Заканчивание скважин: когда необходимо и основные схемы

Песчаная

Песчаные виды скважин имеют такую конструкцию:

Конструкция песчаной скважины.

• у устья предусмотрен специальный гусак;
• далее идет сам кессон, защищающий устье;
• насосный грунт;
• слой глины, в середине которого находится зеркало воды;
• слой водоносного песка, на его границе с глиной устанавливается фильтр;
• водоупорным дном является слой глины, который находится за песком.

Скважина на песке менее проблематична в установке, водоносный слой ее проходит через песок. Глубина такой скважины обычно небольшая, она лишь немного превышает глубину колодцев. Такая скважина может давать примерно 0,8 кубов воды за час. Рекомендуется для подачи воды на поверхность применять вибрационные насосы, подойдут «Ручеек», «Малыш». Ставится фильтр только над насосом. Если применять так называемые центробежные насосы, то срок эксплуатации источника воды сократится.

Глубина песчаной скважины обычно составляет от 10 до 50 метров.

Такие виды скважин обычно имеют небольшую глубину — 10-50 м. Есть и исключения, например, для Сергиево-Посадского района глубина может составлять 80 м. Все это требует предварительного исследования, которое и покажет, на каком именно уровне залегает водоносный слой. Забор воды обычно осуществляется с песчаника или с мелового песка.

Из преимуществ необходимо отметить:

1. Сроки бурения минимальные, они занимают всего 1-2 дня, после чего можно приступать к оборудованию, установке насосов, фильтров, подключению водопровода.
2. Использование очень простое, а количество и качество воды хорошее.
3. Стоимость работ приемлемая, особенно в сравнении с артезианской.
4. Лицензирования скважина не требует, как и особых разрешений, на получение которых обычно уходит много времени и финансовых средств.

Есть и недостатки:

1. Использование сильно зависит от погодного фактора, так как грунтовые и осадочные воды могут проникать в полость ствола, загрязнять питьевую воду.
2. Сроки эксплуатации составляют 3-5 лет, максимум 10 лет, а этого недостаточно, так как через определенный период придется оборудовать новый ствол, а это снова финансовые затраты.
3. Скважина заиливается, требуется регулярная чистка, использование мощных фильтров.
4. Если рядом находится канализационная система, то вода может быть загрязнена.

Основные схемы заканчивания скважин

Существует 3 основных метода заканчивания, при выборе которых учитывают преимущества и недостатки.

С открытым забоем

К преимуществам подобного способа относятся:

• простота и экономичность;
• круговой приток нефти или воды в шахту;
• наличие доступа к разломам в пластах;
• улучшенные гидродинамические характеристики скважины.

Схема с открытым забоем.

Недостатками можно считать:

• невозможность защиты ствола от обвала;
• длительный период подготовки конструкции к эксплуатации;
• отсутствие разделительных элементов между интервалами.

Рассматриваемая схема заканчивания имеет такие особенности:

• обсадные элементы должны охватывать верхний пласт, что предотвращает повреждение ствола;
• изолировать интервалы нельзя (если тот или иной участок ствола подвергается техническому обслуживанию, отделить его не получится);
• ствол скважины должен быть прочным.

С забоем закрытого типа

Этот способ применяется при обустройстве большинства скважин. Метод используется при неустойчивости породы коллектора.

К преимуществам схемы относятся:

• отсутствие необходимости удаления глиняной корки;
• возможность обхода поврежденных участков;
• изоляция участков и интервалов;
• повышенная герметичность шахты;
• небольшая вероятность обвала.

Недостатками можно считать снижение проницаемости пласта из-за засорения обломками, возникающими при бурении, и высокую стоимость работ.

С закрытым забоем

Большинство скважин в мире имеют закрытое забойное отверстие. В основном это применимо для неоднородных коллекторов, где меняются устойчивые и нестабильные породы, а также для газовых прослоев и вытеснений, характеризующихся разными пластовыми давлениями.

Выделены следующие преимущества схемы:

• При хорошем качестве цементирования будет наблюдаться хорошее уплотнение.
• Возможность достройки многослойного колодца.
• Отличная изоляция интервалов и зон.
• Ствол защищен от оползней.
• Снимать грязевую корку необязательно.
• При правильных расчетах перфорация игнорирует поврежденные участки.

Но есть и существенные недостатки:

• Высокая стоимость доработки.
• Ухудшение проницаемости из-за перфорации платящего материала и обломков перфорации.
• Может возникнуть скин-эффект из-за того, что ствол не открывается на 360 градусов.

ЗАКАНЧИВАНИЕ С МГРП

При применении технологии многостадийного ГРП скважина и компоновка заканчивания также претерпевают значительные нагрузки. Пик нагрузок случается при получении «СТОПА» и воздействии высокого давления на голову подвески, обсадные трубы и на всю оснастку внутрискважинного оборудования.

Соответственно, при выборе обсадных колонн и оборудования МГРП необходимо учитывать дифференциальное давление, внутреннее давление, давление смятия, растягивающую нагрузку, проходной диаметр, рабочую температуру, диаметр отверстий и т.д. С учетом этих параметров мы сейчас выбираем оптимальный способ установки колонны НКТ, а также осуществляем подбор стингера (рис. 6, 7). Так, в вертикальных скважинах может использоваться длинный стингер (2000 мм и более), в горизонтальных скважинах с зенитным углом более 30° — короткий стингер с гидравлическим якорем или короткий стингер с защелкой.

Также в конструкции компоновки могут применяться уплотняющие элементы шевронного типа, способные выдерживать высокие давления. В сочетании с коротким стингером уплотняющий элемент обеспечивает необходимую герметичность при проведении ГРП. При использовании длинных стингеров без защелок и каких-либо соединений с головкой следует предварительно рассчитывать движение НКТ во время проведения операций по заканчиванию.

Рис. 8. Безаварийный спуск фильтра

Тонкости при проходке

Способ разработки при расконсервации скважин и нефтяной залежи в целом.

Довольно часто колонны в скважину спускают секциями. Такой спуск является секционным, а сама колонна — многосекционной. При сложном бурении используют многоколонные конструкции горных выработок. В таких природных условиях буровые работы занимают много времени. В результате происходит значительный физический износ буровых и обсадных труб.

Для предотвращения преждевременного износа используют специальные протекторные кольца. Протекторы также относятся к конструкции скважины и представляют собой 2 резиновые оболочки в металлическом каркасе. Соединяются оболочки между собой с использованием металлических штырей. Протектор устанавливают на рабочих площадках или над ротором буровой при спусковых и подъемных операциях.

Для разделения пластов применяют цементирование. Производится цементирование с использованием специальных растворов. Цементный раствор готовят из специальных составов на воде с дополнительным введением химических ингибиторов и реагентов. Химия вводится для повышения качества, изменения характеристик и скорости твердения растворов. Эти растворы называются тампонажными. От тампонажного раствора напрямую зависит надежность разделения пластов и крепления конструкции скважины.

Основы технологии ударно-канатного бурения

Достоинства метода — его простота и доступность, а потому многие выполняют работы самостоятельно без посторонней помощи и больших затрат.

Ударно-канатное бурение предусматривает использование достаточно дорогого оборудования

Этот способ бурения скважин заключается в:

• Постепенном разрушении породы;
• Дроблении почвы;
• Применении долота для бурения;
• Использовании специальной желонки для того, чтобы прочистить забой.

Технология позволяет выполнить работы по сооружению водозаборной установки с минимальным бюджетом и высокой эффективностью. Помимо этого, скважины, сделанные таким способом, могут прослужить порядка 80 лет, что является немалым сроком.

Особенности цементирования нефтяных скважин и скважин на воду

Залегание нефтеносных и водоносных слоев резко отличается по глубине заложения. Как правило, скважины для воды менее глубокие.

Цель, преследуемая при цементации водоносной скважины, заключается в необходимости изоляции обсадных труб от коррозии, предохранении затрубного пространства от обвала стенок скважины в слабых геологических породах, изоляции эксплуатационного водоносного и неиспользуемых пластов.

Цементирование нефтеносных скважин призвано значительно повысить конструктивную прочность скважины для нивелирования влияния воздействия сил, возникающих на больших глубинах, при подвижке грунтов. Немаловажную роль выполняет цементирование при разделении и изоляции различных нефтеносных горизонтов, не допуская их смешивание.

Исходя из основных требований, при цементировании нефтеносных скважин используются специализированные добавки в тампонажном растворе:

• различные полимерные материалы, которые при застывании расширяются и уплотняют прилегающий к стенкам скважины грунт;
• для увеличения прочности цементного камня, повышения пластичности приготовленного раствора используют чистый кварцевый песок;
• для предотвращения утечки жидкого цементного раствора в пористых грунтах применяют крошку волокнистой целлюлозы;
• для снижения действия агрессивных химикатов на цементный камень применяют крошку сверхлегких минералов вулканического происхождения.

При проведении тампонажных работ на нефтескважинах устанавливается строгий, многоступенчатый контроль качества получаемого цементного камня в затрубном пространстве.

Как правильно организовать тампонирование

Эксплуатации объектов водопользования регламентируются законодательством:

• Законом РФ «О недрах»;
• Водным кодексом РФ;
• Постановлением Правительства РФ № 94 от 11.02.2016 г.

За отсутствие лицензии и невыполнение предписаний предусмотрены штрафы:

• Для физических лиц – 3-5 тыс. руб;
• Для должностных – от 30 до 50 тыс. руб;
• Организации заплатят от 800 000 до 1 млн руб.

Правильный вывод из эксплуатации отслуживших сооружений регламентируется руководством РД 08-492-02, которое содержит инструкцию, как правильно затампонировать шахту.

В общих положениях инструкция устанавливает обязательность выполнения требований всеми участниками ликвидации: собственниками, проектными и эксплуатирующими (ликвидирующими) организациями.

Обязанность по организации работ и оплате лежит на собственнике источника водоснабжения.

Ликвидация проводится по предписанию контролирующих организаций либо процесс инициирует собственник.

Консервацию и ликвидацию выполняет лицензированная организация на основе заключенных договоров:

1. Договора на изготовление проекта.
2. Договора на выполнение работ.

Обязательные разделы проекта:

• Геологическая и гидрологическая обстановка на объекте;
• Инженерно-геологическое обоснование вероятных неблагоприятных последствий – обвалов пород, провалов грунта, затоплений территории при разгерметизации.
• Пояснительная записка с обоснованием необходимости мероприятия;
• Технология и решения по производству работ;
• Порядок проведения работ и меры по обеспечению производственной безопасности;
• Охранные мероприятия по защите окружающей среды;
• Смета, включая расход горюче-смазочных материалов, расчет привлекаемой техники, оплата труда и другие разделы.

Согласование проекта проводят органы Росприроднадзора, до его утверждения действия на объекте запрещены. Нарушение наказывается штрафом.

На основании проектных решений специально созданная комиссия разрабатывает план изоляционно-ликвидационных работ.

Только после разработки проекта и составления сметы становится ясно, сколько будет стоить тампонация.

Очистка скважины от глины

Разглинизация (раскачка) – очищение скважины после буровых работ от примесей (песка, глины, ила, окалины). Для предотвращения кальмации пласта (заполнение пор мелкими водонерастворимыми частицами) раскачка проводится сразу после бурения. Сначала выполняется внешняя разглинизация (удаление глины со стенок с откачкой частиц наружу), затем внутренняя (промывка пор стенок ствола).

Обычно она выполняется гидромеханическим способом – струей воды под напором. В особых случаях дополнительно применяются химические и физические способы, разрушающие глиняный слой. Для увеличения скорости выхода воды с частицами рекомендуется применять гидравлические ерши.

ВЫБОР КОМПОНОВКИ ЗАКАНЧИВАНИЯ

Следующим этапом проекта стало согласование типоразмера фильтров, исходя из конструктивных особенностей планируемых скважин. Расчет веса и прохождения хвостовика (по радиусу изгиба и силам сопротивления), а также расчет спуска обсадных колонн были выполнены при помощи специального программного обеспечения.

Типоразмеры фильтров и разбухающих пакеров, отобранные по результатам этих расчетов, приведены в табл. 1. Отметим, что для щелевого фильтра и фильтра MeshRite был выбран диаметр базовой трубы, равный 114 мм, при этом максимальный наружный диаметр щелевого фильтра составил 127 мм (диаметр муфты), а фильтра MeshRite — 128,7 мм (диаметр кожуха, который занимает большую часть трубы).

Для проволочного фильтра размер базовой трубы составил 102 мм. При этом максимальный наружный диаметр самого фильтра составил 120 мм (диаметр кожуха). В данном случае мы отказались от диаметра базовой трубы 114 мм, потому что в этом случае диаметр кожуха составил бы 139 мм, что по нашим расчетам могло быть сопряжено с риском недохождения компоновки до забоя.

Диаметр разбухающего пакера составил 139 мм, при этом был выбран пакер, разбухающий при контакте с пресной водой. Также была выбрана подвеска фильтра с возможностью вращения и промывки хвостовика в процессе спуска.

Затем мы провели предварительный расчет спуска хвостовика перед бурением — с использованием в качестве транспортной колонны бурильной трубы диаметром 89 мм. В результате было установлено, что, вопервых, транспортная колонна будет иметь спиральный изгиб, а во-вторых, при спуске колонны вес на крюке будет близок к нулю, что не позволит довести

фильтр до забоя даже при условии, что ствол будет стабильным и чистым. После этого расчета было принято решение скорректировать транспортную колонну: мы увеличили количество УБТ диаметром 120 мм до 120 метров. Остальная часть транспортной колонны состояла из ТБТ диаметром 89 мм.

Последний расчет, выполненный в программном комплексе Schlumberger, позволил скорректировать расположение хвостовика на определенной глубине, с учетом фактической траектории спуска.

Промышленное применение специальной компоновки низа эксплуатационной колонны в горизонтальных скважинах (башмачное устройство фильтра)

При строительстве первых четырех горизонтальных скважин на Кущев-ском ПХГ спуск эксплуатационных колонн с фильтром, оснащенным стандартным башмачным направлением, сопровождался значительными посадками. В одной из скважин (№106 ) из-за посадки на глубине 1228 м. (зенитный угол 42) колонна была поднята, а при последующей проработке скважины был забурен новый ствол.

При спуске эксплуатационных колонн в последующих 50 горизонтальных скважинах было применено новое башмачное устройство, жесткость которого по сравнению с фильтром было уменьшено в 2 раза, а конструктивные особенности обеспечивали отклонение башмачного направления в сторону оси скважины при любых углах наклонного ствола. Применение устройства значительно улучшило проходимость колонн. Во всех 50 случаях его применение, колонны были спущены до заданных глубин, при этом среднее горизонтальное смещение забоев составило 383 м, что на 130 м больше, чем в первых четырех скважинах. Только в 1998 году с башмачным устройством фильтра было спущено 11 колонн.

Экономический эффект от применения устройства в 1998 году составил 432,8 тыс.руб. (Приложение 6).

Способ позволяет производить приготовление тампонажного раствора из двух сухих компонентов без их предварительного смешивания.

Суть способа заключается в том, цементовозы одновременно подают свой компонент в смесительное приспособление, в которое цементировочным агрегатом под высоким давлением подается жидкость затворения. Приготовленный раствор за счет кинетической энергии струи жидкости затворения транспортируется в осреднительную емкость, где происходит его накопление и кондиционирование по плотности

Применение способа позволяет исключить из цикла приготовления тампонажного раствора предварительное смешивание сухих компонентов при высоком качестве получаемого раствора, а также уменьшить количество цементировочных агрегатов при цементировании скважин.

С применением способа была проведена 41 операция по цементированию эксплуатационных и промежуточных колонн. Экономический эффект от его применения составил 620,4 тыс.руб. Расчет экономического эффекта представлен в Приложении 7

Способ обеспечивает приготовление тампонажного раствора из нескольких компонентов путем их последовательного ввода в жидкость затворения, а также осуществлять кондиционирование тампонажного раствора для увеличения его консистенции до заданных величин, последнее особенно важно при приготовлении сидементационно – устойчивых растворов для цементирования наклонных и горизонтальных участков скважины. Способ обеспечивается специальной линией рециркуляции, по которой приготовленный тампонажный раствор из осреднительной емкости цементировочным агрегатом под высоким давлением снова подается в смесительное приспособление, где в него вводится следующий компонент или он подвергается интенсивному диспергированию, если необходимо увеличение его консистенции

Необходимо отметить, что метод рециркуляции может быть использован и в первом способе приготовлении тампонажного раствора. Метод рециркуляции применен при цементировании 8 эксплуатационных и потайных колонн, а также установке 4 цементных мостов. Экономический эффект от применения способа составил 262,1 тыс.рублей.

Лицензия на образовательную деятельность

Проверить лицензию вы можете на сайте Центра профессионального образования Самарской области для проверки в поле «ИНН» введите «6316997791» .

С 28.09.2015 г. по 29.10.2015 г. институт успешно прошел плановую выездную проверку Министерства образования и науки Самарской области. Акт проверки № 368-п/в-15 (л) от 29.10.2015 г. Нарушений лицензионных требований и условий при осуществлении образовательной деятельности не выявлено.

С 03.10.2016 г. по 28.10.2016 г. институт успешно прошел плановую проверку Управления Министерства Юстиции России по Самарской области. Акт проверки № 6314040694 от 28.10.2016 г. Нарушений требований законодательства и условий при осуществлении некоммерческой деятельности не выявлено.

Установка фильтра

В зависимости от состава водосодержащих пород (размера фрагментов породы в воде) принимается решение об установке одного из видов фильтра:

1. Трубчатого или каркасно-стержневого (с сеткой или штампованным листом);
2. Гравийно-обсыпного (кожухного или корзинчатого);
3. Блочного (пористо-керамического, пористо-бетонного, поролонового);
4. Гравитационного (колокольного или зонтичного).

Запрещается использование в конструкции фильтров элементов из оцинкованной стали. Лучше использовать нержавеющую сталь.

При твердых и стабильных известняковых пластах, с хорошим напором воды установка фильтра не предусматривается. Крупные фрагменты породы (малые отсутствуют) не попадают в погружной насос, так как он находится далеко от водозабора.

При строительстве на других пластах установка фильтра необходима. От правильного выбора типа фильтра, его качества и правильности установки зависит качество воды и срок службы оборудования скважины.

Ниже скважинного фильтра монтируют отстойник для шлама – отрезок трубы с глухим или гравийным дном. Он предназначен для сбора оседающих частиц породы.

Полезные советы

При установке скважины любого вида учтите следующие моменты:

Водоносные слои располагаются на разной глубине

Скважина должна забирать воду из какого-то одного и сама уходить в один слой, неважно какой глубины, но не пронизывать несколько. В противном случае разная по химическому составу вода (насыщенная разными минералами) может смешиваться и на выходе получится опасный для здоровья коктейль.
При выборе места для своей скважины старайтесь отступать от опасных точек с «биологическими отходами» как можно дальше

Между возвышенностью или низиной для скважины выбирайте возвышенность.
От фундамента жилого дома тоже надо отступить чем дальше, тем лучше. Ни к чему подвергать конструкцию лишней нагрузке – даже минимальное движение почвы (а вы все-таки углубляетесь в землю при бурении) нежелательно возле фундамента.
Мощность насоса обязательно должна соответствовать производительности вашей скважины. Если выбрать оборудование мощнее, оно сразу выкачает всю воду, новая не успеет набраться и на выходе вы получите сначала мутную жижу с землей, потом засор, а то и полный выход оборудования из строя.

Оборудование для селективного ГРП

Организация гидроразрыва состоит в приготовлении соответствующих реагентов в качестве жидкости гидроразрыва и последующей закачки ее в продуктивную зону с низким расходом и под высоким давлением с тем, чтобы расклинить породу, образовать в результате трещину как результат гидравлического воздействия.

Многостадийный гидроразрыв пласта осуществляется посредством:

• якорного уплотнительного устройства с фиксатором, через которое осуществляется закачка жидкости гидроразрыва в пласт;
• пакера – подвески хвостовика, обеспечивающего надежную подвеску и герметизацию верхней части хвостовика в обсадной колонне;
• циркуляционных муфт МГРП, которые активируются (открываются) при помощи шаров различного диаметра, шары после проведения гидроразрыва пласта обуриваются либо саморастворяются;
• забойного циркуляционного узла, который может быть представлен как системой клапанов (запирающий клапан и гидравлически активируемая муфта), так и перфорированным патрубком.
• разобщение пластов в скважине осуществляется набухающими либо гидравлическими пакерами, входящими в состав компоновки хвостовика;
• различной буровой оснасткой, в том числе башмаком, центраторами;

Система селективного ГРП T-FRAC в открытом стволе

Система селективного ГРП T-FRAC в зацементированном стволе

Технология представляет собой установку подвески хвостовика в скважине, полный цементаж хвостовика, либо при использовании эксплуатационной колонны полный цементаж колонны с выходом цемента на устье, ОЗЦ и в последующем проведение гидроразрава пласта в зацементированной скважине.

При проведении данных работ используется циркуляционная муфта ORIO-S, которая специально разработана для использования в скважинах для селективных ГРП с цементируемыми и не цементируемыми хвостовиками.

Муфта ORIO – S конструктивно отличается от гидравлических муфт ГРП о тсутствием движущихся частей на внутренней и внешней стороне корпуса муфты. Муфта открывается также путем сброса шар а и созданием перепада давления, однако движется не шар с седлом – перемещается внутре нняя втулка, тем самым, даже при наличии остаточного цемента происходит полное открытие муфты.

Преимущества применения полного цементирования при строительстве скважин для проведения селективного ГРП

• Значительное сокращение времени строительства скважины;
• Значительное увеличение внутреннего проходного диаметра по стволу скважины;
• Полнопроходной диаметр скважины по ЭК (исключение возможности штуцирования);
• Возможность полного отказа от услуг проведения работ с помощью ГНКТ;
• Значительное упрощение проведения ремонтных работ и исследований скважин во время дальнейшей эксплуатации;
• Снижение затрат на компоновку заканчивания скважины и сервисного сопровождения;
• Возможность спуска колоны и заканчивания скважины без привлечения специалистов сервисной компании и(или) компании – производителя ВСО;
• Отсутствие необходимости проведения дополнительных манипуляций в скважине;

Саморастворяемый шар

Шары для проведения МГРП предназначены для активации муфт ГРП. Активация происходит посредством сброса шара определённого типоразмера и посадки его в седло соответствующей муфты ГРП.

Обычно применяются композитные шары, но в последнее время получили широкое распространение саморастворяемые шары, которые растворяются в жидкостях для проведения ГРП, соляных растворах, соляной кислоте, либо в скважинной продукции.

• Шар обладает высокими прочностными свойствами;
• Растворяется за несколько дней при повышении температуры в любом типе жидкости;
• Размеры шаров от 0.75” (19мм) до 4.625” (117.5мм), плотность 1,5г/см3;
• Растворение шара происходит по окружности без рассыпания на части.

С открытым забоем

При таком способе заканчивания скважин добыча ведется без установки обсадной колонны в нефтяной зоне. Обертка окажется в приямке, но только до конца расчетного интервала. Масло здесь будет выливаться на поверхность по трубам.

Преимущества такой схемы заключаются в следующем:

• Отличный доступ к трещинам в слоях.
• Радиальный тип притока жидкости в скважину.
• Низкие затраты.
• Высокая степень гидродинамического совершенства.
• Простая конструкция.

Есть и минусы:

• Стенки разрыва открытого ствола не защищены от обрушения.
• Нет утеплителя из различных материалов.
• Добываемая жидкость проходит через все поврежденные участки-интервалы.
• Грязевая корка будет влиять на продуктивность скважины до тех пор, пока ее стенки не станут чистыми.