Вибір конструкцій вибоїв свердловин

Від конструкції вибою свердловини залежить подальша її продуктивна характеристика.

Конструкція вибою свердловини в продуктивному пласті зумовлюється багатьма факторами, у тому числі конструкцією свердловини, типом колектора, його проникністю, ступенем однорідності та стійкості порід колектора до руйнування в процесі розробки об’єкта, товщиною продуктивного пласта і т. д. Відповідно до цього конструкцію вибою свердловини рекомендується вибирати (рис. 1.16): відкритою, закритою, комбінованою (мішаною) або такою, що запобігає руйнування скелета гірських порід та винесення пластового піску.

Міцність (стійкість) гірських порід, із яких складається продуктивний пласт, і схильність їх до руйнування в процесі розробки покладу є основними умовами, за якими обґрунтовують необхідність кріплення вибою свердловини. Якщо продуктивний пласт складений неміцними (нестійкими до гідрогазомеханічного діяння) породами (в основному це піщані породи), то необхідно застосувати конструкцію вибою, яка забезпечить запобігання руйнування пласта і винесення породи. У ряді випадків привибійну зону необхідно обладнати протипісочними фільтрами.

Продуктивні пласти, які складені міцними тріщинуватими і пористо-тріщинуватими породами, слід експлуатувати свердловинами, які мають відкритий вибій або породи перекриті в них перфорованою обсадною колоною чи хвостовиком, не зацементованим в інтервалі продуктивного пласта.

У випадку, коли продуктивний пласт незалежно від типу колектора представлений неоднорідними за проникністю породами, слід застосовувати конструкцію закритого вибою, тобто вибою, перекритого зацементованою обсадною колоною (хвостовиком).

Якщо в безпосередній близькості (до 5 м) від продуктивного пласта знаходиться інший напірний пласт, наприклад, водяний пласт біля нафтового чи газового або газовий чи водяний біля нафтового, то необхідно створити конструкцію мішаного типу.

При проектуванні конструкції вибою необхідно враховувати і ефективну товщину h_еф продуктивного пласта. Так, у карбонатних породах за товщини пласта понад 100 м рекомендовано використовувати конструкції

вибою мішаного типу; в теригенних нестійких колекторах за товщини пласта понад 10 м рекомендовано фільтри різного типу (гравійні, з високопроникного тампонажного матеріалу і т. д.)

При виборі конструкції вибою для карбонатних колекторів слід урахувати стійкість порід пласта до механічного руйнування і його фільтраційні властивості.

Стійкість пласта-колектора характеризують гранично допустимою депресією тиску (практично за наявністю або відсутністю пластового піску в продукції свердловини під час її дослідження за такого перепаду тиску). Гранична депресія тиску на пласт тут визначається граничним вертикальним градієнтом пластового тиску р_пл, що віднесено до глибини залягання пласта H, тобто grad р_пл = р_пл /Н.

Якщо grad р_пл ≤ 0,01 МПа/м (пластовий тиск становить 10% від гідростатичного тиску), то можливою є експлуатація свердловин із відкритим вибоєм.

За grad р_пл ≥ 0,01 МПа/м і при невеликій значині коефіцієнта проникності k пласта (k_п < 0,1 мкм² – пористий пласт або k_т < 0,01 мкм² – тріщинний пласт) також можливою є експлуатація свердловини з відкритим вибоєм без обладнання вибою фільтром. Якщо ж коефіцієнт проникності є великим (k_п > 0,1 мкм² або k_т > 0,1 мкм²), то вибій свердловини необхідно обладнати фільтром.

Рис. 1.16 – Схеми вибору конструкції вибою свердловини (k_п, k_т – коефіцієнт проникності; Н – глибина свердловини; k_еф – ефективна товщина продуктивного пласта

У залежності від фізико-механічних характеристик пласта-колектора, його товщини і глибини залягання застосування отримали гравійні фільтри із створенням їх: а) у відкритому розширеному вибої свердловини; б) у вибої, розширеному і перекритому завчасно перфорованою на поверхні обсадною колоною або хвостовиком; в) у вибої, перекритому зацементованою і перфорованою обсадною колоною.