Техника и технология перфорации скв-н, виды перфорации, влияние на крепь и приствольную зону пласта.
Для создания возмож-ти притока нефти и газа из пласта в ОК и окружающем ее цементном кольце против нефтеносного (газоносного) пласта создают ряд каналов (отверстий), обеспечивающих сообщение м/у пластом и скв-ной.
Отверстия в колонне и цементном кольце создают путем прострела. Этот процесс называют перфорацией колонны, а аппараты, при помощи которых производится прострел, перфораторами. Их спускают в скв-ну на каротажном кабеле.
Перфорацию применяют также для вскрытия заводняемых пластов в нагнетательных скв-х, при цементировании после проведения изоляционных работ и других видов капитального ремонта скв-н: при установке колонн-летучек, при переходе на другие горизонты, при зарезке и бурении второго ствола и т. д.
Существуют 4 способа перфорации: пулевая, торпедная, кумулятивная, пескоструйная. Первые три способа осуществляются на промыслах геофизическими партиями с помощью оборудования, приборов и аппаратуры, имеющихся в их распоряжении. Пескоструйная перфорация осуществляется техническими средствами и службами нефтяных промыслов.
Пулевая перфорация. В этом случае в скв-ну на электрическом кабеле спускают стреляющий аппарат, состоящий из нескольких (8—10) камор-стволов, заряженных пулями диаметром 12,5 мм. Каморы заряжаются взрывчатым веществом (ВВ) и детонаторами. При подаче электрического импульса пули пробивают колонну, цемент и внедряются в породу, образуя канал для движения ж-ти и газа из пласта в скв-ну.
Пулевые перфораторы разделены на два вида: 1) с горизонтальными стволами, когда длина стволов мала и ограничена радиальными габаритами перфоратора; 2) с вертикальными стволами с отклонителями пуль на концах для придания их полету направления, близкого к перпендикулярному по отношению к оси скв-ны.
Торпедная перфорация осуществляется аппаратами, спускаемыми на кабеле, и отличается от пулевой перфорации тем, что для выстрела используют разрывной снаряд, снабженный взрывателем замедленного действия. Аппарат состоит из секций, в каждой из которых имеется по два горизонтальных ствола. Снаряд снабжен детонатором накольного типа. При остановке снаряда происходит взрыв внутреннего заряда, в результате чего происходит растрескивание окружающей породы.
Кумулятивная перфорация осуществляется стреляющими перфораторами, не имеющими пуль или снарядов. Прострел преграды достигается за счет сфокусированного взрыва. Такая фокусировка обусловлена конической формой пов-ти заряда ВВ, облицованной тонким металлическим покрытием (листовой медью толщиной 0,6 мм). Энергия взрыва в виде тонкого пучка газов — продуктов облицовки пробивает канал.
Кумулятивные перфораторы разделяются на корпусные и бескорпусные (ленточные). Корпусные перфораторы после их перезаряда используются многократно. Бескорпусные - одноразового действия.
Применение перфораторов разл-х типов и конструкций зависит от плотности вскрываемых пород. В твердых породах рекомендуется применять кумулятивную перфорацию, в менее плотных и малопроницаемых породах — снарядную, в рыхлых породах и слабо сцементированных песчаниках — пулевую.
Гидропескоструйная перфорация основана на использовании абразивного и гидромониторного действия струи ж-ти (воды, нефти) со взвешенным в ней песком, выходящим под высоким давл-ем из узкого отверстия (сопла). Такая струя в течение нескольких минут создает в обсадной трубе, цементном кольце и породе глубокий канал, обеспечивающий надежное сообщение м/у скв-ной и пластом.
Т.о,. в конце операции в ПЗП и в нижней части скв-ны будет находиться пена, а сверху водный р-р ПАВ. При этом задавленная в пласт пена определенного состава выполняет функцию закупоривающего материала в период проведения ремонта и предотвращает проникновения в пласт водных ж-тей. При освоении она способствует ускорению работ по очистке пласта в зоне забоя и ускорению ввода скв-ны в эксплуатацию.
Закупоривающие св-ва пен объясняются комплексом физических и химических процессов, происходящих в призабойной зоне при проникновении пены в пласт (разрушение гидратных слоев на твердой поверхности в результате адсорбции ПАВ, прилипание пузырьков пены к поверхности поровых каналов, увеличение межфазовой удельной поверхности при фильтрации пены ч/з пористую среду и др.)
Пена проникает в пласт на небольшую глубину, и для дальнейшего ее проникновения требуется приложить значительные градиенты давл-я.
Устойчивые пены обладают и низкой водоотдачей, что исключает проникновение в коллектор большого количества фильтрата.
Операция глушения выполняется в определенной последовательности. При глушении двухфазными пенами в межколонное простр-во скв-ны нагнетают пену с расходом ж-ти 4 – 6 л/с. Степень аэрации а = 100 – 150. Объем пенообразующего р-ра (ж-ть с ПАВ) на этом этапе = одному объему внутренней полости подъемной колонны (НКТ). Эта операция обеспечивает промывку фильтровой части скв-ны и удаление с забоя накопившейся там воды и конденсата. Затем степень аэрации снижают до 40 – 80 и продолжают нагнетание стабильной двухфазной пены в межтрубное простр-во при открытой на устье лифтовой колонне. После вытеснения из скв-ны порции пены, закачанной на первом этапе, устья подъемной колонны закрывают. Эта операция обеспечивает предварительное глушение скв-ны. Продолжая нагнетание пены в межтрубное пространство при тех же расходах фаз, продавливают пену в пласт (объем пенообразующего раствора 5 – 10 м3). Затем подачу пены прекращают, а в колонну НКТ и в межтрубное простр-во одновременно нагнетают водный раствор ПАВ (исходный раствор без аэрации) в объеме, соответствующем столбу ж-ти в скв-не, обеспечивающему превышение Рпл на заданную величину (заданную репрессию на пласт).
Исходный раствор для приготовления пены – ж-ть с добавлением пенообразователей и стабилизаторов. В процессе нагнетания в скв-ну исходного раствора, его насыщают газом, обычно от компрессора. Исходный раствор готовят из компонентов на объекте глушения, или на растворных узлах (РУ) в месте их хранения.
II . Нагн-е скв: ПДВ (CaCl2, Ca(NO3)2 + 3% крахмала); ПДВ (CaCl2, Ca(NO3)2 + 0,3% ОЭЦ)
Глушат скв-ну путем замены скв-нной ж-ти в полном объеме или технологии комбинированного глушения, по которой облагороженную ж-ть располагают в нижней части скв-ны в интервале от забоя до подвески насоса, а водный состав ЖГ в верхней части в интервале спуска лифтовой колонны.
Если приемистость эксплуатационного объекта отсутствует, технология комбинированного глушения идентична варианту замещения ж-ти в два этапа. Если пласт принимает, то порцию облагороженной ж-ти в заданном объеме нагнетают в межтрубное простр-во, а следом воду в объеме, необходимом для замены в интервале размещения лифтовой колонны. Процесс ведется с закрытой задвижкой на устье НКТ до момента входа ЖГ в зону продуктивного пласта, что сопровождается резким возрастанием давл-я, после чего задвижку открывают и продолжают операцию до появления на устье воды. Причина изменения давлений – отличие в структурных свойствах скв-нной ж-ти и ЖГ. Необходимое условие данной технологии – плотность ЖГ д.б. выше плотности нагнетаемой воды.
Для глушения скв-н широко используют обратные нефтяные эмульсии (ОЭ) вследствие их способности к сохранению и восстановлению естественной проницаемости коллектора, возможности регулирования плотности, структурно-реологических, фильтрационных и других технологических свойств, а также доступности составляющих компонентов.
В ОЭ-х для глушения скв-н в кач-ве внутренней фазы используют пресные и пластовые воды, растворы минеральных солей и кислот любой концентрации, полимеры. Внешней средой служат нефть, нефтепродукты и их смеси, что позволяет получать ж-ти с различными функциями по отношению к коллектору.
В промысловой практике для глушения скв-н наиболее распространены эмульсии с содержанием водной фазы в пределах 40 – 60 %.
В качестве эмульгаторов используют реагенты ЭС-2, тарин, нефтехим-1, а также композиции с ПАВ, выполняющих различные функции (эмультал + СМАД-1, эмультал + окисленный битум, нефтнхим-1 + СМАД-1 и др).
Св-ва эмульсии обусловлены ее пар-ми: плотность, вязкость, фильтрация, статическое напряжение сдвига, глиноемкость, электростабильность, седиментационная стабильность, термостабильность, температура вспышки. Св-ва м.регулировать.
ОЭ обладают малой коррозионной активностью по отношению к металлу, устойчивы воздействию сероводорода (хорошо растворяют и связывают сероводород)
Обоснованный выбор жидкостей и технологии глушения для конкретных условий при ремонте каждой скв-ны может одновременно обеспечить, наряду с репрессией на пласт, не только восстановление проницаемости пласта, но и повышение его продуктивности.
Повышение продуктивности скв-ны и частичное снижение обводнения продукции можно объяснить улучшением проницаемости пласта вблизи скв-ны за счет растворения и диспергирования твердых углеводородных частиц, оттеснением эмульсией в глубь пласта воды в наиболее проницаемых интервалах, гидрофобизацией поверхностей фильтрационных каналов эмульгатором из состава эмульсии.
16. Методы снижения забойного давл-я для вызова притока из продуктивного пласта.
Вызов притока флюидов из пласта основан на снижении Рзаб в скв-не ниже Рпл. Скв-ны, в которых ремонтные работы выполнялись без предварительного глушения и перфорированы при депрессии, в операциях по вызову притока не нуждаются.
Если в таких скв-х приток отсутствует, то в завис-ти от предполагаемых причин и степени снижения естественной проницаемости, применяют различные методы локального воздействия на пласт (кислотная обработка, гидравлический разрыв пласта, промывка растворителями и пр.).
Приток ж-ти (газа) из пласта в скв-ну возможен лишь при условии
Рпл > Рзаб + Рдоп
где Рпл , Рзаб , Рдоп – соответственно, давл-е пластовое, забойное, необходимое для преодоления сопротивлений при течении ж-ти по пласту и трубам, МПа,
Учитывая, что Рзаб = ρgh, получим
Рпл > ρgh + Рдоп
где, ρ – плотность ж-ти, заполнившей скв-ну высотой столба h.
След-но, для получ-я притока флюидов из пласта, необходимо или снизить плотность ж-ти, или уменьшить высоту столба.
В первом случае буровой раствор последовательно заменяют водой, затем - нефтью.
Во втором случае уровень в скв-не снижают одним из следующих способов: оттартыванием желонкой или поршневанием; продавкой сжатым газом или воздухом (компрессорным способом); аэрацией (прокачкой газожидкостной смеси); откачкой ж-ти штанговыми скв-нными насосами или погружными центробежными электронасосами.
Т.о.., можно выделить следующие 6 осн-х способов вызова притока: замена скв-нной ж-ти на более легкую, компрессорный метод, аэрация, откачка глубинными насосами, тартание, поршневание.
Замену скв-нной ж-ти производят следующим образом. После перфорации эксплуатационной колонны в скв-ну до фильтра опускают НКТ. Затем в кольцевое простр-во м/у эксплуатационной колонной и спущенными трубами нагнетают воду. Буровой раствор, находящийся в скв-не, вытесняется из нее по трубам. Если после замены бурового раствора водой возбудить скв-ну (т.е. вызвать приток) не удается, то переходят на промывку скв-ны нефтью. После промывки скв-ны (прямой или обратной) водой или дегазированной нефтью можно достигнуть у<ния забойного давл-я: Δρ = (ρ1 – ρ2) Lg cosβ,
где ρ1,ρ2 - плотность соответственно бурового раствора и промывочной ж-ти; L - глубина спущенных НКТ; g — ускорение свободного падения; β – средний угол кривизны скв-ны.
Если из расчета следует, что и после замены воды на нефть не удается вызвать приток ж-ти из пласта, то применяют другие методы освоения (например, тартание или нагнетание сжатого воздуха и т. д.).
Продавка с помощью сжатого газа или воздуха (газлифтный способ освоения). Сущность метода заключается в нагнетании сжатого газа или воздуха в кольцевое простр-во м/у подъемными трубами и обсадной колонной. Сжатый газ (воздух) вытесняет ж-ть, заполняющую скв-ну, ч/з спущенные в нее НКТ на дневную поверхность.
17. Ремонтные работы, связанные с очисткой скв-н от отложений парафина, солей металлических сальников, гидратов.
АСПО. Подъем нефти от забоя скв-ны до устья сопровождается непрерывным изменением температуры и давл-я, что способствует выпадению из нефти твердых фракций углеводородов (от С16Н34 до С64Н130). Наиболее интенсивно АСПО откладывается на внутренней поверхности насосно-компрессорных труб (НКТ).
Выбор методов устранения осложнений определяется конкретными факторами, связанными с составом и образованием осадков.
Толщина парафиновой корки на стенках труб постоянно увеличивается от глубины начала их образования (в большинстве случаев от 500 до 900 м) и достигает максим-го знач-я на глубине 50 – 200 м от устья. Если не принимать профилактических мер, может произойти полная закупорка труб и прекращение движения ж-ти по ним.
М-ды предупреждения и профилактического удаления из труб АСПО:
Тепловой м-д заключ-ся в создании в скв-не t-ного поля, превышающего по величине t-ру плавления парафина – прогревание паром, промывка скв-ны горячей нефтью, нефтепродуктами, горячей водой.
Нагрев скв-ны производится также электрическими методами с использ-ем специальных электронагревателей.
Паром трубы прогревают с помощью паровой передвижной установки (ППУ), смонтированной на автомашине. Пар от паровой установки подается в межтрубное простр-во и выходит ч/з подъемные трубы, прогревая их. Расплавленный парафин выносится струей нефти на поверхность. В фонтанных и газлифтных скв-нах применяют и комбинированный способ – переключение из кольцевой схемы промывки на центральную.
Возможен прогрев и поднятых труб на поверхность, при этом их укладывают на мостках с уклоном.
Для прогрева труб горячей нефтью или керосином, кроме ППУ требуется емкость и насос. Ж-ть нагревают до температуры 90 - 95 0С и нагнетают в межтрубное пространство. Для нагрева и нагнетания нефти используют спец-е агрегаты. Оборуд-е смонтировано на шасси автомобиля высокой проходимости.
Химич-е м-ды - промывка скв ингибиторами, хим-ми реагентами. Являются комплексными, т.к. их влияние распространяется одновременно и на другие факторы.
В кач-ве химич-х реагентов применяют разл-е ПАВ, газолин, дистиллят, жидкие продукты пиролиза, многие виды импортных реагентов.
Использ-е спец-х покрытий из смол, стекла, эмали. Наиболее современные – тонкопленочные полимерные покрытия. В таких трубах выпадающие частицы парафина слабо удерживаются на стенках и легко смываются движущимся потоком.
В рез-те предельных нагрузок покрытия разрушаются. Эмалевые и эпоксидные покрытия выдерживают более высокие нагрузки при растяжении, сжатии и ударах по сравнению со стеклянными.
Обработка потока скв-ной ж-ти магнитным полем. Его воздействие заключается в ув-нии центров кристаллизации, что приводит к ум-ю средних объемов кристаллов АСПО и сниж-ю скорости адсорбции на стенках труб. Магнитные у-ва обычно представляют собой мощный постоянный магнит на металлокерамической основе, выполненный в виде, кот-й монтир-ся в колонну НКТ на глубине, где происходит начало накопления отложений.
Микробиологический м-д. Р-р биопрепарата с питательной средой закачивают в НКТ с последующей циркуляцией. Длительность периода очистки – 1 год. М-д основан на жизнедеят-ти в УВ-й среде окисляющих углеводород бактерий, в рез-те чего происх-т биодеградация парафиновых соединений нефти с выделением, в основном, растворимых в воде продуктов, таких как органические кислоты, спирты, альдегиды, перекиси и т. п, обладающих поверхностной активностью и способствующих интенсивному отмыванию АСПО с пов-ти внутрискв-нного оборуд-я.
Мех-кая очистка производится при помощи скребков, соскабливающих со стенок скв-ны различного вида отложения и осадки.
18. Песчаные пробки – предупреждение образования, способы удаления.
Песчаные пробки. В процессе эксплуатации скв-н, продуктивные пласты кот-х сложены песками и слабосцементированными песчаниками, вместе с ж-тью и газом в скв-ну проникает песок. Если скорость недостаточна для подъема песчинок, то они осаждаются на забое, скапливаются, образуя пробку, перекрывающую фильтровую часть скв-ны, что приводит к ум-ю или полному прекращ-ю подачи ж-ти.
Песчаная пробка может образов-ся в стволе скв, в подъемных трубах. Пробки чаще всего состоят из сплошного столба песка, отложившегося на забое скв-ны (забойные пробки).
Пробки, отложившиеся на некоторой высоте, состоящие из перемежающихся столбов песка, нефти и газа наз-ся патронными. Они могут образ-ся и в подъемных трубах, и в ЭК, чаще у устья скв-ны. Пробки м.б. рыхлыми и плотными. Пробка, находящаяся в колонне труб длительное время, может уплотняться, ликвидировать ее достаточно сложно, толщина пробок иногда достигает нескольких 10-ков и даже сотен метров.
В случае полного прекращения подачи пластовой ж-ти образовавшейся песчаной пробкой, давл-е под пробкой увел-ся и при очистке ее толщина может расти. Такие пробки наз-т ползучими.
Образовавшаяся в скв или трубах пробка м.б. причиной прихвата колонны труб, обрыва труб и штанг, заклинивания оборуд-я и его износа.
методы борьбы:
1. предотвращение поступления песка в скв-ну,
2. обеспечение выноса песка с забоя на пов-ть и приспособление оборуд-ния к работе в скв-х с проявлениями песка,
3. удаление ( ликвидация) песчаных пробок.
1. Предотвращение поступления песка в скв-ну - уменьшением дебита.
Критический дебит, при кот-м поступление песка миним-е:
Q кр = 3,14 D h m V кр , м3/сут