Прогрессивные технологии сооружения скважин

ВСКРЫТИЕ ВЫСОКОНАПОРНЫХ ПЛАСТОВ

При вскрытии напорных водоносных горизонтов возникают традиционные осложнения, связанные с поддержанием стенок скважины в устойчивом положении при подъеме инструмента и оборудования водоприемной части фильтром. Как правило, при вскрытии напорных пластов применяют утяжеленные глинистые растворы, позволяющие предотвратить самоизлив и поддержать стенки скважины в устойчивом состоянии при оборудовании во­доприемной части. Однако применение специальных растворов приводит к интенсивной кольматации пласта, что не позволяет получить впоследствии планируемые эксплуатационные пара­метры, высокие дебиты скважины, удовлетворительные сроки эксплуатации и предупредить суффозию.

При оборудовании самоизливающихся скважин возникают сложности в случае, если напорный водоносный пласт сложен пылеватыми, тонко - или мелкозернистыми песками плывунного типа. Поддержать устойчивость стенок скважины в таких поро­дах традиционными методами, т. е. при вскрытии пласта, расши­рении пилот-ствола в эксплуатационном интервале, спуске фильтровой колонны и намыве гравийного фильтра невозможно. В контакте с водой или утяжеленным глинистым раствором пла - стовый песок переходит во взвешенное состояние, стенки сква­жины оплывают к подошве водообильного пропластка, формиру­ется рыхлая песчаная пробка, которая при установке фильтровой колонны контактирует непосредственно с нижними отверстиями фильтра, что исключает возможность заполнения интервала экс­плуатации гравийным фильтром по всей мощности. При экс­плуатации пластовый песок, контактирующий непосредственно с фильтром, проникает в скважину, формирует песчаную пробку, что приводит к интенсивному снижению дебита и выносу песка.

Напорные водоносные пласты, представленные пылеватыми песками (табл. 3.4) плывунного типа, характерны для некоторых районов юга Молдовы. Модуль крупности песков изменяется от 0,01 до 0,06 при преобладании значений 0,02. Приведены составы песков, которые с точки зрения предотвращения суффозии наиболее неблагоприятны из опыта мировой практики.

Водоносный пласт залегал на глубинах от 200 до 320 м и был представлен песками (см. табл. 3.3) с прослойками глин. В по­дошве и кровле пласта находились глины. Традиционно сква­жины бурили до кровли водоносного пласта и закрепляли ее 168-мм трубами с последующим цементированием. Водоносный пласт вскрывали 145-мм долотом с учетом разбуривания 3-4 м ствола в глинах под отстойник. Промывали скважину утяжелен­ным глинистым раствором плотностью 1100-1200 кг/м3. В сква­жину устанавливали проволочные или сетчатые фильтры с об­ратным клапаном и противоаварийным переходником в нижнем торце башмака. На поверхности герметизировали верхний торец эксплуатационной колонны заглушкой с замком бурильных труб, который соединяли с буровым насосом.

Скважину промывали через фильтрующую поверхность фильтра с расходом 0,8-1,5 л/с для создания скоростей восхо­дящего потока 0,01-0,02 м/с. В кольцевой зазор засыпали гра­вий. Осваивали скважину желонированием с последующей от­качкой эрлифтом. Удельный дебит скважин для глубокого ин­тервала 280-310 м составлял 0,004-0,005 л/с, а для верхнего ин­тервала 200-220 м - 0,04-0,05 л/с. Вынос песка превышал до­пустимые пределы. Со временем дебит скважины уменьшался, преимущественно после повторной остановки (пуск насоса). При изменении давления на фильтре, что наблюдается при остановке и пуске насоса, резко интенсифицировалось проникновение песка внутрь фильтровой колонны, и образовывались песчаные пробки. Сопротивление притоку резко возрастало, поэтому снизился дебит в 1,5-2 раза.

Образование песчаных пробок было вызвано неудовлетвори­тельным подбором фильтра и технологией гравийной обсыпки. Наружный каркас фильтра на 108-мм трубе составлял 122­130 мм, а диаметр бурения - 145 мм. Кольцевой зазор гравийной обсыпки для таких фракций песка в 7-12 мм недостаточен. Кроме этого, пески плывунного типа имеют свойство образовы­вать сужение ствола в интервале водоносного пласта.

Образование каверны в таких условиях даже при использова­нии расширителей механического действия и традиционной тех­нологии невозможно. Кавернограммы (рис. 3.13) после вскрытия пласта спустя 0,8-1,1 ч - время, необходимое для подъема инст-

А б В

100 150 300 мм 100 200 мм 100 200 мм І________ І_ І І І і І І і І І

Румента и спуска каверномера, стенки скважины в интервале пласта сужаются со 145 до 90-100 мм. Разумно предположить, что за 1,5-2,3 ч - время, необходимое для установки фильтровой колонны, происходит более существенное сужение ствола, пре­пятствующее нормальному формированию гравийного фильтра и экранированию песка водоносного пласта по всей поверхности. Предупредить пескование при размерах частиц 0,01-0,02 мм без гравийной обсыпки невозможно.

Была предложена следующая последовательность технологи­ческих операций. Водоносный пласт после крепления обсадными трубами скважины до его кровли долотом вскрыли. После извле­чения инструмента стенки скважины обрушились, так как пласт вскрывался с промывкой чистой водой. В скважину спустили расширитель, которым через центральную насадку промыли скважину и вынесли обрушившуюся породу водоносного пласта до забоя. Во время промывки стенки скважины поддерживались в устойчивом состоянии из-за динамической составляющей ре­
прессии на пласт. С целью исключения кольматации пласт вскрывали с промывкой чистой водой. Расширитель приподняли от забоя до нижней границы интервала расширения и привели рабочие органы в открытое положение. Начали вращение и раз­работку каверны пока без осевого перемещения инструмента. Одновременно с расширением начали подавать на забой гравий. Одна часть гравия закачивалась через инструмент и расширитель непосредственно на забой, а другая часть подавалась через коль­цевое пространство. Гравий надежно осаждался на забой из-за разрушения первичных структур пробок при вращении инстру­мента. После заполнения гравием пространства под отстойник до нижней границы интервала расширения расширитель стали при­поднимать вверх, постоянно поддерживая его над уровнем намы­ваемого фильтра, который контролировали инструментом при прекращении вращения.

Итак, разрабатываемая расширителем каверна почти сразу заполнялась гравием, что предохраняло стенки 12 скважин от обрушения. Расширитель поднимали с вращением до верхней границы установки фильтра, затем вращение прекратили, поро- доразрушающие органы привели в транспортное положение, а гравийный фильтр намыли на 1-2 м выше башмака обсадной колонны. В скважину засыпали гравий фракции 0,8-1,2 мм.

На поверхности смонтировали фильтровую колонну в сле­дующем порядке: забурник винтовой, отстойник с обратным кла­паном и противоаварийным переходником с винтовой спиралью, фильтр, надфильтровая труба. Использовали проволочный фильтр с трехугольной обмоткой и шириной щели 1,5 мм. При установке забурника на забой фильтровую колонну с промывкой ввинтили в гравийную обсыпку в заданный интервал. Процесс завинчивания занял несколько минут. Бурильные трубы, нахо­дящиеся внутри фильтровой колонны, отвернули от проти - воаварийного переходника и извлекли на поверхность. В про­цессе подъема инструмента через внутреннюю поверхность эксплуатационной колонны начался самоизлив чистой воды без песка и глинистых примесей.

Дебит самоизлива после внедрения новой технологии увели­чился, а при откачке - в 2-3 раза при отсутствии песка. Приме­нение описанной технологии и соответствующих технических средств позволило сформировать в интервале установки фильтра каверну заданного диаметра, обеспечить расчетную толщину гра­вийной обсыпки. Замена низкопроницаемого песка водоносного пласта на высокопроницаемый гравий повысила удельный дебит скважины при полном предотвращении пескования. Снижения де­бита при повторном выключении (пуск насоса) не наблюдалось.