Эксплуатационный забой открытого типа со спуском фильтровых труб

Эксплуатационный забой открытого типа со спуском фильтровых труб предусматривает обсаживание пробуренного продуктивного пласта обсадной колонной, с установленными фильтрами на перфорированных отверстиях в обсадных трубах для предотвращения поступления в скважину песка и других частиц из продуктивного пласта в процессе эксплуатации скважины.

В целях предотвращения поступления песка и других частиц обсадные трубы оборудуется специальными фильтрами: щелевыми; гравийными.

Эксплуатационный забой открытого типа со спуском фильтровых труб может быть представлен двумя вариантами.

Первым вариантом конструкции эксплуатационного забоя открытого типа со спуском фильтровых труб является спуск эксплуатационной колонны в кровлю продуктивного пласта с последующим ее цементированием. Затем осуществляется первичное вскрытие продуктивного пласта. После проведения геофизических и гидродинамических исследований в скважину спускается с фильтровой частью «хвостовик», который при помощи специального устройства фиксируется и крепится в нижней части эксплуатационной колонны. При необходимости верхняя часть «хвостовика» может быть зацементирована (при этом устанавливается пакер и муфта манжетного цементирования).

Применение данного варианта конструкции эксплуатационного забоя открытого типа осуществляется в случае необходимости смены бурового раствора для вскрытия продуктивного пласта или изменений условий бурения основного геологического разреза скважины перед продуктивным пластом и продуктивного пласта. Широко применяется при бурении скважин с горизонтальным окончанием, что позволяет применять специальные буровые растворы для первичного вскрытия продуктивного пласта.

При втором варианте конструкции эксплуатационного забоя открытого типа со спуском фильтровых труб, фильтровые трубы могут конструктивно входить в компоновку эксплуатационной колонны.

Эксплуатационная колонна включает в себя фильтровую часть, отверстия которой закрыты заглушками. Над фильтровой частью устанавливается технологическая оснастка, включающая в себя пакер и муфту ступенчатого цементирования.

После спуска эксплуатационной колонны до забоя осуществляется распакеровка, открытие промывочных отверстий в муфте ступенчатого цементирования и выполняется цементирование колонны выше фильтровой части. После опрессовки эксплуатационной колонны в скважину спускается долото, которым выступающие вовнутрь заглушки срезаются, и обеспечивается открытие фильтров для гидродинамической связи продуктивного пласта со скважиной.

При формировании эксплуатационного забоя открытого типа со спуском фильтровых труб в боковых стволах, фильтровые трубы также конструктивно входят в компоновку «хвостовика» с установкой специальной подвески, пакера и, при необходимости, муфты манжетного или ступенчатого цементирования.

В качестве примера, на рисунке 3.1 представлена схема подвески «хвостовика» в боковом стволе с горизонтальным окончанием при формировании эксплуатационного забоя открытого типа.

Рис.3.1 - Схема подвески «хвостовика» в боковом стволе с горизонтальным окончанием.

Фильтры обеспечивают течение пластового флюида в процессе эксплуатации скважин через щели (щелевые фильтры) и гравий (гравийные фильтры). Фильтры применяются при эксплуатации скважин со слабосцементированными коллекторами, из которых происходит вынос песка и других частиц.

Скважинные щелевые фильтры состоят из перфорированных обсадных труб с установкой фильтрующих элементов. К обсадным перфорированным трубам с помощью специальных колец привариваются фильтрующие элементы. На одну обсадную перфорированную трубу приваривается один или несколько фильтрующих элементов.

Дополнительно на обсадную трубу с фильтрующим элементом, при необходимости, устанавливается  жесткий центратор. Жесткие центраторы, в основном, используются для скважин и боковых стволов с горизонтальным окончанием. В определенных геологических условиях, установка жестких центраторов на трубах с фильтрующими элементами может использоваться и для наклонно-направленных скважин.

 В отверстиях внутри перфорированной обсадной трубы устанавливаются герметизирующие колпачки, выдерживающие внутреннее избыточное давление при промывке скважины и предотвращающие при промывке засорение фильтров.

После спуска обсадной колонны и промывки скважины, герметизирующие колпачки удаляются механическим путем (разбуриванием долотом).

Щелевые фильтрующие элементы, размещенные на перфорированных обсадных трубах, представляют собой цилиндрическую конструкцию из продольных несущих элементов (стрингеров) специального фасонного профиля и высокоточной треугольной стальной проволоки, которая по спирали, с определенным зазором, намотана на стрингеры. Места соединения стрингеров и проволоки соединены сваркой.

Размеры создаваемых щелей, диаметры, количество и конфигурация перфорированных отверстий в обсадной трубе рассчитываются, исходя из фракционного размера песка и компонентов горной породы из продуктивного пласта, планируемого дебита флюида и создаваемых гидродинамических сопротивлений.

Применяются скважинные фильтры различных конструкций, конструкции и комплектации которых определяются длиной фильтра, шириной зазора фильтрующего элемента, внутренним диаметром эксплуатационной колонны, максимальным дебитом жидкости в сутки, а также агрессивности среды добываемой жидкости в зависимости от плотности и температуры.

Количество необходимых фильтрующих элементов определяется условиями и интервалом эксплуатационного забоя. В основном, применяются следующие параметры фильтрующих элементов.

Диаметр отверстий в обсадной трубе щелевого фильтра составляет 10-20мм. Количество отверстий колеблется от 20 до 60 на 1 метр фильтрующего элемента.

Длина фильтроэлемента может составлять до 10м. Ширина щели в фильтроэлементе составляет от 0,05мм до 5 мм.

В настоящее время находят широкое применение фильтры скважинные щелевые типа ФСЩ-114; 146; 168; 219; 245, выпускаемые Санкт-Петербурским  ЗАО ПО «Стронг», а также фильтры предприятия «Тяжмашпресс»  (г.Рязань).

Для примера, в щелевых скважинных фильтрах, выпускаемых предприятием «Тяжпрессмаш», зазор между витками фильтроэлемента может составлять от  0,05мм  до 5 мм, а диаметр отверстий в обсадных трубах 10,2 мм.

Для подбора параметров фильтрующих элементов необходимо использовать данные о размерах фракций выносимого песка. Количество и размеры отверстий рассчитываются, исходя из ожидаемой продуктивности скважины.

Гравийные фильтры применяются в виде фильтра, представляющего секцию, состоящую из внутренней сетчатой решетки на перфорированной обсадной трубе, внешнего сетчатого корпуса и гравия, насыпанного между ними.

Например, гравийные фильтры ЗАО ПО «Стронг» изготавливаются с использованием технологии засыпки калиброванного песка между щелевыми решетками из профильной проволоки треугольного сечения.

Фильтроэлементы с гравийной набивкой устанавливаются на перфорированные трубы.

Размер щели внешней решетки определяется, исходя из размера частиц межпластового песка, а размер щели внутренней решетки составляется, исходя из размера частиц гравийной набивки.

В соответствие с этим, размеры щелей фильтроэлемента, диаметров гранул и толщины гравийного слоя должны соответствовать условиям геологических характеристик продуктивной залежи и режимов эксплуатации скважины.

Открытый тип эксплуатационного забоя со спуском фильтровых труб широко применяется при строительстве скважин и боковых стволов с горизонтальным окончанием.

С точки зрения повышения коэффициента нефтеотдачи  горизонтальные скважины с открытым типом забоя показали свою эффективность при разработке месторождений с трудноизвлекаемыми запасами на территории Западной Сибири.

Тип и количество применяемых фильтров, их расстановка в интервале эксплуатационного забоя определяются геолого-физическими и литологическими особенностями строения продуктивного пласта.

Комплексный и системный современный подход к формированию эксплуатационного забоя в горизонтальных скважинах позволяет значительно повысить эффективность горизонтального бурения [11].