Оборудование забоя скважин

Цилиндрическая горная выработка малого поперечного сечения, но имеющая значительную длину называется скважиной. Начало скважины от поверхности земли называется устьем, а ее конец – забоем. Все полое пространство скважины, от устья изабоя, называется стволом скважины.

Весь фонд нефтяных, газовых и водных скважин, предназначенных для добычи нефти называется эксплуатационным фондом. Кроме эксплуатационных скважин имеют вспомогательные скважины: нагнетательные, контрольные и др. Совокупность данных, характеризующих диаметр пробуренной скважины на разных глубинах, количество, диаметр и длину обсадных колонн, спущенных в скважину, а также интервалы пространства за колоннами, заполненные цементным раствором, называется конструкцией скважины.

Конструкция скважины должна отвечать следующим требованиям:

1. Устойчивость стенок ствола и надежное разобщение нефтеносных, газоносных и водоносных пластов друг от друга.

2. Надежное сообщение ствола скважины с продуктивным пластом.

3. Герметизация устья и направление извлекаемой жидкости в систему сбора и подготовки или нагнетания жидкости и газа в пласт.

4. Спуск в скважину оборудования и средств для извлечения из продуктивного пласта нефти или газа.

5. Проведение различных ГТМ.

6. Проведение всевозможных скважинных исследований

7. Возможность избирательного воздействия на различные пропластки

Для обеспечения устойчивости стенок скважин и разобщения пластов друг от друга в скважину после завершения бурения спускают стальные трубы, называемые обсадными. Межтрубное пространство - образование между внешними стенками обсадных труб и стенкой скважины - заполняют цементным раствором под давлением. После затвердения раствора (48ч) образуется цементный камень, который разобщает пласты между собой.

В зависимости от свойств пород в разрезе и величины пластового давления в нефтегазоносных и водоносных пластах конструкция скважины может быть одно-, двухколонной и т. д. Последняя колонна называется эксплуатационной. В настоящее время в качестве эксплуатационных колонн для нефтяных месторождений применяют обсадные трубы диаметром 114, 127, 140, 146 и 168 мм с толщиной стенок 6-12 мм. Для высоконапорных газовых месторождений нередко применяют эксплуатационные колонны и большего диаметра - 219 мм и более.

Конструкцию забоев скважин определяют с учетом литологических и физических свойств продуктивных пластов и местоположения скважин на залежи.

На рисунке показано расположение скважин на антиклиналь­ной складке. Скважина 2 не должна вскрыть пласт до подошвы, так как ее забой будет находиться в обводненной части залежи. При бурении и освоении нагнета­тельной скважины № 1 пласт необходимо вскрывать на всю его толщину, чтобы достичь наибольшей приемистости. Если в по­дошве пласта нет воды, то следует вскрывать пласт в нефтяной части залежи па всю толщину. При этом скважину бурят не­сколько ниже (20-30 м) продуктивного пласта (скважина № 3). Эту часть пласта называют зумпф, который служит для сбора об­рушившейся породы, улетевших скребков, манометров и т.д. В тех случаях, когда скважина вскрыла газовую шапку (скважина 4), забой ее оборудуют так, чтобы притекающая нефть не увлекала газ из газовой шапки.

Открытый забой применяется в том случае, когда продуктивный пласт представлен крепкими однородными породами (известняки, песчаники). Для этого скважину бурят до кровли продуктивного пласта, спускают эксплуатационную колонну с последующим ее цементированием, а затем продуктивный пласт вскрывают долотом диаметром несколько меньшим внутреннего диаметра обсадной колонны.

Если продуктивный пласт представлен неоднородными породами с прослоями глин, песками, или неустойчивыми и слабосцементированными песчаниками, забой скважины выполняется закрытым.

Для этого скважину бурят до проектной глубины, обсаживают эксплуатационной колонной с последующим цементированием и избирательно перфорируют только против нефте или газонасыщенных участков пласта.

Если породы продуктивного пласта представлены слабосцементированными песчаниками и алевролитами, продуктивный пласт вскрывают при открытом забое с последующим спуском специального фильтра-хвостовика с воронкообразным раструбом в верхней части. Фильтр имеет щелевые отверстия (0,8-3 мм), обращенные узкой стороной к наружной стороне хвостовика.

Применяют также конструкции скважин с заранее перфорированным фильтром c манжетной заливкой. Для этого скважину бурят до проектной глубины, спускают эксплуатационную колонну с манжетой и заранее перфорированными трубами (фильтром). Затем через специальные отверстия в колонне выше манжеты затрубное пространство заливают цементным раствором. С целью предупреждения попадания цементного раствора перфорированную часть труб перед цементированием заполняют песком или отделяют чугунным обратным клапаном, который после формирования за колонной цементного камня разбуривают, а песок вымывают.

Главное – забой скважины должен обеспечивать высокий коэффициент гидродинамического совершенства скважины, что достигается при открытом забое или качественной перфорацией (20-25 отверстий на 1 м толщины продуктивного пласта) скважин.

рис. 1 Рис. 2 Рис. 3 Рис. 4

1 - обсадные трубы, 2 - цементный камень, 3 - газоносный пласт, 4 - продуктивный пласт, 5 - перфорационные отверстия, 6 - уплотнение, 7 - щелевой фильтр-хвостовик, 8 - заливочное отверстие, 9 - манжета, 10 - место установки обратного клапана, 11 - отверстия в фильтре

Конструкции забоев скважин:

Рис.1 - с открытым забоем; рис. 2 - обсажены обсадными трубами; рис. 3 - с щелевым фильтром; рис. 4 - с заранее перфорированным фильтром с манжетной заливкой;