Вторичное вскрытие продуктивных пластов

Назначение вторичного вскрытия продуктивных пластов: создание надежной гидродинамической связи продуктивного пласта со скважиной для обеспечения притока флюида из пласта в скважину, закачки жидкости в пласт и достижения запланированных объемов добычи.

Требования к вторичному вскрытию:

- обеспечить высокую степень гидродинамического совершенства скважины по характеру вскрытия;

- обеспечить сохранность крепи скважины.

4.1. Влияние технологических процессов вторичного вскрытия на состояние скважины и продуктивного пласта

Степень гидродинамического совершенства скважины по характеру вскрытия зависит от уровня дополнительных гидродинамических сопротивлений в прискважинной зоне пласта при притоке пластового флюида в скважину, связанных с сохранностью коллекторских свойств продуктивного пласта в перфорационных каналах, плотностью перфорации, размерами и глубиной перфорационных каналов.

Важным является сохранность крепи скважины в процессе создания перфорационных каналов, что предотвращает возможность возникновения затрубных  перетоков в заколонном пространстве при вызове притока, освоении и эксплуатации скважин.

Таким образом, в процессе вторичного вскрытия продуктивных пластов в результате влияния технологических процессов на прискважинную зону пласта, состояние скважины возможно: снижение коллекторских свойств  продуктивного пласта в создаваемых перфорационных каналах за счет воздействия компонентов перфорационной жидкости на коллектор; нарушения герметичности крепи скважины в обсадных трубах и заколонном пространстве скважины.

В соответствие с этим, необходимо выбрать метод и технологию вторичного вскрытия продуктивных пластов с учетом геологических условий залегания продуктивной залежи: ФЕС коллекторов и расположения вблизи продуктивного пласта насыщенных другим флюидом (водогазонасыщенных для нефтяных залежей или водонефтенасыщенных для газовых залежей) пластов, а также уровня стадии разработки  нефтегазовых месторождений.

 

Методы вторичного вскрытия

Методы вторичного вскрытия продуктивных пластов в зависимости от соотношения пластового и забойного давлений при вскрытии подразделяются: на вскрытие в условиях репрессии на пласт; равновесия пластового и забойного давлений и в условиях депрессии на пласт.

Наиболее приоритетным с целью сохранности коллекторских свойств пласта является вторичное вскрытие в условиях депрессии на пласт.

Вторым по приоритетности с целью сохранности коллекторских свойств  продуктивного пласта является вторичное вскрытие в условиях равновесия.

С целью безопасности при вторичном вскрытии в условиях депрессии на пласт и равновесия пластового и забойного давлений необходимо осуществлять герметизацию на устье скважины. В соответствие с этим, вторичное вскрытие в условиях депрессии и равновесия осуществляется при спущенных в скважину насосно-компрессорных трубах с герметизацией затрубного пространства.

Применяемый метод вторичного вскрытия определяется в зависимости от фильтрационно-емкостных свойств коллекторов и степени влияния перфорационной жидкости на снижение проницаемости продуктивного пласта.

Технологии вторичного вскрытия

Для создания гидродинамических каналов в системе скважина-пласт применяются различные технологии вторичного вскрытия продуктивных пластов.

Технологии вторичного вскрытия подразделяются на пулевую перфорацию, кумулятивную перфорацию, создаваемую гидродинамические каналы взрывной струей, и щадящие технологии, исключающие взрывные процессы при вторичном вскрытии.

 

Пулевая перфорация

 

Пулевая перфорация применялась, в основном, раньше в предыдущие годы, в настоящее время применяется в небольших объемах.

Пулевая перфорация осуществляется путем прострела из пулевых перфораторов, в корпус которых встроены пороховые заряды с пулями. Пулевой перфоратор спускается на геофизическом кабеле в интервал продуктивного пласта. После получения электрического импульса с поверхности, заряды взрываются, передавая пулям высокую скорость и пробивную способность, и создаются перфорационные каналы в системе «скважина-пласт».

Диаметры отверстий в зависимости от типа перфоратора составляют 11мм, 12мм, 20мм, 22мм.

Пули в перфораторах простреливаются из прямолинейного горизонтального (типа АПХ) или вертикально-наклонного (типа ПВН) стволов перфоратора.

При этом, глубина создаваемых перфорационных каналов перфораторами с прямолинейном горизонтальным стволом, в основном, небольшая и составляет 50-70мм.

Пулевая перфорация применяется в основном вертикально-наклонными перфораторами (типа ПВН), в которых длина создаваемых каналов за счет вертикально-наклонного ствола увеличена. Например, для ПВН-90 длина перфорационных каналов составляет 140 мм.

При этом, в результате пулевого прострела, осуществляется воздействие на обсадную колонну и зацементированное затрубное пространство, что необходимо учитывать при планировании проведения пулевой перфорации, на основе данных геологического строения продуктивной залежи и характеристик близкорасположенных пластов.

 

Кумулятивная перфорация

Основной объем применяемой технологии вторичного вскрытия продуктивных пластов относится к кумулятивной перфорации.

Технология создания гидродинамических каналов в системе «скважина–пласт» взрывной струей осуществляется  кумулятивной перфорацией, при которой, образующая в процессе взрыва установленного в перфораторе заряда, кумулятивная струя прорезает обсадную колонну, зацементированное пространство и создает перфорационный канал в продуктивном пласте.

Корпусные перфораторы многократного действия используются неоднократно. После проведения перфорации и подъема перфоратора из скважины в корпус перфоратора устанавливается новый заряд, что позволяет   вновь использовать корпус перфоратора для выполнения следующей перфорации. Перфораторы спускаются на геофизическом кабеле, жестком геофизическом кабеле, гибкой трубе.

К перфораторам многократного действия относятся перфораторы типа ПК-105СМ-02 (глубина перфорационных каналов, в зависимости от установленного заряда, 271-722 мм), ПК-95 и другие аппараты, изготавливаемые отечественными и зарубежными фирмами.

В корпусных кумулятивных перфораторов однократного действия корпус перфоратора используется один раз.

В качестве примера перфораторы типа: ПКО-89СА-01 (глубина перфорационных каналов 765 мм), ПКО-73С (глубина перфорационных каналов 542 мм) и др. Спускаются на геофизическом кабеле, жестком геофизическом кабеле, гибкой трубе.

При этом, корпусные перфораторы однократного действия спускаются в скважину для перфорации и на насосно-компрессорных трубах (НКТ), что позволяет проводить перфорацию в условиях депрессии на пласт и равновесия пластового и забойного давлений.

В перфораторах используется заряды, аналогичные зарядам корпусных перфораторов однократного действия, спускаемых на геофизическом кабеле.

В качестве примера, перфораторы, спускаемые на НКТ, типа: ПКТ-89СМ (глубина перфорационных каналов 751 мм), ПКТ-102СТ (глубина перфорационных каналов 953 мм).

Модульные перфораторы ПМ-73СТ (глубина перфорационных каналов 554мм), спускаемые на НКТ, используются для горизонтальных скважин.

Для проведения вторичного вскрытия продуктивных пластов перфораторами, спускаемыми на НКТ, после установки перфоратора в интервале продуктивного пласта, осуществляется промывка.

В процессе промывки в НКТ помещается резиновый шар, который при промывке, попадая в седло перфоратора, приводит в действие детонатор и происходит перфорация.

Для вторичного вскрытия применяются бескорпусные кумулятивные перфораторы: разрушаемые и с извлекаемым каркасом, которые спускаются в интервал перфорации через лубрикатор на геофизическом кабеле внутри НКТ, что позволяет проводить перфорацию в условиях депрессии на пласт или равновесия пластового и забойного давлений.

 В качестве примера, перфораторы с извлекаемым каркасом типа ПРК-54С (глубина перфорационных каналов 522 мм), разрушаемые перфораторы ПРК-54СА  (глубина перфорационных каналов 518 мм).

При проведении перфорации, в условиях депрессии на пласт и равновесия пластового и забойного давлений, спущенные НКТ герметизируются на устье скважины.

Несмотря на высокие технологические достоинства кумулятивной перфорации, недостатком является то, что при создании кумулятивных струй осуществляется также взрывное воздействие на обсадную колонну и крепь скважины.

В связи с этим, были разработаны щадящие технологии вторичного вскрытия, исключающие фугасное воздействие на обсадную колонну и крепь скважины.

 

Сверлящая перфорация

 

Сверлящая перфорация при вторичном вскрытии продуктивного пласта производится сверлящими перфораторами (ПС-112). Перфораторы спускаются на геофизическом кабеле.

Перфоратор представляет собой электродвигатель с редуктором, благодаря которому осуществляется сверление обсадной трубы и горной породы.

Устройство упирается в стенки обсадной трубы и начинается сверление. Глубина просверленных каналов 70-120 мм, диаметр – 12-20 мм.

Сверлящая перфорация предпочтительней при вскрытии продуктивных пластов, расположенных в зоне водонефтяных и водогазовых залежей продуктивных горизонтов, т.к. она обеспечивает щадящий режим вторичного вскрытия.

Опыт промыслового внедрения сверлящей перфорации аппаратом ПС-112, который является распространенным перфоратором с безударным методом вскрытия, показывает высокую эффективность при вторичном вскрытии продуктивных пластов с близкорасположенными водогазонефтяными контактами.

Однако при этом, у перфораторов ПС-112 есть недостаток – это незначительная глубина проникновения в пласт.

В целях совершенствования технологий щадящей перфорации были разработаны более современные технологии вторичного вскрытия продуктивного пласта сверлящей перфорацией.

В качестве примера, рассмотрим технологию сверлящей перфорации устройством УФПК-1 (устройство для формирования протяженных фильтрационных каналов) [12].

Вскрытие пласта по данной технологии позволяет создавать сверлящей перфорацией гидродинамические каналы диаметром 20мм и длиной до 1м.

Общий вид прибора УФПК-1представлен на рисунке 4.1.

Перфорация с помощью комплекса УФПК-1 имеет ряд следующих преимуществ:

· вскрывать тонкослоистые и маломощные пласты мощностью от 0,5м и более;

· контроль прямыми и косвенными (графическими) методами глубину пробуренного канала;

· Создавать канал строго под 90° относительно оси скважины за счет жесткого соединения буровых втулок;

· Производить вскрытие многоколонной конструкции скважины, т.е. вторичное вскрытие пласта через эксплуатационную и техническую колонны.

Схема работы УФПК в стволе скважины представлена на
рисунке 4.2.

Сверлящая перфорация установкой УФПК-1 по технологии, разработанной ООО «Нефтебурсервис», вполне успешно прошла промысловые испытания на месторождениях ООО «ЛУКОЙЛ-Коми» и ЗАО «ТАТЕХ» в Татарстане [12].

 

Рис.4.1–Общий вид прибора УФПК-1 в скважине

 

 

 

Рис.4.2 – Схема работы УФПК в стволе скважины.

 

Промысловые испытания УФПК-1 были проведены на скважинах №№560 и 442 Возейского месторождения ТПП «Усинскнефтегаз» ООО «ЛУКОЙЛ-Коми» [12].

На скважине №560 в пласте Р2-III было пробурено 4 протяжённых фильтрационных канала, глубиной 1м каждый, на глубинах: 1688м, 1689м, 1690 м, 1691м.

На скважине №442  было пробурено 4 протяжённых фильтрационных канала в ранее перфорированном пласте Р2-III в интервалах 1566.0-1572.0м и 1576.0-1580.0м, на глубинах: 1571м, 1577.5м, 1578м, 1579м с выполнением гидродинамических исследований до и после формирования каналов.

Всего сформировано в каждой скважине по 4 канала диаметром 20мм и длиной 1000мм. Суммарная площадь фильтрации 4 каналов в каждой скважине составила 2512см².

По результатам исследований после операции было отмечено улучшение по основным показателям и характеристикам добычи нефти:

дебит по жидкости увеличился в 2.6 раза: с 2.57м³/сут. до 6.61м³/сут.;

коэффициент продуктивности увеличился на 33%;

обводненность продукции снизилась от первоначальной на 18%.

Таким образом, по вышеприведенным промысловым данным, можно сделать заключение о перспективности внедрения данной технологии в качестве технологии вторичного вскрытия низкопроницаемых продуктивных пластов, осложненных близкорасположенными водогазонасыщенными интервалами.

В целом, можно отразить эффективность применения сверлящей перфорации в качестве щадящего вторичного вскрытия продуктивных пластов. Совершенствование технологий сверлящей перфорации позволяет решать проблемы, возникающие при вскрытии пластов, осложненных подстилающей подошвенной водой или находящейся в кровле газовой шапкой.