Вскрытие пласта в процессе бурения

При освоении скважины необходимо следить за тем, чтобы буровой раствор не проникал во вскрываемый пласт. В противном случае не получится освоить скважину быстро и качественно, с соблюдением расчетных технических параметров. Проблема в том, что, проникая в пласт, буровой раствор оставляет осадок из компонентов-утяжелителей, в частности, глинистой взвеси, гематита, барита и т.д. Из-за этого затрудняется последующее цементирование, и полученного противодавления может оказаться недостаточно, в результате чего могут начаться выбросы, открытое фонтанирование и другие негативные процессы.

После того, как был вскрыт продуктивный пласт, проводятся каротажные работы. Лишь затем возможен спуск эксплуатационной колонны. Важно, чтобы она спускалась точно по центру, и для контроля положения используются резиновые диски или пружинные уплотнители. Строгое центрирование эксплуатационной колонны необходимо для того, чтобы цементный раствор распределятся равномерно. Если один из фрагментов стенки будет утоньшен, на него в процессе эксплуатации будет оказываться повышенное давление. Следствием может стать прорыв в продуктивный пласт посторонних жидкостей, воды и газов.

Конструкции скважин могут быть:

  • одноколонные,
  • двухколонные,
  • трехколонные.

Разработка скважины может вестись со спуском заранее перфорированного хвостовика, с использованием всевозможных забойных фильтров. Также конструкция может быть с открытыми забоями, которые не фиксируются в продуктивном пласте обсадочными колоннами.

Если пласт состоит из плотной породы (например, известняк или песчаник), необходимости перекрывать его колонной нет. Разработка скважины может вестись открытым способом. Достаточно зацементировать башмак обсадной колонны перед кровлей продуктивного пласта. Затем пласт вскрывают долотом меньшего диаметра, и ствол скважины против продуктивного пласта оставляют открытым. Когда бурение доходит до подошвы пласта, в нее опускают обсадную колонну. Сверху ее цементируют манжетной заливкой. При этом область между нижней частью колонны и пластом остается не закрытым.

Если разрабатывается скважина с рыхлым продуктивным пластом, то необходимо использовать забойный фильтр. В этом случае башмак колонны опускается до кровли пласта, после чего его заливают цементным раствором. После цементирования в скважине размещают хвостовик с мелкими отверстиями, который будет задерживать сыпучие частицы пласта — в частности, песок.

Чаще всего скважины оборудуются с перфорированным забоем. Ствол бурится до продуктивного пласта, после чего проводится его геофизическое обследование. Его целью является установление нефте-, водо- и газонасыщенных слоев. После обследования опускается эксплуатационная колонна, которая фиксируется раствором от забоя до проектной высоты. Когда раствор встанет, выполняется перфорация с учетом размеченных ранее слоев.

Приготовление буровых растворов

Буровые растворы для скважин

Буровые растворы применяются для решения широкого ряда задач. Соответственно их рецептура может значительно различаться.

Большинство составов приготавливаются на основе мелкодисперсных глин. Важно, чтобы они обладали большой пластичностью и содержали минимум посторонних включений, в частности, песка. Также нужно проследить, чтобы посторонние примеси не попали в раствор в процессе приготовления или хранения. Особую опасности представляют известь, гипс, соли и опять же песок.

Приготовление буровых растворов

Глину замешивают с водой до получения раствора нужной вязкости. Лучшие буровые растворы получаются на основе щелочных глин. Такие суспензии после приготовления длительное время не образуют осадка.

Приготовление буровых растворов

Качественные показатели сырья

Для сырья, которое используется при приготовлении буровых растворов, принято выделять три характеристики, определяющие качество сырья:

  1. конечный выход раствора,
  2. процент песка в составе,
  3. плотность.

Под конечным выходом раствора понимается объем суспензии заданной вязкости, который можно получить из тонны порошкообразного сырья.

Приготовление буровых растворов

Для каких целей готовятся буровые растворы

  • Охлаждение и смазка бурильного долота.

Раствор добавляют для того, чтобы снизить трение и продлить срок эксплуатации оборудования.

  • Очистка забоя скважины.

При помощи буровых растворов можно облегчить вывод выбуренных пород на поверхность. Для максимальной эффективности раствор должен готовиться с учетом физико-химических особенностей породы в конкретной местности.

  • Защита ствола скважины.

Специальные буровые растворы формируют защитный слой на стенках ствола скважины. Эта корка предотвращает впитывание рабочей жидкости стенками песчаной зоны.

  • Защита от обвалов.

При бурении в районах с неустойчивой глинистой почвой бурильные растворы помогают укрепить стенки скважины от обвала.

  • Снижение расходов на фиксацию скважины при помощи колонн.
  • Уменьшение коррозии трубопроводов.
  • Качественное вскрытие продуктивных горизонтов.

 

 

Буровые растворы для скважин

Буровые растворы — это специальные смеси, которые используются в местах разработки месторождений нефти и газа. Они выполняют широкий спектр задач, начиная очисткой скважинного оборудования и трубопроводов и заканчивая изменением физико-химических показателей рабочих сред.

Обычно буровые растворы приготавливаются непосредственно на месте разработки с учетом выдвинутых требований.

Растворы для промывки скважинных стволов

Для очистки бурильного оборудования и трубопроводной системы используются сложные буровые растворы, состоящие из множества компонентов — они делятся на эмульсионные, аэрационные и суспензионные.

Буровой раствор вводится в систему и циркулирует в ней вместо нефтепродуктов. Он воздействует на осадок на стенках труб и агрегатов и помогает мягко удалять остатки породы. В результате осадок удаляется, при этом нет физического или химического воздействия на оборудование, а значит, продлевается срок его эксплуатации.

Буровые растворы для скважин

Растворы для бурения

В момент бурения также используются растворы — на водной основе. В них добавляют содержащие углеводород вещества, например, известняк, битум или инертные эмульсии. При бурении в районе хемогенных отложений рецептура раствора будет включать гидрогели — вещества, насыщенные солями.

Иногда бурение производится в районах, где высокий риск обвала. Тогда применяются растворы-ингибиторы. При работе в условиях высоких температур добавляются растворы на основе различных глин — они обладают повышенной термоустойчивостью. Если наблюдается высокое пластовое давление, используются утяжеленные буровые растворы.

Характеристики буровых растворов

В зависимости от основы и добавочных компонентов можно получать буровые растворы со следующими переменными характеристиками:

  1. вязкость,
  2. плотность,
  3. напряжение сдвига,
  4. водоотдача.

Плотность растворов может изменяться в пределах 1-2,5 тыс. кг/кубометр. Для ее измерения используется ареометр.

Вязкость можно изменять при помощи вискозиметра. Если его нет, определяют условную вязкость, для чего измеряют время прохождения раствора через воронку.

Для определения параметра водоотдачи буровой раствор пропускают через фильтрующую установку, а затем измеряют объем выделившегося фильтрата.

Характеристики буровых растворов постоянно проверяются, и это делается на месте, непосредственно перед началом буровых работ. При необходимости в них вводят различные присадки для корректировки и получения нужных показателей.

Изменение характеристик растворов

Для уменьшения водоотдачи в рецептуру вводятся сульфитно-спиртовые, углещелочные материалы, а также целлюлозу.

Для снижения вязкости добавляются фосфаты, полифенол, нитролигнин.

Для стабилизации растворов при работе под высоким давлением добавляются гематит, бармит, мел и другие утяжелители.

Для более эффективного уменьшения трения в растворы вводятся смазочные материалы на основе гудрона, нефти, графита. Иногда также добавляются пенообразователи или используется аэрация.

Для предотвращения пенообразования добавляются резиновая крошка, спирты или кислоты.

Чтобы сохранить параметры раствора при высоких температурах, в него вводятся антиоксиданты, хроматы натрия или кальция.

Оборудование для добычи нефти

Оборудование для добычи нефти

При добыче нефти используются последние технические наработки, чтобы сделать процесс более эффективным и снизить затраты. Оборудование подбирается, исходя из особенностей местности, глубины залегания нефтеносного слоя, способов транспортировки.

К оборудованию, которое используется при эксплуатации скважин, относятся:

  • колонны труб,
  • пакеры,
  • фильтры,
  • отсекатели,
  • насосы,
  • запорная арматура.

Если скважина находится в море, для работы необходимо специальное оборудование для подводных манипуляций, платформы, опоры, а также танкеры.

Скважины требуют регулярного обслуживания и периодического ремонта. Для этого применяются стеллажи, вышки и различные подъемные конструкции, при помощи которых производят демонтаж и монтаж агрегатов, которым требуется обслуживание или замена.

Способы добычи нефти

Существует множество способов добычи нефти, но в настоящее время наибольшее распространение получили три метода:

  • насосный,
  • газлифтный,
  • фонтанный.

Первый способ предполагает применение мощных скважинных насосов, работающих на электричестве. При газлифтной разработке нефтесодержащих пластов используется энергия сжатого газа или жидкости. Фонтанный способ наименее энергозатратный — для подобной добычи нефти используется энергия пласта.