Подготовительные работы к опробованию перспективных горизонтов в процессе бурения

16.11.2020

При подготовке к опробованию необходимо решить ряд вопросов: а) уточнить глубину интервалов, из которых требуется получить приток пластовой жидкости (газа); б) уточнить места, где должны быть установлены пакеры; в) выбрать состав комплекта пластоиспытателя; г) выбрать величину депрессии для опробования каждого объекта; д) создать условия, при которых опасность возникновения осложнений в период спуска и подъема пластоиспытателя и в период опробования объекта минимальна; е) оборудовать надлежащим образом устье скважины.

В геолого-техническом наряде указываются горизонты, подлежащие опробованию. He всегда, однако, горизонт однороден по составу, коллекторским свойствам и насыщенности пород; иногда в нем проницаемые объекты чередуются с практически непроницаемыми, высокопроницаемые с низкопроницаемыми; один проницаемый объект нефтеносен или газоносен, другой — насыщен водой. В процессе бурения не всегда можно получить достоверную информацию о проницаемости и насыщенности каждого из объектов данного горизонта.

После того как перспективный горизонт вскрыт, бурение следует приостановить и в скважине выполнить необходимый минимум геофизических исследований (кавернометрию необсаженного участка, профилеметрию участка длиной 30—50 м непосредственно над данным горизонтом, а при большой мощности горизонта — также в пределах вскрытой мощности последнего; стандартный каротаж и боковое каротажное зондирование БКЗ). Горизонты небольшой мощности целесообразно вскрывать полностью. Если же мощность перспективного горизонта велика, желательно опробование производить поинтервально, после вскрытия каждых 16—25 м мощности горизонта. При увеличении мощности опробуемого объекта свыше 20—25 м результативность опробования существенно ухудшается.

По данным каротажа и БКЗ должны быть уточнены число, мощность и глубины залегания проницаемых объектов в перспективном горизонте, возможная проницаемость и характер насыщенности их (нефть, газ, вода); по данным кавернометрии — конфигурация необсаженного участка ствола скважины, места сужений и резких перегибов, в которых могут возникнуть осложнения при спуске пластоиспытателя; по данным профилеметрии должны быть выбраны участки ствола длиной 10—15 м с номинальным диаметром, сложенные устойчивыми породами и расположенные близ объекта опробования, в которых можно установить пакер.

Если по данным геофизических исследований выяснено, что коллекторские свойства по мощности перспективного горизонта резко меняются или в нем содержатся два или более проницаемых объекта, насыщенных разными жидкостями, каждый такой объект следует опробовать раздельно от других, поскольку условия притока жидкостей из них существенно различны.

Результативность опробования объекта, как правило, повышается с увеличением депрессии. Например, на площадях Приуралья при увеличении депрессии с 5 до 20 МПа она возросла примерно в 2,5 раза, а в восточном Предкавказье — на 70%. Увеличение депрессии свыше 25—30 МПа, видимо, в большинстве случаев нецелесообразно, так как результативность при этом возрастает сравнительно мало, но резко усложняется задача обеспечения герметичности пакеровки. При выборе величины депрессии должны быть учтены следующие основные факторы.

A. Тип залежи. Если залежь газоконденсатная, величину депрессии целесообразно выбирать так, чтобы предотвратить опасность выпадения конденсата в коллекторе и значительного снижения проницаемости прискважинной зоны объекта. Если залежь нефтяная, желательно, чтобы давление на забое было не ниже давления насыщения нефти газом во избежание выделения пузырьков газа в коллекторе.

Б. Устойчивость породы опробуемого объекта и пород, перекрывающих его. Породы-коллекторы могут разрушаться под влиянием чрезмерно большой депрессии, а частицы разрушенной породы, выносимые потоком пластовой жидкости, могут закупоривать щели фильтра или узкие проходные каналы некоторых узлов пластоиспытателя, либо разрушать их. Неустойчивые же породы, перекрывающие коллектор, могут разрушаться, осыпаться или выпучиваться в ствол скважины и, таким образом, создавать возможность прихвата.

B. Тип коллектора. Некоторые исследователи полагают, что при больших депрессиях в трещинных коллекторах трещины могут смыкаться, вследствие чего проницаемость уменьшается. По-видимому, при первом опробовании целесообразно создавать достаточно высокую депрессию, затем опробование повторять, но при пониженной депрессии.

При быстром создании большой депрессии в подпакерном пространстве возникают колебания давлений с большой амплитудой (волновой процесс). Они могут быть причиной разрыва гранулярного коллектора и поглощения промывочной жидкости после открытия уравнительного клапана.

Г. Устойчивость уплотнительного элемента пакера. Чем больше разность давлений в надпакерной и подпакерной зонах, тем выше гидравлическая нагрузка на пакер. Максимально допустимая разность давлений зависит от конструкции пакера и для отечественных пакеров не превышает 35—45 МПа. Пакер выбирают с учетом геостатической температуры в зоне опробования.

Д. Сопротивляемость колонны труб смятию избыточным наружным давлением. При создании депрессии с целью получения притока из пласта на нижнюю трубу в надпакерной зоне действует значительное избыточное давление ри, равное разности давлений столбов жидкостей в стволе скважины и в колонне,

где L — глубина нижнего конца трубы от устья; H — глубина снижения уровня жидкости в колонне от устья

Здесь zпл — глубина опробуемого объекта от устья; р — плотность жидкости в колонне; Ард — заданная депрессия.

Избыточное наружное давление во избежание разрушения трубы всегда должно удовлетворять условию (6.1). При проверочном расчете рекомендуется принимать коэффициент запаса прочности ксм > 1,3.

Е. Степень загрязнения коллектора промывочной жидкостью. Чем больше загрязненность, тем выше должна быть депрессия.

На период собственно опробования объекта, который может продолжаться до 1 ч и более, колонну труб с пластоиспытателем оставляют в скважине без движения; при этом промывка скважины невозможна. Поэтому большое внимание должно быть уделено выбору состава и свойств промывочной жидкости для заполнения скважины на период опробования. Эта жидкость должна обладать высокой седиментационной устойчивостью, чтобы частицы твердой фазы не осаждались из нее и не могли прихватить пакер; не ухудшать устойчивость горных пород и не образовывать на проницаемых стенках скважины толстых и липких фильтрационных корок; относительная плотность жидкости должна быть возможно ближе к коэффициенту аномальности пластового давления в опробуемом объекте, чтобы не могло возникнуть большое дифференциальное давление, способствующее прихвату труб и пакера, и гидравлическая нагрузка на пакер была минимальной. Если в качестве промывочной жидкости используют растворы на водной основе, водоотдача их должна быть не более 3—5 см3 за 30 мин при забойной температуре, а солевой состав фильтрата возможно ближе к составу вод, содержащихся в порах пород, вскрытых скважиной. Весьма перспективными являются промывочные жидкости с конденсированной твердой фазой.

При спуске пластоиспытателя в скважине возникает значительное гидродинамическое давление (иногда 5—10 МПа даже при небольшой скорости спуска). Это связано прежде всего с тем, что в малом зазоре между пакером и стенками скважины велико гидравлическое сопротивление. Чтобы уменьшить гидродинамическое давление, следует не только ограничивать скорость и ускорение перемещения колонны труб, но также поддерживать предельное статическое и динамическое напряжения сдвига, пластическую вязкость и плотность промывочной жидкости на минимально необходимом уровне, при котором обеспечиваются удержание частиц твердой фазы (в том числе утяжелителя) во взвешенном состоянии в период покоя и противодавление на стенки, достаточное для предотвращения притока пластовых жидкостей в надпакерной интервале и осыпания (или выпучивания) пород. Существенно уменьшить гидродинамическое давление можно также, если увеличить зазор. Для этого в процессе бурения за 10—30 м до кровли объекта опробования можно уменьшить диаметр долота и пробурить зумпф (ствол меньшего диаметра); пакер в этом случае устанавливают в зумпфе. Если приняты меры, обеспечивающие устойчивость пород и предотвращающие опасность прихвата в период опробования, целесообразно использовать полный комплект пластоиспытателя. Лишь в тех случаях, когда имеющиеся в распоряжении предприятия средства недостаточны, чтобы предотвратить опасность прихвата инструмента или обеспечить устойчивость пород в течение времени, необходимого для открытых и закрытых периодов опробования, допустимо применять неполный комплект, исключив из него отдельные узлы (пробоотборник, запорный клапан, часть измерительных приборов). Если предполагается создавать очень высокую депрессию, близкую к предельной для пакера, целесообразно в компоновку включать два пакера, располагая их один непосредственно над другим. Если же приходится опробовать объект, ниже которого при бурении вскрыты еще один или несколько проницаемых объектов, в компоновку также включают два пакера, но размещают так, чтобы они изолировали подлежащий опробованию объект от всех других, и фильтр устанавливают между пакерами. Такую же компоновку используют для поинтервального опробования горизонта большой мощности.

Места сужений и резких перегибов ствола скважины, выявленные по кавернограмме, прорабатывают новыми долотами, чтобы предотвратить возможность посадок пластоиспытателя при спуске. По окончании проработки скважину интенсивно промывают с целью полного удаления шлама; в промывочную жидкость на водной основе при этом вводят смазочные добавки.

Перед спуском в скважину все узлы пластоиспытателя проверяют на герметичность путем опрессовки гидравлическим давлением, превышающим максимально возможную начальную депрессию. Узел признают герметичным, если за 10 мин испытания давление не снизится.

Большое внимание должно быть уделено герметичности и прочности бурильной колонны. Целесообразно в период, предшествующий вскрытию перспективного горизонта, провести дефектоскопию и опрессовку всех бурильных труб и соединений, которые предполагается использовать для спуска пластоиспытателя. Наиболее подходящими для спуска пластоиспытателя являются бурильные трубы с коническими стабилизирующими поясками, а также трубы с приваренными соединительными концами.

Наиболее опасная растягивающая нагрузка действует на верхнее сечение колонны труб в период освобождения пакера и устранения прихвата хвостовика. Условие прочности при растяжении можно записать так:

где qi — приведенная масса 1 м секции колонны труб с данными наружным диаметром и толщиной стенки; li — длина секции; Gк — вес пластоиспытателя и хвостовика; от — предел текучести материала трубы; F — площадь рассматриваемого поперечного сечения тела колонны; kб — коэффициент запаса прочности при растяжении; Рд — наибольшее возможное усилие сверх веса колонны, которое должно быть приложено для ликвидации прихвата. Величину этого усилия следует назначать, исходя из опыта ликвидации прихватов в данном районе.

При опробовании объектов с аномально высокими пластовыми давлениями и хорошими коллекторскими свойствами колонна труб может быть быстро заполнена пластовой жидкостью; величину депрессии иногда приходится регулировать при помощи устьевых штуцеров, установленных в манифольде. На устье в этом случае может возникнуть высокое избыточное давление. Поэтому трубы должны быть рассчитаны на сопротивляемость разрыву при таком давлении и опрессованы.

Продолжительное воздействие промывочной жидкости на водной основе неблагоприятно сказывается на коллекторские свойства подлежащего опробованию пласта. Поэтому все подготовительные к опробованию работы должны быть выполнены так, чтобы промежуток времени между вскрытием объекта долотом и началом собственно опробования был минимальным. Результативность опробования уменьшается с увеличением этого промежутка. Например, на площадях Приуралья при увеличении промежутка времени между вскрытием объекта и вызовом притока с 1,5 до 3 сут результативность уменьшается примерно вдвое, а до 6 сут — в 4 раза.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2020
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна