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.
