Повышение дебитов скважин разработкой и совершенствованием техники, технических средств и технологии вскрытия продуктивных пластов на депрессии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Повышение дебитов скважин разработкой и совершенствованием техники, технических средств и технологии вскрытия продуктивных пластов на депрессии

В цикле строительства скважин процесс их заканчивая является одним из основных и технически сложных. От качества выполнения данного этапа в разведочных скважинах во многом зависит оценка перспективности нового месторождения, а эксплуатационных - дебит. Основные месторождения Пермского Прикамья находятся на поздней стадии разработки, для которых характерно увеличение в структуре трудноизвлекаемых запасов, приуроченных к низкопроницаемым коллекторам, зачастую с пониженным в них пластовым давлением. В этом случае, главным направлением работ по повышению качества заканчивания скважин является решение задач по максимально возможному сохранению фильтрационно-емкостных свойств продуктивных пластов в призабойной зоне. Так, традиционно применяемая в настоящее время технология вскрытия продуктивных пластов при репрессии не способствует получению потенциальных дебитов скважин в связи с отрицательным воздействием буровых растворов на призабойную зону продуктивного пласта. Основные недостатки процесса вскрытия продуктивного пласта на репрессии по данным является [1]:

1) Перемещение мелких частиц и глины вглубь пласта, вызываемое потоком жидкости при повышенном давлении.

2) Проникновение твердых частиц, содержащихся в буровом растворе в пласты (особенно при заканчивании открытым стволом, когда проникновение неглубоко, но потенциально возможен очень сильный ущерб пласту, когда перфорация или гидроразрыв впоследствии не производится).

3) Отсутствует информация о распределении размеров пор пласта.

4) Зоны с высокой проницаемостью представляют потенциальную возможность для потери бурового раствора (большие трещины, очень высокопроницаемые песчаники или кристаллические известняки).

5) Восприимчивость к разделению водной и углеводородной фаз, которая может привести к удержанию фильтрата раствора, ведущему к снижению нефтеотдачи.

6) Потенциально неблагоприятная реакция между проникшим фильтратом и пластом (набухание глин, дефлокуляции глин, растворения пород, химическая адсорбция, изменение смачиваемости).

7) Потенциально неблагоприятная реакция между проникшим в пласт фильтратом и находящейся в ней жидкостью (эмульгирование, осаждение и выделение осадка).

Низкое качество вскрытия продуктивных пластов отрицательно влияет на производительность скважин и ведет к снижению величины коэффициента нефтеотдачи. В настоящее время общепринятым объективным показателем качества заканчивания скважин является продуктивность пласта, которая для большинства скважин месторождений Урала-Поволжья, Западной Сибири и других нефтяных районов составляет 50% от потенциальной.

Исследования и применение вскрытия продуктивных пластов на депрессии в системе «скважина - пласт» в зарубежных странах показали, что только такая технология позволяет получать дебит скважин близких к потенциальным. Имеется много факторов из-за чего бурение при пониженном давлении в системе «скважина - пласт» может рассматриваться как высокоэффективный метод вскрытия продуктивного пласта.

При бурении с пониженным давлением достигается значительная большая скорость бурения, чем при применении бурения с повышенным давлением из-за того, что гидростатическое давление при циркуляции бурового раствора при бурении с пониженным давлением меньше, чем пластовое давление, возникают условия для поступления пластового флюида в буровой раствор. Надлежащие наблюдения за потоком продуктивной жидкости на поверхности является хорошим индикатором продуктивных зон.

В 1999 году в связи с трудностями в обеспечение буровиков объемами по бурению скважин, а также с целью повышения заинтересованности заказчиков в увеличении фонда высокодебитных скважин ООО «ЛУКОЙЛ - ПЕРМЬ» и Палазнеской буровой компанией «Евразия» была организована творческая группа в составе Салихова Р.Г., Пермякова А. П., Крысина Н. И. и Глухова С. Д. по разработке стендовой буровой установки и технологии вскрытия продуктивных пластов на депрессии в Пермском крае. За короткий срок в течение 6 месяцев на основании ранее выполненных исследований и стендовых испытаний была разработана технология вскрытия продуктивных пластов на депрессии.

Промышленно разработанная технология вскрытия продуктивных пластов при отрицательном дифференциальном давлении в системе «скважина-пласт» применялась на скважинах Шумовского, Сибирского и Аптугаевского месторождениях в Пермском крае, на Черёмуховском месторождении Татарстана и на Тевлино - Русскинском месторождении Западной Сибири. Всего пробурено 30 скважин, из них: на Шумовском месторождении - 10, в том числе на башкирский ярус - 6 и верейский горизонт (В₃₊₄) - 4, на Сибирском - 3 скважины на бобриковский горизонт, на Черёмухоском - 13 на башкирский ярус, на Тевлино-Русскинском - 3 на пласт БС - 10²⁺³, на Аптугайском месторождении одна скважина на турнейский ярус. На Черёмуховском, Сибирском и Аптугайском месторождениях скважины строились с открытыми стволами, на Тевлино - Русскинском с установкой хвостовиков. Хвостовики не цементировались, а в интервале нефтенасыщенного продуктивного пласта хвостовик представляет собой фильтр. Вскрытие продуктивных пластов производилось долотами Ш 144 мм на Сибирском и Черёмуховском месторождениях за исключением скважин № 5424 и № 5425, на которых применялись долота Ш 124 и 138,1/80БИТ. Промывка производилась газожидкостной смесью (ГЖС), в состав которой входили нефть и азот, с расходом нефти 6 - 8,2 л/сек и азота 9-12 нм³/ мин. Плотность газожидкостной смеси по скважинам изменялась в пределах 460 - 780 кг/м³. Только по скважине № 42 Аптугайского месторождения в качестве промывочного агента использовалась нефть плотностью 870 кг/м³. При вскрытии продуктивных пластов депрессия по месторождениям была следующей: Шумовскому - 1-3,16 атм., но преобладала в пределах 1,38-2,27 атм., Тевлино - Русскинскому - 1,78-2,17 атм., Черёмуховскому - 0,9-3,9 атм., но преобладала в пределах 1,97-3,75 атм.

Вскрытие продуктивных пластов на ОПД повсеместно позволило повысить дебиты скважин. Так, по Шумовскому месторождению по башкирскому ярусу с 5,4 до 19, 4 т./сут. и Черёмуховскому месторождению по башкирскому ярусу с 5 до 17 т./сут. в 3,4 раза. По двум скважинам Сибирского месторождения, пробуренным на бобриковский горизонт дебит увеличился с 20,5 до 104 т./сут. в 5,1 раза. Таким образом, из полученных данных следует, что применение технологии вскрытия продуктивных пластов на депрессии в системе «скважина-пласт» позволяет повысить дебиты скважин в карбонатных коллекторах в 2-3,4 раза, а - терригенных более чем в 5 раз. Однако следует отметить, что при этом в неполной мере реализованы потенциальные возможности технологии вскрытия продуктивных пластов на депрессии, так как после окончания вскрытия пластов производилось глушение скважин на период подъёма бурильного инструмента и спуска лифта для добычи нефти. Кроме того следует отметить, что при вскрытии на депрессии гидравлическими забойными двигателями отмечалось образование в стволе скважины высоковязкой инвертной эмульсии с последующим её самоутяжелением.

В процессе вскрытия продуктивных пластов на депрессии очистка газожидкостной смеси производилась одной передвижной сепарационной установкой (ПСУ), включающей в себя гидроциклон и вакуумный дегазатор (рис. 1) [3]. Использование этих средств очистки позволило качественно очищать только ГЖС от попутного газа со сбросом последнего на факельную установку, где производилось его сжигание. В процессе бурения с промывкой ГЖС практически на каждой скважине отмечено образование инвертной эмульсии, компоненты которой нефть и пластовая вода поступали ввиду превышения пластовых давлений над давлением в стволе скважины. Образованию инвертной эмульсии способствовало интенсивное диспергирование воды и нефти при прохождении их через гидравлический забойный двигатель. Стабилизация образующейся эмульсии происходила за счёт тонкодисперсного шлама выбуренных горных пород, образование которого происходило ввиду разрушения горных пород в режиме поверхностного истирания по причине низкого крутящего момента на долоте, так как в качестве рабочей жидкости используется ГЖС. С целью повышения крутящего момента на долоте было предложено на входе в забойный двигатель устанавливать винтовую насадку (рис. 2), чтобы сжать струю жидкости в ней, а при поступлении ГЖС в двигатель происходило её расширение и за счёт этого увеличение крутящего момента.

Рис. 1. Передвижная сепарационная установка

Рис. 2. Винтовая насадка

Однако, как показала практика, использование винтовой насадки не позволило достичь полного исключения образования и разрушения инвертной эмульсии. Таким образом, можно заключить, что гидравлические забойные двигатели неприменимы для вскрытия продуктивных пластов на депрессии. Во - первых, высокие скорости вращения, которые приводят к интенсивному диспергированию фаз эмульсии, во - вторых, низкий крутящий момент на долоте, не позволяющий иметь объемное разрушение горных пород и формировать крупный шлам. В тоже время следует отметить, что до настоящего времени отсутствуют рекомендации по конструкции схемы очистки ГЖС от шлама. Исходя из технических характеристик, нами в качестве забойного двигателя для вскрытия продуктивных пластов на депрессии предлагается использовать электробуры, а для очистки ГЖС необходимо использовать схему, включающую две ПСУ, так как одна сепарационная установка не обеспечит непрерывный процесс бурения.

Анализируя технологические трудности процесса вскрытия продуктивных пластов на депрессии и проведя обзор современного оборудования, нами предложен следующий комплекс технических средств для очистки ГЖС. Модернизированный комплекс (рис. 3) будет мобильным за счёт размещения используемого оборудования на прицепах марки НЕФАЗ, внедрён блок контроля концентрации газа (БККГ) дегазированной жидкости, используются две ПСУ, которые оснащены как гидроциклонами, так и вакуумными дегазаторами. Оборудование в блоке открытой очистки подобрано с учётом эргономичности и эффективности удаления частиц шлама из жидкости. Вскрытие продуктивного пласта на депрессии с использованием модернизированного комплекса очистки ГЖС будет проходить непрерывно благодаря поочерёдному использованию двух ПСУ и двух приёмных ёмкостей.

Рис. 3. Модернизированный комплекс для очистки ГЖС

инертный эмульсия пласт скважина

После процесса смешивания азота, нефти и деэмульгатора готовая ГЖС подаётся на забой скважины. ГЖС со шламом попадает в ПСУ - 1, где происходит дегазация смеси и отделение крупных частиц шлама. Отделившийся газ сжигается на факеле, размещённом на безопасном расстоянии от места проведения буровых работ. После окончания очистки в ПСУ - 1 ГЖС перекачивается в приёмную ёмкость № 1 для дальнейшего её использования в процессе вскрытия продуктивного пласта. После вскрытия 40-50 метров продуктивного пласта и образования инвертной эмульсии необходимо используемую из приёмной ёмкости № 1 ГЖС полностью очистить от тонкодисперсного нефтесодержащего шлама. Из ПСУ - 1 ГЖС с частицами шлама подаётся в БККГ. В случае безопасной концентрации газа ГЖС поступает в ёмкость № 3, а в случае содержания взрывоопасной концентрации газа смесь отправляется через обратный клапан на повторную дегазацию в ПСУ - 1. Далее в процессе вскрытия продуктивного пласта для подготовки и очистки ГЖС будут использоваться ПСУ - 2 и приёмная ёмкость № 2. Принцип работы циркуляционной системы на ПСУ - 2 аналогичный, как и на ПСУ - 1.

Полное отделения шлама из ГЖС достигается в блоке открытой очистки. Блок открытой очистки размещается на прицепе марки НЕФАЗ и работает независимо от всего процесса вскрытия продуктивного пласта за счёт использования ёмкости № 3. Из ёмкости № 3 ГЖС поступает на вибросито ВСМ, которое удаляет грубые частицы выбуренной породы. Дальше ГЖС направляется на сепаратор СГС, где происходит отделение оставшихся частиц шлама. Далее очищенная ГЖС самотёком направляется в приёмную ёмкость № 1 или № 2 для дельнейшего использования.

В модернизированном комплексе технических средств выгрузка шлама из всех используемых средств очистки осуществляется в большие и малые контейнеры. Так, очистка ПСУ от шлама проходит механизировано при помощи безосевого шнекового конвейера. Безосевые шнековые конвейеры незаменимы для транспортировки обезвоженного осадка, отбросов и нефтесодержащих шламов [4]. Далее шлам отправляется на доочистку и может использоваться, например, в строительстве автодорог.

В процессе проведения испытаний первоначально разработанной технологии вскрытия продуктивных пластов на депрессии в Пермском крае выявилась неподготовленность ввода скважин в эксплуатацию. Так, на период подъема бурильного инструмента из скважины и спуска лифта для добычи нефти, необходимо проводить глушение скважин. Ранее применяемые жидкости глушения не исключали загрязнения пластов, поэтому был разработан раствор глушения интенсификации притока на основе отходов высших спиртов: спирта-теломера n - 2 и флотореагента Т - 80, на который получен патент 2199646 (бюлл. № 6, 2003 г.).

Необходимо использование для вскрытия продуктивных пластов на депрессии в качестве забойного двигателя электробура ввиду высоких энергетических характеристик, который будет приводить к объёмному разрушению горной породы, и исключать образование инвертной эмульсии. В приём подпорного насоса нужно добавлять заранее подобранный для данного месторождения деэмульгатор. Использование двух ПСУ и открытой системы очистки позволит непрерывно осуществлять процесс бурения, а также полностью очищать ГЖС от шлама.

Список литературы

1. Пеньков А.И., Кошелев В.Н. Основные факторы, влияющие на изменение нефтепроницаемости коллекторов под воздействием буровых растворов//Вопросы промывки скважин с горизонтальными участками ствола: Сб. научн. трудов. - Краснодар, 1998, с. 102-113.

2. Салихов Р.Г., Пермяков А.П., Крапивина Т.Н., Крысин Н.И. и др. Проблемы и перспективы вскрытия продуктивных пластов при отрицательном дифференциальном давлении в системе «скважина - пласт». Научно-производственное издание. - Пермь, 2003, с. 160-162.

3. Салихов Р.Г., Пермяков А.П., Крапивина Т.Н., Крысин Н.И. и др. Проблемы и перспективы вскрытия продуктивных пластов при отрицательном дифференциальном давлении в системе «скважина - пласт». Пермь, 2003, с. 132-133.

4. Портал оборудования. Безосевой винтовой конвейер. Режим доступа URL: [http:// www.oborud.info/product/jump.php?26234&c=1428].

Размещено на Allbest.ru