10.8. Вибір конструкції привибійної зони свердловини

Більшість родовищ нафти і газу відрізняються одне від одного за своїми характеристиками і можуть складатися з одного або декількох продуктивних горизонтів, мати як аномально високі, так і аномально низькі пластові тиски.

Пристовбурна зона може бути складена стійкими або нестійкими породами, мати різну тенденцію до забруднення при контактуванні з промивними рідинами або цементними розчинами тощо. Тому при розкритті і кріпленні продуктивних пластів мають бути враховані всі можливі фактори, щоб забезпечити максимальні робочі дебіти свердловин, не погіршуючи властивостей колектора. Промислова практика показує, що вибір конструкції привибійної зони свердловини відіграє важливу роль у досягненні цієї мети.

10.8.1. Типові конструкції привибійної зони свердловини

Усі відомі типи конструкцій привибійної зони свердловини можна класифікувати за двома ознаками:

• за способом входження в продуктивну зону;

• за способом кріплення цієї зони.

• За способом входження в продуктивну зону розрізняють два основних методи:

1) розкриття продуктивного пласта проводиться безпосередньо після буріння верхнього інтервалу на тій же промивній рідині без кріплення останнього. Після розкриття продуктивного пласта у свердловину спускають експлуатаційну колону, цементують і проводять вторинне розкриття – перфорацію (рис. 10.4,а,б,в). Якщо продуктивна зона обладнується фільтром, то цементування свердловини здійснюється вище продуктивної зони (рис. 10.4,г);

2) до первинного розкриття продуктивної зони приступають після того, як свердловина пробурена, закріплена і зацементована до покрівлі продуктивного пласта (рис.10.4,д,е,є,ж,з,и). Перед розкриттям продуктивної зони промивна рідина може бути замінена на іншу, яка би відповідала умовам пласта.

На рис.10.4,і,ї показані варіанти комбінованої конструкції вибою, за якими експлуатаційна колона перекриває тільки верхню частину продуктивної зони.

Цей спосіб входження в продуктивну зону несе в собі ознаки як першого способу (верхня частина продуктивної зони), так і другого (нижня частина).

• За способом кріплення продуктивної зони можна виділити три основні типи конструкції привибійної зони:

1 . Конструкція з закритою привибійною зоною, при якій зацементована обсадна колона (рис. 10.4,а,б,в), або хвостовик (рис. 10.4,д) перекриває всю продуктивну зону. Для встановлення зв’язку з пластом необхідно провести вторинне розкриття (перфорацію). У варіанті конструкції (рис. 10.4,д) замість хвостовика може бути спущена суцільна експлуатаційна колона, цементування якої проводиться по всій довжині або частково.

2. Конструкція з відкритою привибійною зоною, при якій її залишають відкритою (рис. 10.4,е) або обсаджують фільтром, але не цементують (рис. 10.4,г,ж,з).

3. Конструкція з комбінованим вибоєм, при якому нижня частина продуктивної зони залишається відкритою, а верхня частина перекривається експлуатаційною обсадною колоною, цементується і перфорується (рис. 10.4, і,ї).

Найбільш поширене використання конструкції а, яка застосовується у всіх розвідувальних і в більшості експлуатаційних свердловинах, головним чином тому, що вона проста в реалізації, а продуктивна зона надійно ізолюється.

Конструкція а дозволяє вибірково з’єднувати свердловину з будь-якою ділянкою продуктивної зони. Суттєвими недоліками цього способу є:

- склад і густину промивної рідини необхідно підбирати з врахуванням стійкості, коефіцієнтів аномальності пластових тисків та індексів тисків поглинання (розглянемо пізніше) не тільки продуктивної зони, але і всієї товщі порід, які не перекриті попередньою колоною;

- пласт може забруднюватись при цементуванні свердловини.

1 – експлуатаційна колона; 2 – цементне кільце; 3 – продуктивний пласт; 4 – водоносний пласт;

5 – перфораційні отвори; 6 – трубний фільтр; 7 – штучний колектор; 8 – хвостовик; 9 – фільтр;

10 – пакер або підвісний пристрій;11 – гравійний фільтр; 12 – колона НКТ

Рисунок 10.5 – Схеми обладнання продуктивної зони свердловини

Якщо продуктивний пласт складений незцементованими породами, то для обмеження поступлення в свердловину піску та інших продуктів руйнування колектора в інтервалі залягання таких горизонтів встановлюють фільтр (рис. 10.4,б) або формують розширену зону, яку заповнюють штучним колектором необхідної міцності і проникності (рис. 10.4,в). Для цього використовуються спеціальні тампонажні матеріали з заданою проникністю, наприклад, Контарен-2, створюючи каркас штучного фільтра.

Перфорацію колони необхідно проводити зарядами малої потужності, які утворюють отвори діаметром 3–4 мм, щоб запобігти руйнуванню цього каркаса.

Конструкцією г передбачено спуск в зону пласта частини колони у вигляді фільтра та цементування вище покрівлі продуктивного пласта. Така конструкція дозволяє уникнути забруднення пласта при цементуванні, але виключає можливість селективної (вибіркової) експлуатації покладу.

Вище вже відзначалося, що конструкції (рис. 10.4, а,б,в,г) мають спільний недолік: на вибір параметрів промивальної рідини при бурінні в продуктивній зоні впливають характеристики залягаючих вище пластів.

Конструкція д більш складна порівняно з а , але при збереженні переваг першої кон­струкції у неї відсутні її недоліки.

Тип і параметри промивальної рідини можна підбирати тільки в залежності від характеристики продуктивної зони, а забруднення тампонажним розчином зводиться до мінімуму завдяки малій висоті стовпа цементного розчину (100–300 м вище покрівлі продуктивної зони). Ця конструкція широко використовується в зарубіжній практиці.

Конструкція е найбільш проста з усіх конструкцій вибою відкритого типу. Вона має цілий ряд переваг:

– склад і властивості промивальної рідини можна вибирати тільки в залежності від особливостей продуктивного пласта;

– зменшується витрата обсадних труб і тампонажних матеріалів на кріплення нижньої ділянки свердловини;

– відсутня небезпека забруднення продуктивного пласта тампонажним розчином;

– відсутня потреба вторинного розкриття свердловини;

– свердловина гідродинамічно досконала. Коефіцієнт продуктивності досягає 2,2–7,3 м³/добу/МПам, тоді як в свердловинах з закритим вибоєм – 0,17–1,1м³/добу/МПам.

Однак застосування конструкції з відкритим вибоєм обмежується такими умовами:

– продуктивний пласт має бути складений міцною породою і не руйнуватися під дією депресії;

– пласт насичений тільки одним видом флюїду (нафтою або газом) і має однакові колекторські властивості за всією товщиною.

В такій конструкції ускладнюється ізоляція підошовних або контурних вод. У конструкціях (рис. 10.4,є,ж,з,и,і,ї) в тій чи іншій мірі відсутні вказані недоліки. Конструкція є передбачає створення привибійної зони з проникного тампонажного матеріалу, як і конструкція в, а конструкція ж – установку трубного фільтра, який підвішується в обсадній колоні з допомогою пакера або спеціального пристрою.

Конструкція з більш досконала, оскільки, крім трубного фільтра, у продуктивній зоні намивається гравійний фільтр, а у конструкції и замість намивання гравійного фільтра привибійна зона заповнюється штучним фільтром з проникного тампонажного матеріалу.

Варіанти конструкцій (і, ї) суміщають у собі можливості закритого і відкритого вибоїв.