Крепление скважины –
заключительная операция ее проводки, предназначенная для укрепления стенок скважины,
обеспечения длительной изоляции пластов друг от друга и от дневной поверхности.
Процесс крепления скважин
складывается из нескольких технологических операций, проектирование которых
должно наряду с обеспечением высокого качества работ минимизировать стоимость
проводки скважин при выполнении плановых сроков и безусловном недопущении
осложнений.
- Выбор способа спуска и цементирования обсадной колонны.
Скважину крепят обсадными
колоннами, спускаемыми целиком или секциями (хвостовиками), а колоны цементируют
различными способами – сплошным, в две или несколько ступеней с разрывом во
времени, двумя или более секциями, обратным способом.
Каждую скважину крепят в
конкретных геологических условиях, и геологические пласты, составляющие разрез
, налагают определенные ограничения на процесс спуска и цементирования обсадной
колонны, нарушение которых приводит к различного рода осложнениям или авариям.
Для реализации процесса используют оборудование и материалы с их ограниченными
техническими характеристиками. Кроме того, гидродинамические процессы,
происходящие в скважине при промывке, спуске, цементировании колонны и ОЗП,
также влияют на выбор способа крепления.
В качестве критериев,
определяющих выбор способа спуска колонны и ее цементирования, приняты
грузоподъемность оборудования, допустимое время пребывания ствола скважины в не
обсаженном состоянии и режим качественного цементирования обсадной колонны в
один прием. Режим цементирования зависит от пластовых давлений и давлений
гидроразрыва или поглощения пластов, допустимого давления в устьевом
оборудовании и технических устройствах; режима течения тампонажного раствора,
обеспечивающего качественное заполнение затрубного пространства; времени
безотказной работы цементировочного оборудования.
- Выбор тампонажного раствора.
Многообразие геолого-технических
условий при бурении нефтяных и газовых скважин, рост глубин, вызвавший,
необходимость закачивания больших объемов тампонажных растворов в сжатые сроки,
и повышение требований к качеству работ по креплению обусловили применение
широкой номенклатуры тампонажных цементов и химических реагентов, используемых
в тампонажных растворах.
Выбор тампонажных материалов для
цементирования обсадных колонн обуславливается литофациальной характеристикой
разреза. Основными факторами, определяющими состав тампонажного раствора,
являются температура, пластовое давление, давление гидроразрыва, наличие
солевых отложений, вид флюида и т.д.
Для цементирования скважин
необходимо применять только тампонажные материалы, выпускаемые промышленностью
по технологическим регламентам и удовлетворяющие требованиям соответствующих
стандартов.
- Выбор
буферной жидкости
Буферные жидкости повышают
степень вытеснения бурового раствора из затрубного пространства скважины,
предотвращая его смешение с тампонажным раствором и удаляя часть глинистой
корки со стенок.
Буферную жидкость выбирают согласно
следующим критериям:
·
типу основы бурового раствора (водная или неводная),
·
его
плотности,
·
температурным
условиям в скважине,
·
кавернозности
ствола,
·
высоте
подъема тампонажного раствора,
·
содержанию солей кальция в буровом растворе,
·
наличию в разрезе высокопроницаемых пластов,
·
протяженности перемычки между продутивным и водоносным пластами,
·
наличию в буровом растворе химических реагентов.
- Выбор технологической оснастки и режима спуска обсадной колонны.
Сборка и спуск обсадной колонны –
ответственные этапы крепления скважины. В общем случае они состоят из следующих
операций: сборка обсадных (при необходимости и бурильных) труб в колонну,
установке на ней элементов колонной и заколонной технологической оснастки,
спуске колонны на длину каждой трубы (с ограниченной скоростью спуска и
интенсивностью торможения), промежуточных доливах колонны и промывке скважины.
Под понятием «технологическая
оснастка обсадных колонн» подразумевается определенный набор устройств,
которыми оснащают обсадную колонну для обеспечения качественного ее спуска и
цементирования.
- Расчет
режима цементирования.
При гидравлическом расчете
цеметирования должны выполняться технико-технологические требования к давлению
в системе цементирования.
-
суммарное давление не должно превышать предельно допустимых давлений для
цементировочной головки и цементировочного агрегата;
-
давление в затрубном пространстве должно быть меньше давления гидроразрыва
пластов.
- Выбор способа испытания обсадных колонн на герметичность.
Герметичность и прочность
зацементированных обсадных колонн проверяют созданием внутреннего или внешнего
избыточного давления при нагнетании в колонну жидкости или снижения уровня
жидкости внутри колонны.
- Выбор
комплекса геофизических исследований.
Для обеспечения достоверной
геологической информации в перспективных интервалах выбирается комплекс
геофизических исследований. Выбор основного и дополнительного комплексов
зависит от типа скважины, интервалов исследования, свойств бурового раствора.
- Проектирование
процесса испытания скважин.
Заключительный технологический
этап при бурении нефтяных и газовых скважин связан с испытанием продуктивных
горизонтов. В комплекс работ по испытанию входят создание гидравлической связи
скважины с пластами при наличии закрытого забоя, выбор способа вызова притока
из пластов и при необходимости методов активного воздействия на призабойную
зону с целью устранения вредного влияния на продуктивные пласты процессов
бурения при вскрытии.
- Выбор
способа перфорации.
Перфораторы пробивают канал в
продуктивном пласте через стенки обсадных труб и слой затрубного цементного
камня. Различие геологических условий породило необходимость создания широкой
номенклатуры перфораторов – бескорпусных разрушающихся, корпусных кумулятивных
и т.д.
При осуществлении перфорации
возможны значительные деформации обсадной колонны, образования трещин в
цементном камне и нарушение их сцепления. Поэтому выбор способа перфорации и
проектирования технологических режимов должно проводиться только при соблюдении
требований действующих руководящих документов.
- Выбор способа вызова притока из пласта.
Вызов притока из пласта
осуществляют снижением забойного давления. Выбор способа вызова притока из
пласта базируется на следующей исходной информации:
- глубина скважины (искусственный забой);
- диаметр обсадной колонны; диаметр колонны насосно – компрессорных труб (НКТ);
- глубина спуска НКТ;
- пластовое давление; пластовая температура;
- проницаемость пласта;
- сведения об эксплуатационных особенностях пласта – коллектора; сведения о загрязненности призабойной зоны пласта
В настоящее
время используются следующие способы вызова притока из пласта:
замена на
раствор меньшей плотности;
замена на газированную жидкость;
замена на пену;
снижение уровня жидкости в скважине.
На основе выбора способа вызова притока
получают ответы на следующие вопросы:
режимные показатели процесса (забойное
давление и депрессия на пласт, темп снижения забойного давления,
производительность агрегатов и давление нагнетания рабочих агентов,
продолжительность процесса);
технические средства (номенклатура и количество);
реагенты и материалы (номенклатура и количество);
стоимость работ.