Оборудование забоя скважин

Конструкция забоев нефтяных скважин определяется литологическими и физическими свойствами продуктивных пластов и местоположением скважин на залежи. Так, например, при антиклинальной складке (рис. 61) в скв. 2 не следует вскрывать пласт

до подошвы, так как при этом забой ее будет находиться в обводненной части пласта. При бурении нагнетательной скв. 1, предназначенной для закачки воды в законтурную часть залежи, пласт нужно вскрывать на всю его мощность для увеличения поглотительной способности скважины.

Если в подошве пласта нет воды, целесообразно вскрыть пласт в нефтяной части залежи на всю его мощность. При этом скважину углубляют несколько ниже продуктивного пласта и устраивают колодец (зумпф) (скв. 3), в котором скапливаются породы, обваливающиеся со стенок скважины, или песок, поступающий из пласта. Если скважина вскрыла газовую шапку (скв. 4), забой ее надо оборудовать так, чтобы в скважину притекала нефть, не увлекая газ из газовой шапки.

Рис.62. Лучшие условия притока жидкости и газа в скважину, как мы видели, будут при вскрытии пласта на всю мощность без закрепления трубами (совершенная скважина) (рис. 62). При этом последнюю обсадную колонну цементируют в кровле продуктивного пласта. Такая конструкция низа скважины допустима, если продуктивный пласт сложен плотными породами и если в продуктивной зоне нет газоносных и обводненных пропластков.

Если скважина вскрыла открытым стволом пласт, сложенный рыхлыми породами, то для борьбы с проникновением в скважину песка забой приходится перекрывать фильтрами или закреплять породы пластмассами и другими средствами. Фильтры, служащие для ограничения поступления песка в скважину, могут быть как с круглыми, так и со щелевидными отверстиями (рис. 63, а, б). При этом фильтр можно спускать отдельно в виде хвостовика с сальниковым закреплением в обсадной трубе, зацементированной в кровле пласта (рис. 63, а). Фильтр может быть продолжением обсадной трубы (рис. 63, б); тогда применяется «манжетная» цементировка. При эксплуатации скважины крупнозернистые фракции песка образуют за фильтровой трубой своего рода второй — песчаный — фильтр, задерживающий поступление мелких фракций песка в скважину (рис. 64). Прорези (щели) фильтра имеют трапецеидальную форму для уменьшения засорения их песком; располагают их вдоль или поперек трубы. Ширину щелей в зависимости от фракционного состава песка делают от 0,75 до 3 мм. Опытным путем установлено, что устойчивый песчаный свод с наружной стороны щели образуется при ширине ее не больше двойного диаметра песчинок. При не отсортированном естественном песке сводо-образующими будут зерна такого диаметра, при котором сумма всех более крупных фракций составляет около 10% от всей массы песка. По этому размеру и следует подбирать размеры фильтра.

Щелевидные фильтры дороги в изготовлении и не всегда надежно предотвращают поступление песка в скважину или часто засоряются. Поэтому применяют также и другие способы оборудования забоя для предотвращения поступления песка в скважину. Например, забой скважины оборудуют иногда металло-керамическими, песчано-пластмассовыми или гравийными фильтрами (рис. 65), которые образуются при заполнении гравием кольцевого пространства между трубным фильтром и стенками скважины. Для увеличения толщины слоя гравийного фильтра скважину по всей мощности пласта предварительно обрабатывают гидравлическим расширителем. Гравий в кольцевое пространство закачивают вместе с промывочной жидкостью с поверхности. Полное заполнение расширенного места гравием фиксируется обычно повышением давления на насосе.

Устройство гравийных фильтров таким способом — весьма сложный процесс. Поэтому предпочтение отдают предварительно уплотненным гравийным фильтрам (рис. 66), которые изготовляют на поверхности секциями. Каждая секция состоит из фильтровой трубы, наружной сетки и гравия, уплотненного между соткой и фильтровой трубой. Считается, что для образования надежного песчаного «моста» достаточна толщина слоя гравия, равная 5—6 диаметрам его зерен. Размер зерен гравия также определяют по диаметру зерен 10%-ной фракции кривой механического состава пластового песка d_10%. По опытным данным, наилучшее соотношение между диаметром гравия d_rp и песка 10%-ной фракции должно быть d_гр/ d_10% < 12; для создания некоторого запаса принимают d_гр/ d_10% =6¸8.

Несмотря на то, что открытый забой наиболее совершенный, его не всегда можно рекомендовать. Так, например, в. продуктивных слабо сцементированных пластах, где нефтеносные пески переслаиваются с глинами, а иногда с водоносными или газоносными песками, приходится всю вскрытую толщу перекрывать обсадными трубами и цементировать их. Продуктивная зона некоторых месторождений состоит из нескольких пластов, разделенных глинистыми пропластками. Свойства нефтей, пластовое давление и коллек-торские свойства пород у этих пластов могут быть различными. Поэтому соединять открытым забоем все продуктивные пласты также нецелесообразно, так как при этом возможен переток нефти из одного пласта в другой. Такие продуктивные горизонты также приходится полностью перекрывать обсадными трубами с цементировкой их для разобщения пластов, которые могут эксплуатироваться поочередно или раздельно одними и теми же скважинами, а иногда и разными. Пласт со стволом скважины соединяют при этом перфорацией стенки обсадной колонны и затрубного кольца цемента.

Подобная конструкция низа скважины в советской и зарубежной практике наиболее распространена (рис. 67, а) вследствие того, что можно быстро и надежно разобщить продуктивные, водоносные и газоносные горизонты. Вместе с тем ей свойственны и крупные недостатки. При цементировании скважины цементируется и пласт, что связано с неизбежным ухудшением фильтрационных свойств призабойной зоны. Путем прострела отверстий при этой конструкции забоя удается вскрыть лишь небольшую часть площади дренирования. Скважина получается несовершенной как по степени, так и по характеру вскрытия. Иногда приходится устанавливать на забое дополнительные фильтры (рис. 67, б).

В ряде районов нашей страны в условиях неоднородных коллекторов в последнее время стали разрабатывать залежи многозабойными скважинами, имеющими 4—6 стволов (рис. 68). Этот метод вскрытия продуктивных пластов позволяет соединить изолированные участки и расширить зону дренирования.

Дата добавления: 2015-06-28