велика, скважину бурят до подошвы пласта или несколько глубже. При небольшой мощности непроницае­мых пород продуктивный пласт желательно полностью не разбуривать, так как во время бурения трудно определить точно положение подошвы пласта, можно легко разрушить непроницаемую перемычку и сообщить продуктивный пласт с нижним водоносным объектом.