книги из ГПНТБ / Шацов Н.И. Разобщение пластов в нефтяных и газовых скважинах (конструкции, крепление и цементирование скважин)

Основные факторы, определяющие конструкцию скважин, следующие.

■При современных методах добычи нефти или газа достаточно иметь эксплуатационную колонну с внешним диаметром 146, 141 или 129 мм и в редких случаях (при очень высоких деби­

тах) — 168 мм.

В разведочных скважи­ нах малого диаметра и в не­ которых эксплуатационных скважинах с небольшими дебитами можно ограничить­ ся спуском последней ко­ лонны из обсадных труб с внешним диаметром 114 мм и менее.

2. Геологический

при ударном способе бурения допускался выход из башмака пре­ дыдущей колонны не более 60 м.

В 1927—1928 гг. при вращательном способе бурения с промыв­

в целом ряде районов Советского Союза выход из башмака предыдущей колонны достигает 1500—2200 м, а иногда и более.

При бурении скважин на глубины 6000—8000 м (США) выход из башмака достигает 3000 м и более.

Бурить ствол скважины ступенчатым сечением не рекомен­ дуется. Целесообразнее бурить скважину на интервалах от одной колонны до другой долотами одного минимально необходимого размера.

4

От правильного сочетания перечисленных трех факторов зависят быстрое доведение скважины до проектной глубины и последующая нормальная ее эксплуатация, обеспечивающая из­ влечение из недр земли наибольшего количества нефти или газа.

Практика бурения у нас в СССР и за рубежом показывает, что наиболее рациональной конструкцией скважин, даже при больших глубинах, является одноколонная, но с обязательным заполнением затрубного пространства цементным раствором от забоя вверх до того места, где нет ни нефтеносных, ни газоносных коллекторов и где отсутствуют пласты с сильно минерализован­ ными водами. Надо стремиться к тому, чтобы не спускать проме-.» жуточных колонн. Это обусловлено качеством глинистого раствора

ибыстротой строительства скважины.

Втех районах, где верхние слои пород устойчивы и в них нет водоносных прослоев, в скважину спускают кондуктор без цемен­ тирования, а затем его извлекают. Иногда же кондуктор совсем не спускают.

Одноколонная конструкция скважины имеет следующие преи­ мущества:

1)уменьшаются диаметры стволов и как следствие выбури­

вается меньший объем породы, что связано с меньшим расходом энергии, глины, воды, химических реагентов, утяжелителей, це­ мента и других материалов;

2) уменьшается потребная грузоподъемность буровой уста­ новки;

3) сокращается расход металла на обсадные трубы, долота

ина остальной вспомогательный инструмент;

4)сокращается время на спуск промежуточных колонн и на ожидание затвердения цементного раствора.

В итоге ускоряется строительство скважины и уменьшается ее стоимость.

Современные конструкции скважин при вращательном бурении отличаются следующими особенностями:

1)конечный диаметр эксплуатационной колонны благодаря фонтанной добыче с поддержанием давления пли эксплуатации глубинными насосами принимают равным 146 мм, а при весьма больших дебитах — 168 мм;

2) выход из башмака предыдущей колонны вследствие глини­ зации стенок скважин доводят до 2000 м и более.

Высокое качество глинистого раствора и быстрые темпы про­ ходки допускают бурение без крепления почти на всем интервале от кондуктора до проектной глубины. В результате конструкция скважины даже на большую глубину становится более упрощен­ ной, количество колонн уменьшается, бурение начинается мень­ шими диаметрами долот, уменьшается объем выбуриваемой по­ роды, меньше расходуется энергии, металла, глины, воды, реа­ гентов, цемента и других материалов. Скважины бурятся быстрее и дешевле.

5

В отношении крепления стволов разведочных и эксплуатацион­ ных скважин, разница есть в принципе подхода.

В эксплуатационных скважинах, бурящихся на уже разве­ данные горизонты, надо максимально упрощать и облегчать кон­ струкции.

Конструкция 113/4* равнопрочной промежуточной колонны

I

Рис. 2. Конструкция скважины Зыря 7 глубиной 4812 м (Азербайджан).

Г — обсадные трубы; II — бурильные трубы; III — расход долот. Объем выбуренной породы на 1 ли проходки составил 0,111 л3, расход металла на 1 л» проходки — 112 кг.

В разведочных скважинах, бурящихся впервые в новом районе при совершенно не изученном разрезе, в случае крайней необхо­ димости можно предусмотреть резервный диаметр для спуска промежуточной колонны.

С точки зрения удешевления и ускорения процесса бурения заслуживает внимания и широкого распространения опыт (Азер­ байджан, Татария и др.) оставления бурильных труб в скважине в качестве эксплуатационной колонны.

Бурение нефтяных и газовых скважин ведется у нас на раз­ ные глубины: от 400 до 5000 м и более.

6

Опыт бурения скважин на большие глубины, приобретенный при проходке таких скважин, может быть с успехом перенесен с учетом местных особенностей на бурение скважин с меньшей глу­ биной. По этой причине в буровой практике и в литературе упо­ требляют часто термины: бурение мелких скважин или бурение глубоких скважин.

•Термин глубокое бурение нельзя ни ассоциировать, ни при­ вязывать к какой-то конкретной цифре, как это делали, допустим, в 1936 г., когда скважина глубиной 1200 м считалась глубокой.

Рис. 3. Конструкция глубоких нефтяных скважин в США.

Под термином глубокое бурение, или бурение глубоких скважин, следует понимать бурение на такие глубины, технология которого еще не достаточно освоена в дан­ ном районе на данном этапе.

В этом аспекте станет понятным, что, например, в Азербайд­ жане и в Грозном бурение скважин на 3500 Л1 и более считается глубоким, а на восточных нефтяных и газовых месторождениях глубоким бурением называют бурение скважин на глубины

2200-2500 м.

На рис. 2 приведена конструкция самой глубокой скважины

вЕвропе и в Азии, пробуренной в 1952 г. в Азербайджане на месторождении Гоусаны (Зыря 7) глубиной 4812 м.

На рис. 3 приведены конструкции пяти скважин, пробуренных

вСША на глубины свыше 6000 м.

7

§ 2. Принципы выбора и методика проектирования рациональной конструкции скважин

Способ вскрытия продуктивного пласта обусловлен его относи­ тельным давлением р0.

Если относительное давление велико (> 1,4 — 1,5) и имеется несколько продуктивных пропластков, то ограничиваются спу­ ском эксплуатационной колонны и ее цементированием с после­ дующим прострелом дыр.

Если же относительное давление пласта невелико и вблизи продуктивного объекта или в подошве его нет водоносных гори­ зонтов, то целесообразно спустить эксплуатационную колонну и через боковые отверстия произвести цементирование от кровли продуктивного горизонта вверх. Нижняя часть колонны на интер­ вале, соответствующем мощности продуктивного объекта, должна состоять из труб с заранее подготовленными отверстиями.

Если из продуктивного объекта вместе с нефтью или газом извлекается большое количество песка, то обычно обсадную ко­ лонну останавливают в его кровле. Затем бурят ствол меньшего диаметра и спускают часть колонны (хвостовик, сетку) иногда вместе с гравийным фильтром.

При проектировании рациональной конструкции скважин учитываются:

1)целевое назначение скважины (разведочная, эксплуата­ ционная и т. д.);

2)способ вскрытия продуктивного горизонта и метод извле­ чения нефти или газа из него;

3)максимальное снижение уровня нефти в колонне в йериод последующей эксплуатации;

4)минимальный объем выбуренной породы и минимальный расход металла и цемента без ущерба для последующей эксплуа­ тации.

Проектирование конструкции скважины ведется снизу вверх. Научные основы разработки нефтяных и газовых месторожде­ ний, созданные у нас в Советском Союзе с учетом поддержания пластового давления, а также современные методы эксплуатации скважин дают возможность в подавляющем большинстве случаев ограничиться спуском 146-лш эксплуатационной колонны вместо

168-мм.

Выбор диаметра долота для бурения ствола под обсадную колонну обусловливается диаметром муфты обсадной колонны и величиной зазора между муфтой и стенками скважины для за­ полнения ее цементным раствором.

Величина зазора обычно увязывается с величиной выхода данной колонны из башмака предыдущей: чем больше выход, тем больший нужен зазор.

Установив диаметр долота, которым будут бурить до спуска эксплуатационной колонны, определяют диаметр предыдущей

8