Конструкция забоя скважины

Содержание

Введение………………………………………………………………………………………….2

1. Конструкция скважин…………………………………………………………………...3
2. Конструкция забоя скважин…………………………………………………………….4

Заключение……………………………………………………………………………………….9

Список литературы……………………………………………………………………………..10 

 

Введение

     Нефть и газ добывают, пользуясь скважинами, основными процессами строительства  которых являются бурение и крепление. Необходимо осуществлять качественное строительство скважин во все  возрастающих объемах при кратном  снижении сроков их проводки с целью обеспечить страну нефтью и газом при снижении трудо- и энергоемкости и капитальных затрат.

     Бурение скважин – единственнный источник результативной разведки и приращения запасов нефти и газа. [1].

 

1. Конструкция скважины

     Расположение  обсадных труб с указанием их диаметра, глубины установки, высоты подъема закачанного цементного раствора, диаметра долот, которыми ведется бурение под каждую колонну, а иногда и других данных, называется  конструкцией скважины.

     Конструкция скважины должна обеспечить высокое качество строительства скважины как долговременно эксплуатируемого сложного нефтепромыслового объекта, предотвращение аварий и осложнений в процессе бурения и создание условий для снижения затрат времени и материально-технических средств на бурение.

     Конструкция скважин должна отвечать следующим требованиям:

• Обеспечивать отбор запланированного объема воды;
• Предотвращать перетоки подземных вод по затрубному пространству;
• Обеспечивать устойчивость стенок скважины от обрушения и поглощения промывочной жидкости;
• Осуществлять гидрогеологическое опробование и наблюдения;
• Иметь минимальную металлоемкость;
• Обеспечивать проведение различных  технологических операций в скважине; [2].

 

1. Конструкция забоя скважин

     Часть скважины, вскрывшая продуктивный пласт, называется забоем. Этот элемент скважины является принципиально важным, т.к. в течение срока эксплуатации скважины (а это — десятки лет) забой определяет ее эффективность и должен удовлетворять меняющимся условиям разработки, обеспечивая:

     —механическую прочность призабойной зоны без ее разрушения;

     —возможность  избирательного воздействия на различные  части вскрытой части продуктивного  горизонта как за счет направленного  вторичного вскрытия, так и за счет гидродинамических или физико-химических обработок;

     —максимально возможный коэффициент гидродинамического совершенства скважины.

     Конструкцию призабойной части выбирают в  зависимости от ее местоположения в  залежи, литологических и физических свойств пласта, наличия в кровле и подошве пласта воды или газа и ряда других факторов.[1].

     Таким образом, можно использовать одну из следующих типовых конструкций забоев скважин:

• скважина с перфорированным забоем;
• скважина с забойным хвостовиком;
• скважина с забойным фильтром;
• скважина с открытым забоем. [6].

     

   Рисунок 1. Схема расположения скважин на антиклинальной структуре

     На  рис. 1 изображена схема расположения скважин на антиклинальной структуре. Здесь при бурении нагнетательной скважины 1, предназначенной для закачки воды в законтурную часть залежи, следует вскрывать на всю его мощность, чтобы добиться высокой поглотительной способности скважины. Скважина 2 расположена в водоплавающей зоне, т.е. пласт в этом месте имеет подошвенную воду. В этом случае бурение скважин прекращают выше отметки водонефтяного контакта, т.е. вскрывают только верхнюю часть пласта. Если в подошве пласта нет воды, целесообразно вскрывать пласт в нефтяной части на всю его толщину. При этом скважину заканчивают несколько ниже продуктивного пласта (скв.3) и устраивают колодец, в котором при эксплуатации скважины скапливается песок, поступающий из пласта.

     Если  скважина вскрыла газовую шапку (скв.4), ее забой необходимо оборудовать  так, чтобы нефть, притекающая в  скважину, не увлекала газ из газовой  шапки.

     Скважина  в зависимости от литологической характеристики продуктивных пластов может быть оборудована открытым или закрытым забоями (рис. 2).

     Открытый  забой применяют в том случае, когда продуктивный пласт представлен  крепкими однородными породами (известняками, песчаниками). Для этого скважину бурят до кровли продуктивного пласта, спускают эксплуатационную колонну, цементируют ее, а затем пласт вскрывают долотом диаметром несколько меньшим внутреннего диаметра обсадной колонны. [3].

     Наилучшие условия притока жидкости и газа в скважину дает вскрытие пласта на всю мощность без закрепления трубами.

     При этом последнюю обсадную колонну  цементируют выше кровли продуктивного  пласта. Такая конструкция забоя  скважины допустима, если продуктивный пласт сложен плотными породами и  в продуктивной зоне нет газоносных и обводненных пропластков

     В большинстве случаев продуктивный пласт, так же как и весь ствол  скважины закрепляют трубами, а для  пропуска нефти или газа в скважину трубы против вскрытой части пласта снабжают отверстиями. Эта часть  ствола называется фильтровой зоной или просто фильтром.

     Если  продуктивный пласт состоит из несцементированных пород, частицы которых могут  в процессе эксплуатации выноситься потоком жидкости в скважину, ниже основной эксплуатационной колонны  иногда спускают хвостовой фильтр.

     Размеры щелей и отверстий в фильтре  выбирают так, чтобы перед ними могли  задерживаться крупные песчинки, которые в свою очередь ограничиваю  перемещение более мелких частиц из пласта. Эксплуатационную колонну  спускают, как и в предыдущем случае, до кровли продуктивного пласта и цементируют. Затем скважину углубляют на всю мощность продуктивного горизонта и спускают в нее хвостовик-фильтр. Хвостовик имеет в верхней части воронкообразный раструб, который сажается в специальное седло, находящееся у башмака обсадной колонны. На рисунке 34, б представлена конструкция скважины с фильтром, спущенным непосредственно на эксплуатационной колонне. Для цементирования затрубного пространства выше продуктивного пласта на наружной стороне труб на глубине, соответствующей кровле пласта закрепляют железную воронку – манжету, плотно прилегающую к стенкам скважины. Над манжетой в трубах делают несколько отверстий для прохождения цементного раствора из труб в затрубное пространство, а ниже устанавливают чугунный клапан, который после цементирования легко разбуривается. .[3].

     

Рис. 3.  Конструкция забоя скважины   с обсаженным стволом.

1 — продуктивный пласт; 2 — газоносный пласт; 3 — водоносный пласт; 4 — обсадная колонна; 5 — перфорационные отверстия.

     В большинстве случаев применяют конструкции забоя и фильтра, изображенные на рис.3.  При этом скважину бурят до проектной глубины.

     Когда обсадные трубы спущены и зацементированы с подъемом цементного раствора до нужной высоты, для перекрытия всех верхних нефтяных, газовых и водяных пластов против продуктивной части пласта при помощи пулевых или кумулятивных перфораторов простреливают отверстия. Эта операция называется перфорацией. Конструкция низа скважины со сплошной цементной заливкой и перфорационными отверстиями в колонне в советской и зарубежной практике наиболее распространена. При такой конструкции быстро и надежно разобщаются все продуктивные, водоносные и газоносные горизонты. Однако она имеет и крупные недостатки. При цементировании колонны цементируется и пласт, что связано с ухудшением фильтрационных свойств призабойной зоны. Даже при большом числе отверстий пласт будет сообщаться со скважиной на значительно меньшей площади, чем в скважинах с открытым забоем. Поэтому и приток нефти в скважину будет меньше. Очень же большое число отверстий может уменьшить прочность самой колонны.

     Фильтры описанных типов укрепляют стенки скважины в зоне продуктивного пласта и предотвращают обвалы и засорение скважины породой. Однако, если нефтяной пласт сложен рыхлыми песками, и скважину вместе с нефтью поступает значительное количество песка, так как фильтр, имеющий большие отверстия, нe будет препятствовать его поступлению в скважину.

     Для предотвращения попадания в скважину песка можно устанавливать щелевидные фильтры. Прорези в таких фильтрах имеют в поперечном сечении форму трапеции, обращенной узкой стороной наружу, чтобы отдельные песчинки, проникшие внутрь щели, не застревали в ней и не засоряли ее. Щели в зависимости от фракционного состава песка делают шириной 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. Для неотсортированного естественного песка сводообразующими будут зерна такого диаметра, при котором сумма всех более крупных фракций составляет около 10% от всей массы песка. По этому размеру и подбирают параметры щелевидных фильтров.

     Известно несколько конструкций щелевидных фильтров, но они не находят широкого применения из-за сложности изготовления и недолговечности работы.

     Забои скважин можно оборудовать также металлокерамическими, песчано-пластмассовыми или гравийными фильтрами

     Конструкции забоев смешанного вида используются в следующих случаях: в однородном коллекторе пористого или трещинного типа при наличии близко расположенных  напорных горизонтов или газовой  шапки у кровли пласта, а также  при низких значениях пористой или трещинной проницаемости пород; в коллекторе, составленном прочными породами, сохраняющими устойчивость при образовании депрессии на пласт при эксплуатации скважины; при раздельном способе эксплуатации продуктивного объекта. [5]. 
 
 

 

Заключение

     В целом забой скважины должен обеспечивать высокий коэффициент гидродинамического совершенства скважины, что достигается применением конструкции с открытым забоем или надлежащей избирательной перфорацией (16—20 отверстий на 1 м толщины пласта) колонны только против продуктивных пластов и пропластков. Кроме того, принятая конструкция забоя скважины должна обеспечивать возможность направленного поинтервального воздействия на призабойные зоны пласта различными способами с целью повышения или восстановления их проницаемости.

 

     Литература

1. Басарыгин Ю.М., Булатов А.И., Проселков Ю.М. «Технология бурения нефтяных и газовых скважин». – М.: Недра, 2001г. – 679 с.
2. Воздвиженский Б.И., Голубинцев О.Н., Новожилов А.А. Разведочное бурение. – М: «Недра», 1979.
3. В.М.Муравьев. Эксплуатация нефтяных и газовых скважин. – М.: «Недра», 1973. – 384 с.
4. Нефтегазопромысловое оборудование. Под общ. ред. В.Н. Ивановского. – М.: «ЦентрЛитНефтеГаз», 2006. – 720 с.
5. Булатов А.И., Качмар Ю.Д., Макаренко П.П., Яремийчук Р.С. «Освоение скважин». – М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 1999 г. – 473 с.
6. http://oil-book.narod.ru