Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 [ 39 ] 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182

ектного дебита. На рис. 3.1, в показана конструкция открытого забоя, рекомендуемая для устойчивых продуктивных пластов трещинного типа.

Вышезалегающие породы кровли закрепляются обсадной колонной. Пласт вскрывают долотом расчетного диаметра, обеспечивающего проектный дебит Q. Диаметр скважины в зоне продуктивного пласта

D = aQ /т, (3.18)

где a - коэффициент, характеризующий свойства пласта; т -мощность вскрытой части пласта.

Значения коэффициента a для различной степени трещиноватости пород приведены ниже.

Степень трещиновато-.

сти пород............................ Сиьнотрещино- Трещиноватые Слаботрещинова-

ватые тые

a............................................. 30-50 50-70 70-90

С целью улучшения проницаемости околоскважинной зоны могут быть применены разные виды кислотных, реагентных и других обработок. Положительные результаты обычно дает гидроразрыв.

При повышении давления на пласт (при гидроразрыве) естественные трещины расширяются и повышается приемистость пласта. Раскрывшиеся трещины заполняют песком или гравием во избежании их закрытия при снятии нагрузки на пласт. Применение гидроразрыва позволяет увеличить коэффициент a до 50-90.

Формула (3.18) получена эмпирическим путем на базе анализа многочисленных практических данных. Характерно, что дебит в ней прямо пропорционален диаметру скважины - это противоречит теоретическим формулам. Более существенная связь дебита от диаметра, чем это предполагается теоретически, показывает реальную возможность повышения эксплуатационных характеристик скважины. С целью снижения металлоемкости конструкции может быть рекомендовано расширение пилот-ствола в интервале продуктивного пласта из-под башмака обсадной колонны меньшего диаметра.

При бурении скважин на нефть и газ распространена конструкция забоя, предусматривающая крепление скважины в интервале продуктивного пласта обсадной колонной с последующей ее перфорацией (см. рис. 3,1, г). Указанная конструкция чаще используется в устойчивых трещиноватых породах, когда песко-проявлений можно избежать без применения специальных

фильтров. Конструкция характеризуется простотой исполнения и повышенным гидродинамическим несовершенством из-за малой скважности и глубины вскрытия пласта перфорацией. Известны методы промывки заколонного пространства с целью гидравлической сбойки отдельных перфорационных каналов, разработки каверны.

При повышенной трещиноватости рекомендуется провести гидроразрыв для предотвращения выноса твердой фазы из скважины в процессе эксплуатации. При пониженной трещиноватости пород гидроразрыв обеспечивает раскрытие естественных трещин и повышение фильтрационных свойств околоскважинной зоны.

В сильно трещиноватых и обломочных породах при относительной устойчивости ствола возможно поступление в скважину незначительного объема породы при эксплуатации. В целях предотвращения заполнения ствола скважины породой в нее устанавливают перфорированный каркас (см. рис. 3.1, д). Часто перфорированные каркасы используют и в устойчивых породах (см. рис. 3.1, г). С одной стороны, ствол с повышенной надежностью предохраняется от заполнения породой, а с другой стороны, упрощаются работы по проведению расходометрии, свабированию и других методов исследования и обработки скважины.

В неустойчивых породах, песках, гравийных отложениях для предотвращения суффозии в интервале продуктивного пласта устанавливают фильтры. Скважину обычно закрепляют до кровли продуктивного пласта обсадной колонной. Вскрывают пласт, после чего в заданный интервал устанавливают фильтровую колонну, состоящую из башмака, фильтра и надфильтровой трубы. Последняя может быть выведена на поверхность и выполнять одновременно функцию эксплуатационной колонны, а может заканчиваться пакером или сальником, раскрепленным в обсадной колонне. В последнем случае установка фильтра называется впотай и функцию эксплуатационной колонны выполняют обсадные трубы. Конструкция забоя, предусматривающая установку фильтра в интервале продуктивного пласта, показано на рис. 3.1, е. Диаметр фильтра определяется по формуле (3.18), а диаметр бурения принимается на 30-50 мм больше. Коэффициент а для тонкозернистых песков принимается 7090, для мелко-и среднезернистых а = 5070, а для крупнозернистых песков и гравия а = 3050.

Если продуктивный пласт сложен глинистыми, пылеватыми, тонко- и мелкозернистыми песками, то обычный фильтр не обеспечивает предупреждения выноса песка из скважины (особенно при высоких скоростях притока). В таких случаях целесообразно

между фильтром и стенками скважины формировать гравийную обсыпку. При гравийной засыпке тонкие фракции песка экранируются от фильтра гравием, не контактируют непосредственно с поверхностью отверстий и забой более устойчив к пескованию.

Помимо повышенной суффозионной устойчивости конструкция забоя с гравийной засыпкой способствует снижению гидравлического сопротивления околоскважинной зоны за счет замены низкопроницаемого пластового песка, закольматированного иногда на высокопроницаемый гравий. Традиционно для оборудования забоя с гравийным фильтром диаметр вскрытия пласта на 100-300 мм превышает диаметр для конструкции забоя без ссылки. Скважину бурят и закрепляют обсадными трубами повышенного диаметра, что усложняет процесс сооружения.

Наиболее прогрессивной считается конструкция забоя, когда диаметр скважины увеличивают специальными расширителями только в продуктивном интервале. Это исключает необходимость сооружения скважины большого диаметра с поверхности и дополнительных затрат. Конструкции забоев с гравийными фильтрами различаются по форме и размерам создаваемой каверны. Размер каверны должен определяться исходя из необходимости получения оптимальных режимов эксплуатации с учетом фильтрационных характеристик пласта, околоскважинной зоны и проектного дебита.

Ранее было установлено, что диаметр скважины существенно влияет на дебит только в зоне, где наблюдается турбулизация потока. В интервале ламинарной фильтрации дебит скважины практически не зависит от диаметра. Поэтому целесообразно разрабатывать каверну под гравийную обсыпку размера, соответствующего диаметру зоны турбулизации потока. Автором предложено техническое решение, согласно которому конструкция забоя должна предусматривать ламинарный режим фильтрации на всех элементах системы скважина - пласт, а также и в околоскважинной зоне.

Для выбора обоснованного размера каверны необходимо установить диаметр зоны турбулизации потока, который при известной производительности откачки может быть определен теоретически и экспериментально. Теоретическим путем диаметр зоны турбулизации потока определяется на базе методики изучения верхней границы применимости закона Дарси. Исследователи, несмотря на многочисленные эксперименты, так и не пришли к однозначным выводам по определению условий, которые определяют нарушение ламинарного режима фильтрации. По-видимому, это объясняется многоообразием структур и свойств горных пород, их фракционного состава, используемого для опытов.