Эксплуатационные скважины

К эксплуатационным скважинам предъявляются более жесткие требования, чем к разведочным в части не загрязнения коллектора буровым раствором, не перетекания флюидов из одного пласта в другой и особенно в водоносные пласты. А также, если скважина не фонтанная, подъема флюидов на поверхность. Однако рассмотрим эти вопросы последовательно.

Существует два способа вскрытия продуктового пласта. Первый заключается в том, что скважина бурится на всю мощность продуктового пласта и в нее опускается эксплуатационная колонна до подошвы пласта. Далее затрубное пространство цементируется и затем после твердения цемента в эксплуатационной колонне изнутри пробиваются отверстия (устраивается перфорация) в пределах продуктового пласта. Второй способ (рис. 4.3) предусматривает первоначальное бурение скважины только до кровли продуктового пласта, в скважину опускается эксплуатационная колонна, затрубное пространство цементируется, а нижний торец эксплуатационной колонны закрывается бетонным башмаком. После твердения цемента через башмак проходится новая скважина меньшего диаметра на всю мощность продуктового пласта и в нее опускается перфорированная труба (хвост). Оба способа широко используются на практике.

Для подьема флюида на поверхность используется лифтовые трубы, опускаемые в эксплуатационную колонну, в зазор между которыми с помощью компрессора подается сжатый воздух. Последний вытесняет флюид в лифтовую трубу и он под давлением поступает на поверхность (рис. 4.4). Или глубинные насосы поршневые и диафрагменные. На рис 4.5 показана конструктивная схема диафрагменного насоса.

				Рис. 4.3Схема вскрытия продуктового пласта.   1- эксплуатационная колонна; 2 – цементный раствор; 3 – башмак эксплуатационной колонны; 4 – хвост.
		Рис. 4.5Схема диафрагменного насоса   1 – эксцентрик; 2 – поршень; 3 – камера, заполненная маслом; 4 – возвратная пружина; 5 – металлическая диафрагма; 6 – нагнетательный клапан; 7 – всасывающий клапан
		Рис. 4.4Подъем флюида с помощью сжатого воздуха.   1 – лифтовая труба; 2 – эксплуатационная колонна; 3 – сжатый воздух; 4 – нефть.

Скважины стараются располагать на ровной, хорошо дренированной, однородной поверхности без проявлений криогенных процессов (термокарст, термоэрозия, солифлюкция). При производстве бурения стремятся не нарушать существующие мерзлотные условия. Для этого фундамент буровой вышки (бревенчатый накат, железобетонные плиты) устанавливают на подсыпку из крупноскелетного материала в конце зимы, когда заканчивается сезонное промерзание грунтов. Подсыпка устраивается по ненарушенному растительному покрову. К конструкции самой скважины предъявляют следующие требования: она должна обеспечивать, во-первых, надежное крепление ствола кондуктором в интервале залегания мерзлых пород, во-вторых, исключать теплообмен между стволом скважины и мерзлыми породами. Эти требования учтены в конструкции скважины, разработанной в институте Гипротюменнефтегаз (рис. 4.6). Она включает: направление диаметром 426 мм на глубину 20—30 м, наружный кондуктор диаметром 324 мм и внутренний 219 мм на всю мощность ВМГ, эксплуатационную обсадную колонну диаметром 168 мм до глубины продуктового пласта и колонну насосно-компрессорных труб диаметром 73 мм. Пространство между внутренним и наружным кондукторами заполняется воздухом или азотом, которые выполняют роль теплоизолятора.

Устойчивость устья скважины (направления), пройденной в непросадочных породах, при оттаивании ВМГ (максимально возможная относительная осадка < 0,03) обеспечивается устройством вокруг нее подсыпки из крупноскелетного материала мощностью 0,8—1,0 м (рис. 4.7, а), такое же решение принимается и на участках с ВМГ несливающегося. типа. В просадочных грунтах (d_i = 0,03—0,2) устойчивость обеспечивают перекрытием приустьевой зоны скважины железобетонной плитой и устройством над ней песчаной насыпи, мощность которой превышает мощность слоя сезонного оттаивания грунта (рис. 4.7, б). Опорной частью плиты являются породы, находящиеся вне зоны протаиванин вокруг скважины.

В сильно просадочных грунтах (d_i >0,2) применяют особую конструкцию направления с теплоизоляцией и системой охлаждения (шахтовое направление). При этом используют следующие системы охлаждения: 1) естественное — при помощи парожидкостных термосифонов, установленных в

Рис. 4.6Конструкция скважины с теплоизоляцией ствола.   1 – направление; 2 и3 – наружный и внутренний кондукторы; 4 – теплоизолирующая воздушная прослойка; 5 – мерзлые грунты; 6 – циркуляционное отверстие; 7 – подошва ВМГ; 8 – цементный камень; 9 – эксплуатационная обсадная колонна; 10 – колонна насосно-компрессорных труб; 11 – канал для подъема жидкости; 12 – интервал перфорации.  

кольцевом пространстве между направлением и внешним кондуктором и соединенных с аккумулятором холода (рис. 4.7, в); 2) машинное — аммиачно-рассольной установкой с циркуляцией рассола в указанном кольцевом пространстве (рис. 4.7, г).

Длина шахтового направления при использовании естественного холода обычно составляет 10—15 м, искусственного — 20—30 м. Оно представляет собой две коаксиальные трубы (внутренняя труба является кондуктором скважины), зазор между которыми заполнен антифризом или циркулирующим рассолом. Внутренняя труба с наружной стороны имеет изоляцию из пористой резины.

В качестве аккумулятора холода используется зеротор (емкость, заполненная жидкостью, замерзающей при отрицательной температуре - антифризом), который устанавливают возле испарительной и конденсаторной частей термосифонов, причем в первом случае зеротором является кольцевое пространство шахтового направления, заполненное антифризом. Зеротор возле конденсатора устраивают примерно на половину его высоты, оболочку зеротора теплоизолируют.

Система охлаждения с аккумулятором холода работает следующим образом. С наступлением зимнего периода, когда температура наружного воздуха становится ниже температуры грунта, про­исходит его охлаждение и аккумуляция холода зеротором за счет замораживания антифриза. При этом часть конденсатора, размещенная в антифризе, работает в режиме испарителя. Вследствие аккумуляции холода антифризом температура грунта на контакте с шахтовым направлением в летний период остается равной температуре плавления антифриза (до тех пор, пока он полностью не оттает). Это достигается передачей холода грунту оттаивающим антифризом непосредственно через оболочку шахтового направления и работающими летом термосифонами.

В качестве антифриза используется водный раствор диэтиленглюколя. Антифриз такого состава не расслаивается при замерзании и образует со льдом

Рис. 4.7 Обеспечение устойчивости направления скважины в непросадочных (а), просадочных (б) и сильно просадочных (в,г) при оттаивании ВМГ.

1 – скважина; 2 – подсыпка; 3 – граница оттаивания ВМГ; 4 – железобетонная плита; 5 – корпус шахтового направления; 6 – соединительная линия; 7 – губчатая резина; 8 – испаритель парожидкостного термосифона; 9 – жидкость, замерзающая при отрицательной температуре; 10 – конденсатор парожидкостного термосифона; 11 – корпус аккумулятора холода; 12 – рассол.

прочную смесь. Кроме того, регулируя соотношение между водой и диэтиленглюколем, можно добиться любой заранее заданной температуры замерзания раствора (обычно -2°С). Этого достаточно, чтобы обеспечить работу термосифонов в летнее время и одновременно иметь минимальный объем зеротора, так как его объем зависит от температуры замерзания и с ее понижением возрастает. Бурение скважин в криолитозоне ведется без остановок во избежание приморозки инструмента на забое, при этом применяются незамерзающие буровые растворы и особые виды цементов и цементных растворов для тампонирования, которые твердеют при отрицательной температуре.

Дата добавления: 2015-07-13