Особенности освоения скважин в нефтегазовой промышленности

Освоение скважин представляет собой набор геолого-технических операций, целью которых является инициирование притока углеводородов из продуктивных пластов, при этом поддерживается высокая эффективность фильтрации коллектора. Ключевой задачей процесса является восстановление естественной проницаемости пласта-коллектора, очистка перфорационных каналов и достижение уровня добычи, соответствующего индивидуальному потенциалу каждой скважины.

Какие методы освоения скважин бывают и используются

Способы освоения нефтяной скважины (притока жидкости) определяются на основе пластового давления. В случаях, когда пластовое давление существенно выше гидростатического (как в фонтанных буропроходах), технологический процесс вызова притока упрощается по сравнению со скважинами, где пластовое давление низкое и требуются особые техники. Кроме того, в геологических отверствиях с пониженной проницаемостью пласта необходимо выполнять дополнительные операции для увеличения проницаемости.

Существуют различные технологические методы, включая замену плотности бурового раствора, свабирование, компрессирование, использование струйных насосов, тартаж, применение глубинных насосов, а также освоение с помощью гидравлических разрывов пласта (ГРП). Рассмотрим каждый из них более подробно.

Использование жидкости с меньшей плотностью

Замена скважинной жидкости на более легкую осуществляется путем прямой или обратной промывки при наличии опущенных НКТ и закрытом устье. В таких операциях, глинистый раствор заменяется на пластовую воду, последняя – на пресную воду или нефть, а нефть – на разнообразные пенные системы.

К примеру, при замене пластовой воды с плотностью 1200 кг/м3 на нефть с плотностью 900 кг/м3, максимальное уменьшение давления составляет приблизительно 25%, что вычисляется как (1200 – 900) / 1200 * 100%. В случае неудачи данного метода для индуцирования притока нефти, обычно переходят к другим методам освоения, включая свабирование или компрессирование.

Свабирование

Один из наиболее часто используемых методов для уменьшения забойного давления в скважине. Сваб – это устройство в виде поршня с клапаном, которое опускается в лифт НКТ на кабеле. В процессе спуска клапан открывается, а при подъеме – закрывается. Герметичность сваба обеспечивается резиновыми манжетами, закрепленными на металлическом стержне.

Глубина свабирования

Глубина, на которую опускается сваб, определяется возможностями геофизической станции, оснащенной кабельным барабаном для спуска сваба и геофизических инструментов. Сваб извлекает количество жидкости, соответствующее глубине его погружения ниже уровня жидкости в скважине. Эта глубина ограничивается прочностью кабеля и обычно составляет не более 250 метров. Таким образом, объем извлекаемой жидкости за один заход составляет до 0,75 м³ для НКТ диаметром 73 мм и до 1 м³ для НКТ 89 мм. Наибольшие объемы жидкости сваб обычно извлекает в начале работы, когда уровень жидкости в скважине близок к устью, глубина погружения минимальна, а сам сваб находится в оптимальном состоянии.

3 важных характеристики свабирования

1. Устье скважины во время свабирования остается открытым для удаления жидкости, но предусмотрена опция герметизации, обычно реализуемая через задвижку на фонтанной арматуре. Использование устьевого оборудования без фонтанной арматуры не допускается.
2. Свабирование осуществляется в колоннах НКТ с диаметрами 73 и 89 мм. Эти НКТ должны быть либо новыми, либо должным образом подготовленными и прошаблонированными, с однородным внутренним диаметром и плотно соединёнными в муфтах.
3. Процесс свабирования характеризуется как относительно времязатратный способ освоения скважины. По этой причине, при наличии возможности, предпочтение отдаётся более эффективному методу компрессирования с использованием инертного газа.

Компрессирование

В процессе компрессирования приток в скважину достигается путем снижения уровня жидкости в трубах, вызванного вытеснением газом. Перед началом процедуры в шахту спускают лифт НКТ с пусковыми муфтами или клапанами на определенных глубинах. После нагнетания инертного газа в затрубное пространство и снижения уровня жидкости до муфты лифта НКТ происходит падение давления в затрубе. Это приводит к появлению на поверхности смеси газа и жидкости. После полного выброса жидкости из труб и стабилизации давления, закачиваемый газ начинает вытеснять жидкость к следующей муфте или воронке НКТ.

Процесс освоения скважин струйными насосами

Использование струйных насосов способствует:

• Освоению скважин с низким пластовым давлением.
• Снижению забойного давления и созданию регулируемой депрессии на пласт, с возможностью подачи рабочей жидкости как в трубное, так и в межтрубное пространство.
• Спуску автономных глубинных манометров для оценки величины депрессии и характера притока из пласта в процессе работы.
• Закачке поверхностно-активных веществ (ПАВ) и кислот в пласт под давлением.

Тартание

Тартание является методом освоения скважины с использованием желонки – это труба длиной 8 метров, с клапаном и штоком в нижней части, который открывается при давлении на шток. В верхней части желонки расположена скоба для крепления к тонкому канату, который опускается в скважину с помощью лебедки. Диаметр желонки обычно составляет не более 70% от диаметра обсадной колонны. Во время одного цикла работы (СПО) желонка может извлечь объем жидкости до 0,06 м³.

Особенности применения

Данный метод отличается низкой производительностью и высокими трудозатратами, имеет ограниченные области применения. Осуществление герметизации скважинного устья в случае фонтанирующих проявлений невозможно до тех пор, пока не будет завершено извлечение желонки на поверхность.

Преимуществом тартания является возможность удаления разнообразных осадков из забоя скважины и мониторинг уровня жидкости в ней. Метод находит широкое применение в процессе нормализации забоя шахты после проведения гидроразрыва пласта (ГРП), особенно когда перфорированный интервал полностью или частично заполнен проппантом.

Освоение глубинными насосами

На истощенных месторождениях с низким пластовым давлением, где фонтанные выбросы маловероятны, скважины разрабатываются путем откачки жидкости насосами, спускаемыми на проектную глубину. Это снижает забойное давление до уровня, при котором начинает поступать продуктивная жидкость из пласта. Этот метод эффективен, когда не требуется длительная депрессия для очистки буропрохода, и перед использованием насоса скважина промывается водой или нефтью.

Исследование пенными системами

Данный метод использует смесь газа и жидкости, вместо инертного газа, для заполнения затруба. Плотность этой смеси определяется соотношением газа и жидкости, которые вводятся. Это позволяет контролировать параметры процесса освоения скважины. Газожидкостная смесь имеет более высокую плотность по сравнению с чистым газом, что позволяет применять компрессоры с меньшим давлением для освоения более глубоких шахт.

За счет чего происходит освоение

Для подбивки скважины используется специальное оборудование, включая компрессор, насос, смеситель и емкости для жидкости. Газ смешивается с жидкостью, создавая газожидкостную смесь, которая нагнетается в геологическое отверстие. Смесь обладает большей плотностью по сравнению с чистым газом, что позволяет использовать компрессоры с нижним давлением для освоения глубоких скважин. Процесс также учитывает физические законы, включая Архимедову силу, которая воздействует на пузырьки газа внутри смеси при закачке. Скорость газа составляет 0.3-0.5 м/с по сравнению со скоростью жидкости.

Газожидкостный инжектор

Технология вызова притока из пласта с использованием эжекторов включает в себя процесс создания двухфазных пен с помощью эжекторов и последующее введение их в буропроход. Это позволяет вытеснить воду из скважины и создать необходимую депрессию на уровне забоя. Этот эффект достигается благодаря более низкой плотности пены и ее самоизливу.

Использование эжекторов для создания пен позволяет воспользоваться компрессорами пневматической системы буровой установки или передвижными компрессорами высокого давления в качестве источников сжатого воздуха.

Процесс освоение нефтяных и газовых скважин с ГНКТ

Процесс освоения потенциального объекта с использованием установки гибких насосно-компрессорных труб (ГНКТ) состоит из нескольких основных этапов:

1. Подготовительные работы перед перфорацией.
2. Сама перфорация.
3. Операции, связанные с вызовом притока.

Вызов приток включает в себя мероприятия, направленные на снижение забойного давления и создание условий для фильтрации пластового флюида из продуктивного пласта в скважину. После этого флюид поднимается на поверхность.

Преимущества

• Сокращение времени и повышение безопасности без свинчивания-развинчивания резьбовых соединений.
• Улучшение проходимости шахт с кривизной и горизонтальных участков.
• Повышение технико-экономических показателей бурения и освоения шахт.
• Сохранение коллекторских свойств продуктивного пласта без глушения шахт.
• Герметичность устья для контроля вероятных выбросов и фонтанирования.
• Возможность бурения и обслуживания с созданием режима депрессии на забое.
• Компактность бурового оборудования для использования на ограниченных площадках.

Недостатки

• Ограничение в провороте колонны гибких труб в скважине.
• Сложности при проведении ремонта колонны гибких труб в условиях производства.
• Ограничение длины колонны гибких труб в зависимости от диаметра барабана для намотки трубы.
• Трудности в изготовлении колонны гибких труб.
• Риск излишнего скручивания колонны гибких труб в скважине и ее повреждения.

Представленные типы освоения скважин являются общепринятыми и используются повсеместно. Важно отметить, что сам технологический процесс требует тщательной планировки и получения соответствующих разрешений.