Основные технологии заканчивания скважин. Схемы основные

ВЫБОР КОМПОНОВКИ ЗАКАНЧИВАНИЯ

Следующим этапом проекта стало согласование типоразмера фильтров, исходя из конструктивных особенностей планируемых скважин. Расчет веса и прохождения хвостовика (по радиусу изгиба и силам сопротивления), а также расчет спуска обсадных колонн были выполнены при помощи специального программного обеспечения.

Типоразмеры фильтров и разбухающих пакеров, отобранные по результатам этих расчетов, приведены в табл. 1. Отметим, что для щелевого фильтра и фильтра MeshRite был выбран диаметр базовой трубы, равный 114 мм, при этом максимальный наружный диаметр щелевого фильтра составил 127 мм (диаметр муфты), а фильтра MeshRite — 128,7 мм (диаметр кожуха, который занимает большую часть трубы).

Для проволочного фильтра размер базовой трубы составил 102 мм. При этом максимальный наружный диаметр самого фильтра составил 120 мм (диаметр кожуха). В данном случае мы отказались от диаметра базовой трубы 114 мм, потому что в этом случае диаметр кожуха составил бы 139 мм, что по нашим расчетам могло быть сопряжено с риском недохождения компоновки до забоя.

Диаметр разбухающего пакера составил 139 мм, при этом был выбран пакер, разбухающий при контакте с пресной водой. Также была выбрана подвеска фильтра с возможностью вращения и промывки хвостовика в процессе спуска.

Затем мы провели предварительный расчет спуска хвостовика перед бурением — с использованием в качестве транспортной колонны бурильной трубы диаметром 89 мм. В результате было установлено, что, вопервых, транспортная колонна будет иметь спиральный изгиб, а во-вторых, при спуске колонны вес на крюке будет близок к нулю, что не позволит довести

фильтр до забоя даже при условии, что ствол будет стабильным и чистым. После этого расчета было принято решение скорректировать транспортную колонну: мы увеличили количество УБТ диаметром 120 мм до 120 метров. Остальная часть транспортной колонны состояла из ТБТ диаметром 89 мм.

Последний расчет, выполненный в программном комплексе Schlumberger, позволил скорректировать расположение хвостовика на определенной глубине, с учетом фактической траектории спуска.

Типы бурения скважин

На сегодняшний день существует довольно большое разнообразие типов бурения скважин для питьевой воды, но более распространенными считаются:

Роторное бурение;
Бурение при помощи ударно канатного оборудования;
Бурение буровым патроном;
Гидравлическое бурение;
Шнековое бурение;
Абассинский колодец.

Все напрямую зависит от типа почвы и глубины скважины.

Первый тип бурения зачастую применяется для того, чтобы пройти сложные участки известняка или скальных пород. Благодаря специальной установке с большим долотом на конце, любая порода разбивается под воздействием шарошения, а буровая установка поднимает разбитую породу на поверхность. Непосредственно на буровой установке расположен роторный механизм, который приводится в действие мощным двигателем внутреннего сгорания на поверхности. Для повышения эффективности и производительности, на штангу одеваются специальные грузы, которые позволяют существенно повысить центр тяжести и улучшить проходимость труднодоступных пород.
Второй тип бурения считается методом прошлого века, поскольку им пользовались еще в те времена, когда в древнем Китае были известные императоры. Груз с конусной формой кидали с определенной высоты, за счет чего грунт раздвигался, после чего его уплотняли максимально сильно, чтобы стенки не осыпались. На сегодняшний день рабочие при таком методе используют специальные цоколи, внутри которых и происходит раздвижение грунта. Отработанный грунт попадает в желонку, которую вытягивают и вытряхивают. Такая последовательность продолжается до тех пор, пока не будет, достигнут, нужен уровень бурения. Такой метод зачастую применяется на тех участках, где грунт песчаный или с большим содержанием уровня влажности. Для глиняных грунтов, рабочие применяют стаканы. Если почва каменистая, то первые слои проходят буровым патроном.
Третий тип бурения используется в тех случаях, когда рабочим нужно пробурить скважину глубиной до 300 метров. Такое бурение осуществляется при помощи телескопических наконечников. Это говорит о том, что первая часть буровой установки будет широкой, а каждая последующая гильза, которую рабочие установят, для прохождения глубины будет постепенно уменьшаться в диаметре.
Последний метод, который называется гидробурение, использует в своей технологии водяную струю под огромным давлением с небольшим соплом. Такой тип считается менее продуктивным, чем все остальные, поскольку подходит только для рыхлой почвы с повышенным песчаным эквивалентом. Но, несмотря на тот факт, что такой метод считается максимально простым и быстрым, уплотнительные гильзы необходимо подготовить заранее, чтобы потом попросту установить их и предотвратить обрушение почвы.

Гидробурение весьма не эффективный метод, поскольку максимальная глубина скважины не будет превышать отметку в 15 метров, па диаметр при этом составит от 5 до 30 сантиметров.

Шнековое бурение – считается на сегодняшний день наиболее эффективным способом бурения скважин для питьевой воды, поскольку специальный бур и винтовые лопасти позволяют не только разрушать каменистую и глинистую породу, но еще и выводить ее на поверхность без необходимости менять патрон. Даже геологи используют такой тип бурения для того, чтобы разведать породу, которая залегает глубоко под землей. Но если вовремя не установить обсадные гильзы, то грунт может осыпаться в скважину и все придется начинать с самого начала. Гильзы забиваются при помощи мощных установок, которые при этом не повреждают резьбу, а вода подается наружу при помощи вакуумного насоса глубинной конструкции.
Бурение под названием Абиссинский колодец имеет целый ряд преимуществ. Качество воды будет наиболее высоким даже в том случае, что скорость напора будет составлять порядка 30 литров в минуту. Такой колодец можно соорудить даже в своем подвале, что существенно облегчит подачу воды в дом.

Поэтому каждый человек выбирает тот метод, который подходит для его участка лучше всего.

Абиссинский колодец

Этот вид питьевого источника известен с давних времен. Глубина абиссинского колодца может составлять 8-12 м. Абиссинка имеет очень простую конструкцию:

тело скважины образовано трубой, диаметр которой равен дюйму;
эта труба переходит в нижней части в заостренный наконечник-фильтр;
на поверхности устанавливают ручное или электрическое водоподъемное оборудование.Абиссинский колодец

Преимущества

Такую скважину можно сделать внутри дома, что позволит пользоваться ею даже в зимний период. Если на вашем участке бывают перебои со снабжением электроэнергией, то можно установить и электрический, и ручной насос.
Несмотря на свои небольшие размеры, абиссинский колодец является отличными источником питьевой воды для дачного участка. Ведь в связи с простой конструкцией абиссинку можно легко воспроизвести самостоятельно всего за 10 часов.
Колодцем абиссинку называют условно. Она не подвержена такому влиянию верховодки, поверхностных стоков, поэтому зачастую вода в скважине обладает лучшими показателями, нежели колодезная. Особенно по микробиологии.
В то же время, по минеральному составу вода в абиссинском колодце зачастую выигрывает у артезианской. Это касается неорганического железа и солей жесткости.
Для обустройства этой скважины не требуется получать лицензию и вносить ее в реестр.
При необходимости все составные части абиссинки можно без особых усилий демонтировать и перенести в другое место.
Обустройство такой скважины обойдется вам дешевле, нежели других видов скважин на воду.

Особенности

Но прежде чем сделать абиссинский колодец у себя на участке необходимо учесть ряд особенностей.

Водоносный слой не должен проходить ниже восьмиметровой глубины. Это связано с тем, что скважина очень узкая, поэтому водоподъемное оборудование к ней можно установить только снаружи.
Даже при соблюдении всех правил монтажа, вода в абиссинке может подвергаться изменению состава из-за просачивания загрязняющих агентов через относительно небольшой грунтовый слой. По этой причине нельзя допускать, чтобы рядом со скважиной располагались потенциальные загрязнители.
Пробурить абиссинский колодец невозможно в скальных породах, так как с ними не справится бур. Наилучшим вариантом грунта является средне- и крупнозернистый песок, в котором скважина меньше подвержена заиливанию.

Основные схемы заканчивания скважин

Заканчивание скважин с открытым забоем

При этой схеме заканчивания скважина эксплуатируется без обсадной колонны в районе нефтеносной зоны. В скважину спускается обсадная колонна, но лишь до верхней границы продуктивного интервала, нефть поступает на поверхность через НКТ.

Преимущества:

Небольшие затраты, простота конструкции.
Радиальный приток жидкости в скважину (360º).
Хороший доступ к трещинам в пластовой породе.
Высокий уровень гидродинамического совершенства.

Недостатки:

Влияние глинистой корки на продуктивность скважины, пока стенки не очистятся.
Добываемая жидкость будет проходить через все поврежденные интервалы.
Отсутствие защиты от обвала стенок необсаженного интервала ствола.
Отсутствует изоляция различных интервалов.

Рис. 1. Особенности заканчивания скважин с открытым забоем

Обсадная колонна должна перекрывать верхний пласт, иначе существует опасность, что верхние пласты могут повредить скважину за счет обвала или поступления в ствол нежелательных жидкостей.
Изоляция интервалов невозможна. Если какой-либо интервал должен быть отсечен или подвернут обработке по интенсификации притока, его изоляция невозможна.
Углеводороды поступают непосредственно в ствол скважины, который должен быть достаточно прочный, чтобы выдержать поток.
Флюид должен проходить через поврежденную призабойную зону. Глинистая корка на стенках ствола будет снижать продуктивность скважины.

Заканчивание с открытым забоем подразделяется на подвиды:

Открытый забой. Применяют при устойчивом коллекторе, низкой пористой (< 0,1 мкм2) и трещинной (< 0,01 мкм2) проницаемости и высоком пластовом давлении (градиент давления > 0,01 МПа/м).
Открытый забой с фильтром в колонне. При относительно неустойчивом коллекторе, высокой пористой (> 0,1 мкм2) и трещинной (> 0,01 мкм2) проницаемости и высоком пластовом давлении (градиент давления > 0,01 МПа/м).
Открытый забой со вставным фильтром. При неустойчивом коллекторе, не зависимо от пористой и трещинной проницаемости и низком пластовом давлении (градиент давления < 0,01 МПа/м).

Заканчивание скважин с забоем закрытого типа

Большинство скважин в мире заканчивают забоем закрытого типа. Применяется для неоднородных коллекторов с чередованием устойчивых и неустойчивых пород, водо- и газовмещающих пропластков с разными пластовыми давлениями.

Преимущества:

Отсутствие необходимости очищать глинистую корку.
Перфорации могут обойти поврежденные зоны (при правильных расчетах).
Хорошая изоляция интервалов и зон.
Возможно многопластовое заканчивание скважины.
Хорошая герметичность скважины при хорошем качестве цементажа.
Защищенность ствола от обвалов.

Недостатки:

Возможность возникновения скин-эффекта из-за того что ствол не открыт на 360º.
Ухудшение проницаемости из-за обломков породы от бурения и перфорирования продуктивного интервала.
Высокая стоимость.

Рис. 2. Общий принцип заканчивания скважин с закрытым забоем

Заканчивание скважин с забоем смешанного типа

Забой частично перекрытый колонной применяют при устойчивом коллекторе и в однородной залежи для изоляции напорных горизонтов, расположенных близко от кровли объектов.
Забой частично перекрытый колонной со вставным фильтром используется в случаях при неустойчивом колекторе и в однородной залежи для изоляции напорных горизонтов, расположенных близко от кровли объектов

Длительность затвердения защитного слоя и проверка его качества

Образование цементного камня начинается сразу после завершения заливки смеси. Процесс полного затвердения зависит от температуры окружающей среды, состава и влажности грунта, материала обсадных элементов, а также характеристик и перечня компонентов самого раствора. Если нет возможности определить момент, когда защитный слой полностью сформировался, следует выждать как минимум 48 часов до выполнения каких либо действий.

По истечении двух суток рекомендуется провести проверку полученного защитного слоя. Более точные результаты можно получить только с использованием специального профессионального оборудования. Существует три способа проверки целостности раствора:

Акустический. Методика основана на простукивании обсадных труб по всей длине шахты и обработке полученных результатов через компьютерную программу.
Радиологический. Измерение проводится специальными радиоприборами.
Термальный. Проводится измерение температур в процессе застывания слоя.

Если нет возможности пригласить специалистов для оценки выполненных работ, проверить готовность цементного слоя можно при помощи упрощенного термального метода. Для этого в течение периода застывания смеси измеряют температуру у стенок обсадных труб. Она должна вначале сравнятся с температурой окружающего воздуха, а затем стать на 1-1,5 градуса ниже.

Завершающим этапом является очистка ствола от остатков смеси. При выполнении работ своими руками очистку можно проводить желонкой. Перед вводом источника в эксплуатацию проводится проверка шахты на герметичность. Для этого в течение 20-30 минут в ствол закачивают воду под давлением. Если за это время давление воды снизилось не более, чем на 0,5 МПа, работы были выполнены качественно.

КАМЕННАЯ ПЛОЩАДЬ (ВИКУЛОВСКАЯ СВИТА)

На Каменной площади (Викуловская свита) на данный момент достигнут технический предел по вовлечению запасов «стандартного ВК» бурением наклонно-направленных скважин с ГРП на линейном геле (низкий коэффициент охвата, недонасыщенный коллектор, близость водоносного горизонта) (рис. 3). На момент написания статьи на площади было запланировано строительство шести скважин с применением технологии горизонтального бурения (протяженностью до 1100 м) с МГРП (до четырех стадий на скважину), что должно позволить с одной стороны увеличить КИН и рентабельность проектов за счет большего коэффициента охвата по площади, с другой — приступить к разработке водоплавающих залежей.

В данном случае проект также предусматривает бурение горизонтальной скважины с азимутом по направлению максимального стресса, ориентированную перфорацию (угол 0о, вдоль горизонтальной секции) и проведение ГРП по технологии Slugs-Fracturing в сочетании с технологией BioBalls.

Успешная реализация пилотного проекта создаст предпосылки для бурения более 500 скважин с вовлечением в разработку большого объема извлекаемых запасов нефти на Каменном и Ем-Еговском лицензионных участках.

Рис. 4. Талинская площадь (шеркалинская свита): зарезка боковых стволовРис. 5. Стратегия заканчивания скважин на Талинской площадиРис. 6. ГРП на транзитном фонде Талинской площади (тюменская свита): применение технологии BioBalls

Заканчивание скважин

Заканчивание скважин состоит из ряда операций, которые необходимы для начала первоначальной добычи. Существует много разных типов заканчивания. Большинство видов заканчивания – просто вариации нескольких базисных схем.

Условия влияющие на заканчивание скважины

Условия залежи должны быть определены и эти условия будут влиять на все аспекты проекта на строительство скважины. Ниже приведены самые важные факторы, которые необходимо учиитывыать при проектировании заканчивания скважин:

Толщина продуктивного пласта;
Положение газонефтяного контакта;
Положение водонефтяного контакта;
Наличие трещин и их ориентация;
Однородность
Непроницаемые преграды на пути движения флюидов
Относительная проницаемость

Описание залежи будет определять соответствующий тип заканчивания скважины, положение участка скважины в продуктивном пласте, допуски на заданный коридор и необходимость в пилотномстволе. Если в заданной точке входа скважины в пласт нет известных геологических реперов для точного определения точки входа в пласт и заданной глубины горизонтального участка может потребоваться проводка пилотного ствола

Важно также определить будут ли проблемы с устойчивостью ствола скважины. Это повлияет на проектирование заканчивания скважины и план бурения

Типы заканчивания

По геологическим условиям:

Вертикальная скважина.
Наклоннонаправленная скважина.
Горизонтальная скважина.

По назначению скважины:

Фонтанные.
Нагнетательные.
Искусственные лифты.
Механизированный способ.

По конструкции скважины:

Открытый ствол.
Обсаженный ствол.
Перфорированный ствол.

Можно выделить как отдельный вид мультипластовое заканчивание и заканчивание скважин с АВПД, АВПТ.

Определение схемы заканчивания

Схема заканчивания обязательно должна соответствовать области применения и быть совместимой с условиями залежи

Очень важно учитывать требования будущих капитальных и текущих ремонтов в дальнейшем. Например, появится необходимость отсечь некоторые интервалы для проведения работ по интенсификации притока или прекратить работу обводненных интервалов

Выбор схемы заканчивания скважины будет влиять на диаметр скважины и интенсивность набора зенитного угла или радиуса искривления скважины. После определения схемы заканчивания скважины может быть завершена и конструкция скважины в целом.

Конструкция скважины должна быть рассчитана на то, чтобы обсадить все зоны осложнений еще до бурения завершающего участка.

Установки для полного комплекса спуска внутрискважинного оборудования

Мы предлагаем установки, которые обеспечат полный комплекс спуска внутрискважинного оборудования. Кроме этого, мы готовы предложить готовые пакеты решений для проведения гидроразрыва пласта и обслуживанию скважин.

Немаловажную роль при выполнении этих операций играет система централизованного управления всеми проводимыми процессами. Мы самостоятельно разрабатываем программное обеспечение для наших установок, учитывая все потребности современной нефтегазовой отрасли. Системы управления и контроля осуществляют сбор и анализ данных на всех этапах спуска и установки внутрискважинного оборудования. Это заметно упрощает процесс заканчивания скважин, вплоть до автономного выполнения некоторых операций.

Благодаря таким решениям, сокращаются расходы на заканчивание скважин, экономя общий бюджет на подготовку месторождения. Наши установки полностью готовы для работы на буровых площадках и не требуют дополнительной подготовки к спуску внутрискважинного оборудования. Все модификации выпускаются на самоходном шасси или монтируются на рамы прицепов. Комплектация установок всегда согласовывается с Заказчиком, поэтому всегда можно подобрать оптимальные решения в зависимости от разработанного проекта заканчивания скважины.

Инженерный опыт и внедрение инновационных технологий, позволяет нашим установкам выполнить спуск внутрискважинного оборудования на проектную глубину с гарантией безопасности и сохранения целостности.

Как определяется способ заканчивания скважины

При строительстве и заканчивании скважин необходимо учитывать все сопутствующие факторы, от которых будет зависеть эффективность добычи. В частности, основополагающими моментами считаются:

Толщина нефтеносного пласта;
Однородность породы;
Трещины: их наличие и расположение;
Проницаемость продуктивного пласта;
Наличие непроницаемых преград на пути движения флюида.

Ориентируясь на общие характеристики скважины, определяется и метод её заканчивания, необходимость проведения тех или иных операций, выбор внутрискважинного оборудования. Здесь учитывается устойчивость ствола, точка входа в продуктивный пласт и необходимость проведения пилотного ствола. Основываясь на перечисленных признаках, составляется проект заканчивания скважины.

Способ заканчивания может различаться по назначению скважины и географическим особенностям месторождения. В первом случае, имеются ввиду нагнетательные или фонтанные скважины, механизированный способ добычи или искусственный лифт. Во втором, учитывается вид скважины: вертикальный, горизонтальный, наклоннонаправленный.

Технология заканчивания подбирается в точном соответствии с характеристиками залежи и спецификой разработки месторождения

Всегда принимается во внимание необходимость проведения текущего и капитального ремонта или сопутствующих работ. В целом, конструкция самой скважины во многом зависит от схемы заканчивания

Способов заканчивания скважин довольно много, но среди возможных вариантов можно выделить 2 основных:

Открытый забой. Преимущества такой схемы обусловлены минимальными финансовыми затратами и относительной простотой конструкции. Кроме этого, здесь можно отметить возможность радиального притока флюида и высокую гидродинамику.
Закрытый забой. Такая технология применяется на большинстве нефтегазовых месторождений и идеально подходит для заканчивания неоднородных коллекторов. К преимуществам можно отнести высокую герметичность и защищённость от обвалов.

Колодец

В старину не было бетонных колец, как сейчас, диаметром от 0,8 до 1,5 м, а колодцы приходилось копать и обустраивать вручную. В те далекие времена колодцы устраивали из стволов мореных деревьев или камней, сооружая сруб. Возведение сруба из камней было очень трудоемким процессом, отнимающим уйму времени. Из дерева устроить сруб было куда проще, но он был недолговечен.

Если бы дерево имело контакт только с водой, то оно могло бы сохраняться до полусотни лет, но наличие воздуха сводило на нет все усилия, и уже на третий-четвертый год дерево загнивало, а вода становилась непригодной для питья.

С появлением бетона, а за ним и железобетона, этот материал стал активно использоваться для изготовления колец, применяемых для обустройства колодца.

Также значительно облегчилось выполнение работ и усовершенствовалась технология бурения скважин, так как земля уже не осыпалась.

Работы выполняются следующим образом: кольцо устанавливается на землю, а внутри производится рытье земли – кольцо под своим весом понемногу опускается.

Когда оно сравняется с землей, то на него ставится следующее и так процесс длится до достижения водоносного слоя и заглубления в него на необходимую глубину. Копка колодца – это не просто каторжная, а еще и довольно опасная работа, так как на пути могут встретиться плывуны или насос не сможет быстро откачивать прибывающую воду.

Тонкости при проходке

Способ разработки при расконсервации скважин и нефтяной залежи в целом.

Довольно часто колонны в скважину спускают секциями. Такой спуск является секционным, а сама колонна — многосекционной. При сложном бурении используют многоколонные конструкции горных выработок. В таких природных условиях буровые работы занимают много времени. В результате происходит значительный физический износ буровых и обсадных труб.

Для предотвращения преждевременного износа используют специальные протекторные кольца. Протекторы также относятся к конструкции скважины и представляют собой 2 резиновые оболочки в металлическом каркасе. Соединяются оболочки между собой с использованием металлических штырей. Протектор устанавливают на рабочих площадках или над ротором буровой при спусковых и подъемных операциях.

Для разделения пластов применяют цементирование. Производится цементирование с использованием специальных растворов. Цементный раствор готовят из специальных составов на воде с дополнительным введением химических ингибиторов и реагентов. Химия вводится для повышения качества, изменения характеристик и скорости твердения растворов. Эти растворы называются тампонажными. От тампонажного раствора напрямую зависит надежность разделения пластов и крепления конструкции скважины.

Заканчивание скважин: когда необходимо и основные схемы

ВЫБОР КОМПОНОВКИ ЗАКАНЧИВАНИЯ

Рекомендации специалистов

Типы бурения скважин