Прогрессивные технологии сооружения скважин

ВСКРЫГГИЕ ПЛАСТОВ С НОРМАЛЬНЫМ ПЛАСТОВЫМ ДАВЛЕНИЕМ. ВСКРЫТИЕ С ПРОМЫВКОЙ ВОДОЙ

При вскрытии водоносного пласта фильтрационные парамет­ры пласта в околоскважинной зоне лучше всего сохраняются при использовании в качестве промывочной жидкости чистой воды.

Технология вскрытия водоносного пласта с промывкой водой внедряется ВСЕГИНГЕО начиная с 50-х гг., однако пока объемы применения этой технологии незначительны. Стремление ис­пользовать вместо воды глинистые или другие вязкие промывоч­ные жидкости производственными организациями объясняется опасностью обрушения стенок скважины, прихватом инструмента и сложностью посадки фильтра в заданный интервал. В реаль­ных условиях при правильно выбранной технологии в случае промывки скважины водой устойчивость стенок можно гаранти­ровать.

Многочисленными исследованиями установлено, что устойчи­вость стенок скважины сохраняется, если в процессе всего цикла работ при вскрытии пласта и оборудовании скважины поддерживается репрессия на пласт не ниже 0,03-0,05 МПа. Из этого условия вытекает основное ограничение применения тех­нологии вскрытия пластов с промывкой чистой водой - невоз­можность оборудования скважин при высоких пластовых давле­ниях, особенно при самоизливе.

В процессе промывки на пласт действуют статическая и гид­родинамическая составляющие репрессии. Статическая состав­ляющая равна произведению превышения уровня циркулирую­щего потока над статическим уровнем на плотность воды и уско­рение свободного падения, а гидродинамическая составляющая - сумме потерь напора при движении восходящего потока в коль­цевом пространстве скважины над вскрываемым интервалом и в сливной магистрали оголовка на устье. Поэтому в процессе бу­рения устойчивость стенки обеспечивается за счет повышенной репрессии на пласт.

Наибольшая опасность обрушения стенок при вскрытии пласта наблюдается при перерывах циркуляции, а особенно - в случае подъема или расхаживания инструмента, калибровки ствола. С целью сохранения устойчивости стенок необходимо обеспечивать превышение уровня над статическим не ниже 3­5 м вод. столба. Превышение уровня при перерывах циркуляции поддерживается доливом воды в устья в кольцевое пространство. Воду можно доливать от бурового насоса переключением трехходового крана и перепуска воды через специальный шланг к устью скважины, либо от специальной емкости самотеком. При глубоких статических уровнях возникает сложность контроля за сохранением заданного превышения уровня. В этих случаях обычно осуществляют долив воды до устья.

Перед вскрытием пласта и разбуриванием цементной пробки наработанный раствор удаляют из отстойников, которые запол­няют водой. Полностью удалить глинистые и другие фракции из отстойника не удается, поэтому образуется малоглинистый раствор с низкими структурными свойствами. Способность про­никать в пласт у такого раствора примерно такая же, как у чистой воды, а содержания различных примесей достаточно для

Существенной кольматации околоскважинной зоны. Исследова­ниями Русбурмаш установлено, что, кольматация малоглинис­тыми растворами - наиболее опасный вид засорения пласта, при котором интенсивность снижения фильтрационных характе­ристик в околоскважинной зоне выше, чем у глинистых и других вязких растворов (их параметры контролируют на поверхности).

Предпочтительнее использовать схему вскрытия пласта с отбором воды буровым насосом из специальной емкости. В этом случае исключается попадание в воду кольматантов. Для про­мывки удобно использовать цементировочный агрегат с двумя емкостями по 3 м3. При вскрытии на буровой необходимо обес­печить требуемый запас воды с учетом планируемого поглоще­ния. Интенсивность поглощения определяется по приемистости скважины при репрессии на пласт 0,03-0,05 МПа, которая рас­считывается по известным формулам. Долив воды в кольцевое пространство скважины при прекращении подъема должен соот­ветствовать расчетным значениям приемистости скважины.

Последовательность технологических операций по вскрытию пласта с промывкой водой следующая. После крепления сква­жины и ОЗЦ спускают инструмент и разбуривают цементную пробку и промывают чистой водой. За время разбуривания це­мента естественный раствор, находящийся в инструменте, заме­щается на чистую воду и при вскрытии со стенками скважины в интервале водоносного пласта контактирует только вода и шлам. Перед вскрытием следует убедиться в создании достаточного за­паса воды на буровой.

Циркуляционную систему для промывки монтируют в следующем порядке. При использовании для вскрытия пласта цементировочного агрегата нагнетательная магистраль насоса 9 т соединяется с вертлюгом. Вода из емкостей насосом цементиро­вочного агрегата нагнетается через вертлюг в колонну труб и оттуда поступает на забой. Емкости агрегата пополняются по мере опорожнения из водовозок или промежуточной емкости с помощью центробежного насоса, цементировочного агрегата или бурового насоса. При перерывах циркуляции долив осуществ­ляют в кольцевое пространство скважины из емкостей цементи­ровочного агрегата или водовозки через сливную магистраль са­мотеком. Расход долива регулируют вентилем.

При наращивании инструмента и любой другой технологиче­ской операции, требующей подъема снаряда, интенсивность до­лива увеличивается на объем поднимаемых в единицу времени труб. При отсутствии цементировочного агрегата промывку скважины осуществляют буровым насосом, забирающим воду из водовозки, через промежуточную емкость. Жидкость доливают в кольцевое пространство через сливную магистраль водовозки или промежуточной емкости самотеком и регулируют венти­лями.

После вскрытия продуктивного интервала бурят скважину под отстойник на 3-5 м ниже нижней границы установки фильтра. После сооружения скважины до расчетной отметки ин­струмент извлекают. Подъем сопровождается обязательным до - ливом воды в кольцевое пространство.

Если интервал залегания продуктивного пласта неизвестен, то сначала бурят пилот-ствол меньшего диаметра, в котором прово­дят геофизические исследования. По данным опробования опре­деляют интервал установки фильтра, после чего вскрывают пласт в последовательности, описанной выше. Далее скважину обору­дуют выбранным типом забоя, устанавливают фильтр и начи­нают освоение. Все технологические операции, предшествующие освоению, обязательно сопровождаются доливом воды в кольце­вое пространство, через устье, за исключением предусматриваю­щих циркуляцию в скважине.

Процесс вскрытия пластов с промывкой чистой водой ослож­няется при наличии в разрезе глинистых пород, которые необхо­димо разбуривать. Обычно в кровле и подошве водоносного пла­ста, сложенного песками различных фракций, залегают глини­стые породы, при бурении которых нарабатывается естественный раствор. Фильтрат раствора совместно с глинистым шламом проникает в околоскважинную зону пласта, снижая его прони­цаемость. Кольматация естественным наработанным раствором может привести к катастрофическому засорению пласта и сни­жению, а иногда и полному прекращению дебита. Вследствие низких структурных свойств раствора фильтрат и шлам прони­кает в пласт на большую глубину. Частицы глинистого шлама имеют первоначально заниженный размер по причине малого времени контакта с водой с момента разбуривания до попадания в поры пласта. С течением времени попавшие в поры пласта глинистые частицы набухают и экранируют скважину от водонос­ного пласта, иногда полностью.

Кольматации пласта безглинистыми частицами практически всегда можно избежать. В процессе бурения песков частицы не разрушаются, а нарушаются только связи между ними. Поэтому размер шлама обычно соответствует гранулометрическому со­ставу разбуриваемого пласта. Исключение составляют неодно­родные пески, когда в подошве продуктивного интервала зале­гают фракции песка, размер которых в 6 раз меньше средних фракций песков в интервале установки фильтра. В этом случае проникновения шлама избежать нельзя. Аналогичный эффект

Наблюдается при нескольких продуктивных интервалах, разме­жеванных пропластками из тонких и пылеватых фракций.

На основании вышеизложенного можно определить радио - нальную область применения технологии вскрытия пластов с промывкой чистой водой.

Это разрезы, в которых исключается необходимость разбури­вания глинистых пород и вероятность образования естественного раствора, а также отсутствуют пропластки, сложенные частицами размера в 6 раз меньше среднего размера частиц продуктивного интервала.

Если избежать разбуривания глинистых пород нельзя, то про­никновение естественного раствора в пласт следует ограничить. Это можно сделать созданием на стенках скважины слабопрони­цаемой корки. В этом случае можно рекомендовать для вскрытия пласта глинистый раствор нормальных параметров. При вскры­тии на стенках скважины формируется глинистая корка, предо­храняющая пласт от глубокого проникновения кольматанта. Скважину бурят до расчетной глубины, после чего специаль­ными расширителями пилот-ствол в интервале установки фильтра рекомендуется расширять, удалив при этом закольмати - рованную зону. При расширении нет необходимости разбурива­ния глинистых пород, а следовательно исключается возможность наработки естественного раствора и кольматации.

Вскрытие с промывкой полимерными растворами. Большее распространение в практике находят полимерные самораспадаю­щиеся растворы. Их суть в том, что при вскрытии пласта в на­чальный момент на стенках скважины формируется слабопрони­цаемая пленка, которая со временем или при добавлении специ­ального реагента разрушается и удаляется из скважины при от­качке.

В. М. Беляков рекомендует использовать в качестве полимер­ной добавки 4-5 % модифицированного крахмала, т. е. 40-50 м сухого порошка на 1 м3 воды. Для экономии реагента в несколь­ких случаях допускается использование 3 % водного раствора крахмала и 3 % раствора хины. Раствор имеет плотность 1000­1020 кг/м3, вязкость 20 с, водоотдачу 12 см3 за 30 мин. Если не­обходимо увеличить плотность раствора, то его подсаливают.

Распад структуры раствора наступает в течении 3-4 сут. Для ускорения процесса распада в раствор добавляют амилосубтилин. При добавке амилосубтилина распад структуры происходит в течение 6 ч. С целью минимизации кольматации раствор неди - фицированного крахмала обрабатывают каустической содой. Рас­твор рекомендуется готовить гидросмесителями электронного типа.

А. М. Коломеец рекомендует использовать для вскрытия водо­носных пластов водогипановые растворы. Водогипановый рас­твор представляет собой раствор гипана-1 или гипана-0,7 в тех­нической воде. Обычно гипан поставляется в виде 10-15 % вод­ного раствора в бочках или цистернах.

Гипан добавляется в воду в объеме 1-5 %. При температуре +10 °С вязкость раствора изменяется от 16 до 30 с, с увеличе­нием вязкости снижается водоотдача раствора. Ниже приведены данные относительно снижения водоотдачи водогипановых рас­творов в сравнении с водой [14, 22].

Условная вязкость, с.............................................. 17 20 23 26 30

Снижение фильтрационного расхода водоги-

Панового раствора в сравнении с водой, раз....... 2 5 7,5 10 14

Температура замерзания водогипанового раствора равна 4,5 °С. При добавке в раствор 1-5 % соли температура замерзания снижается до —7 - —9 °С. При этом вязкость раствора снижается с 28-30 до 17-21 с.

В целях исключения кольматации водогипановые растворы нельзя обогащать глиной. В этой связи осложняется использова­ние водогипановых растворов в разрезах, содержащих глинистые породы.

Для удаления полимерной пленки, образованной на стенках скважины при промывке водогипановых растворов, скважину следует промыть при высоких скоростях движения восходящего потока или освоить другим способом. Со временем полимерная пленка преобразуется в низкопроницаемый гель-камень, разру­шить который сложно. Дебит скважины в этом случае может существенно снижаться. Отмеченная особенность водогипановых растворов преобразования полимерной пленки в непроницаемую плотную структуру используется в нефтяной и газовой промыш­ленности для борьбы с водопритоками в процессе бурения, изо­ляции водоносных пластов. В этой связи использовать водогипа­новые растворы можно лишь в случае, если гарантируется эф­фективное освоение и разрушение пленки.

Имеется опыт применения для вскрытия пластов полимерных растворов на основе КМЦ. Состав раствора на 1 м3 следующий: 7-10 кг КМЦ, 80-100 кг (с добавкой мела) УЩР. Кроме этого, в качестве основных реагентов полимерных растворов используют картофельную мезгу, метас, сапропель, ломакриламид и др. Вследствие повышенных структурных свойств полимерные рас­творы характеризуются высокой выносной способностью и по­зволяют очистить ствол скважины от шлама даже при больших диаметрах ствола.