После бурения и установки обсадной колонны скважина не готова к добыче нефти или газа. Необходим завершающий этап — освоение. От грамотного освоения и испытания напрямую зависит дебит, долговечность скважины и экономическая эффективность всего проекта. Рассмотрим подробнее особенности и современные методы разработки скважин.
Что такое освоение скважин?
Освоение — это комплекс технологических операций для восстановления стабильного притока нефти или газа из продуктивного пласта и вывода скважины на промысловый уровень. Процесс включает очистку призабойной зоны от загрязнений, улучшение гидродинамической связи между пластом и колонной, оценку реального потенциала и подготовку скважины к безопасной эксплуатации.
Цель сервиса — добиться максимально возможного уровня добычи в условиях конкретного месторождения.
Задачи освоения:
- удалить из призабойной зоны посторонние составы: технологические жидкости (буровой раствор и его фильтрат), твердые частицы (шлам, глину, цемент, проппант)
- создать условия для притока пластового флюида в скважину
- оценить первичные данные о давлении, составе флюида, потенциальном дебите
- обеспечить стабильный приток для испытания и запуска скважины в промышленную добычу
Основные методы
Выбор технологии освоения зависит от состояния призабойной зоны, величины пластового давления, плотности и устойчивости породы-коллектора, назначения скважины и способа ее дальнейшего использования.
Для стимуляции притока из неустойчивых пород пласта применяют методы постепенного уменьшения давления на забое скважины. Для прочных пород используют более быстрые или ступенчатые снижения давления внутри скважины.
Техники освоения скважин можно разделить в зависимости от целей: снижение плотности жидкости, гидродинамическое воздействие или снижение уровня жидкости. Рассмотрим основные методы освоения.
Обновление скважинной жидкости
Суть метода — в постепенной замене тяжелого бурового раствора в стволе скважины на более легкую жидкость — техническую воду, нефть, дегазированную нефть, солевые растворы низкой плотности.
Операция проходит на герметичном устье. Чтобы инициировать приток, давление столба жидкости на забое опускают ниже пластового давления. Для этого между колонной и скважиной спускают дополнительный лифт, по которому насосами закачивают воду. Она вытесняет буровой раствор из скважины через насосно-компрессорные (НКТ) или бурильные трубы. Постепенно раствор заменяет более легкий состав.
Технология требует контроля расчета плотностей и давления, чтобы избежать выброса или поглощения жидкости пластом.
Если после вытеснения бурового раствора водой возобновить приток не удается, скважину промывают нефтью прямой или обратной циркуляцией, чтобы уменьшить забойное давление.
Свабирование или поршневание
Это механический способ снижения уровня жидкости в НКТ, который уменьшает гидростатическое давление в скважине и вызывает приток.
В процессе используют инструмент в виде трубы небольшого диаметра с клапаном на конце — сваб или поршень. Его опускают в НКТ на канатном подъемнике ниже уровня жидкости. Снаружи поршень герметично примыкает к трубе благодаря резиновым манжетам, армированными проволочной сеткой. При спуске клапан открывается и пропускает жидкость через поршень. При подъеме — клапан закрывается, захваченную жидкость поднимают и сбрасывают. Циклы спуска-подъема повторяют, постепенно снижая уровень жидкости и давление на забое до поступления пластового флюида.
Во время работы устье скважины остается открытым, а пласт изолируют пакером. Для безопасности операции на фонтанной арматуре предусмотрена задвижка.
Преимущества:
- эффективен в скважинах с низким пластовым давлением
- не загрязняет пласт посторонними жидкостями
- контролирует скорость снижения давления
- операцию проводят без постоянной работы насосов
Свабирование считают наиболее экономичным, экологичным и технически безопасным методом освоения скважин, который плавно снижает давление на пласт. Такой способ освоения подходит только нефтяных скважин.
Компрессорный или газлифтный метод
Такой метод подходит только для устойчивых пластов, так как давление в скважине снижают при помощи сжатого газа.
В скважину спускают колонну НКТ с клапанами на определенной глубине. На устье монтируют фонтанную арматуру и через затрубную задвижку нагнетают активный газ или азот в пространство между НКТ и обсадной колонной. Газ вытесняет жидкость до муфты лифта НКТ. Попадая в НКТ, он смешивается с раствором, делая его менее плотным. Так уменьшают давление на забое ниже уровня пластового давления и стимулируют приток.
Регулируя объемы газа, можно контролировать плотность газожидкостной смеси в трубах и, соответственно, давление на забое.
Газлифтным способом создают депрессию на пласте, даже в глубоких скважинах с высоким уровнем бурового раствора в стволе. Метод применяют для нефтяных и газовых скважин, которые работают газлифтным или фонтанным способом.
Преимущества:
- снижает гидростатическое давление без полной замены жидкости
- подходит для глубоких скважин с большим объемом бурового раствора в стволе
- оптимален для скважин с низким пластовым давлением
Аэрация жидкости
Этим методом разрабатывают глубокие скважины. Жидкость в стволе постепенно заменяют уже готовой газированной смесью. Для этого газ и жидкость (воду или нефть) смешивают в эжекторе и закачивают в пространство между НКТ и обсадной колонной. Тяжелый раствор вытесняют аэрированной жидкостью с меньшей плотностью. Излишки состава выводят из скважины через НКТ и замеряют для контроля уровня депрессии. Когда гидростатическое давление падает до необходимого уровня, в скважину поступает добываемый флюид.
Насосный способ освоения
Метод применяют на истощенных скважинах с низким пластовым давлением и глубинно-насосным способом добычи.
Работы начинают с очистки ствола скважины и забоя. Затем на проектную глубину спускают насосы скважинного типа. Ими откачивают жидкость и постепенно снижают давление на забое для стимуляции притока. В результате устанавливается динамический уровень жидкости в скважине.
Для разработки насосным способом используют:
- штанговые скважинные насосы (ШСН)
- погружные электроцентробежные насосы (ЭЦН)
- струйные насосы
В нагнетательных скважинах после поступления флюида ведут продолжительный отбор жидкости, чтобы освободить призабойную зону и поры пласта от взвеси, глинистых частиц и продуктов коррозии.
Этапы освоения скважины
- Монтируют арматуру на устье под соответствующий метод освоения и способ работы скважины, а также оснащают задвижкой высокого давления, чтобы перекрыть ствол.
- Спускают дополнительный лифт НКТ и устанавливают наземное оборудование: манифольды, сепараторы, мерники, емкости для сбора флюидов и другое.
- Проводят очистку скважины — продувку, промывку прямой или обратной циркуляцией, чтобы удалить буровой раствор, песок, глину и другой шлам.
- Снижают забойное давление ниже пластового одной или комбинацией технологий.
Процессе постоянно контролируют давление. Депрессию увеличивают до начала устойчивого поступления пластового флюида. При необходимости из скважины удаляют остатки загрязнений вместе с потоком флюида, чтобы получить чистую нефть или газ. Если поток слабый, для выноса частиц выбирают другие способы.
Испытание скважин
Неотъемлемая часть разработки месторождения — испытание скважин, с помощью которого определяют геолого-промысловые характеристики залежей:
- оценка начальных дебитов нефти, газа, пластовой воды
- замеры забойного и пластового давления
- отборы проб добываемого флюида для лабораторного анализа
- оценка запасов и возможностей изучаемых горизонтов
Во время испытания скважин выявляют потенциальные проблемы, которые могут повлиять на добычу.
Освоение и испытание скважин завершают демонтажем временного оборудования, установкой эксплуатационной арматуры и оформлением технической документации. После завершения комплекса работ скважина готова к промышленной добыче.
О том, как реализуется «ФракДжет-Волга» в направлении освоения и испытания скважин читайте в нашей следующей статье.