Конструкция скважин и оборудование их забоев

Устойчивость стенок ствола скважины за все время ее эксплуатации обеспечивается обсадными трубами. В зависимости от геологических условий в скважину может быть спущено на разные глубины несколько концентрически расположенных колонн труб: направляющая, кондуктор, технические колонны от 1 до 3. Последняя колонна спускаемых в скважину обсадных труб называется эксплуатационной. Применяемое оборудование для добычи нефти и подземного ремонта скважин позволяет использовать для эксплуатационной колонны обсадные трубы с диаметром от 219 до 114 мм и толщиной стенок 6-12 мм. Однако наиболее распространенным являются диаметры 168 и 146 мм. Оборудование забоя скважины в зависимости от геологической характеристики продуктивного пласта может быть выполнено по одному из четырех вариантов:

1) Если пласт сложен твердыми, хорошо сцементированными породами, то забой скважины обычно делают открытым, эксплуатационную колонну спускают до кровли продуктивного горизонта и цементируют, а разбуренный потом интервал от кровли пласта до забоя оставляют не обсаженным. Такую конструкцию применяют при разбуривании месторождений в восточных районах страны, где продуктивные пласты сложены твердыми известняковыми породами.

2) Если продуктивный пласт состоит из рыхлых пород, частицы которых могут в процессе эксплуатации выносится потоком жидкости в скважину, ниже основной эксплуатационной колонны иногда спускают хвостовик-фильтр. Эксплуатационную колонну спускают как и в предыдущем случае, до кровли продуктивного пласта и цементируют. Затем скважину углубляют на всю мощность продуктивного горизонта и спускают в нее хвостовик-фильтр. Хвостовик имеет в верхней части воронкообразынй раструб -3, который сажается в специальное седло, находящееся у башмака обсадной колонны. Прорези – 4 в таких фильтрах имеют в поперечном сечении форму трапеции, обращенной узкой стороной наружу, чтобы отдельные песчинки, проникающие внутрь щель, не застревали в ней. Щели в зависимости от фракционного состава песка делают шириной от 0.75 до 3 мм. Опытным путем установлено, что устойчивый песчаный свод с наружной стороны щели образуется при ширине ее не более двойного диаметра песчинок. Для неотсортированного естественного песка сводообразующими будут зерна такого диаметра, при котором сумма более крупных фракций составляет около 10% от всей массы песка. По этому размеры и подбирают параметры щелевидных фильтров.

3) Применяется также конструкция скважины с фильтром, спущенном непосредственно на эксплуатационной колонне. Для цементирования затрубного пространства выше продуктивного пласта на наружной стороне труб на глубине, соответствующей кровле пласта, закрепляют железную воронку-манжету, плотно прилегающую к стенкам скважины. Над манжетой в трубах делают несколько отверстий для прохождения цементного раствора, из труб в затрубное пространство, а ниже устанавливают чугунный клапан, который после цементирования легко разбуривается. Последние 2 конструкции забойной части скважин применяют в условиях, когда в кровле и подошве продуктивного пласта отсутствуют водоносные пропластки. Вышеуказанные фильтры применяют в скважинах, пробуренных на однородный продуктивный пласт, т.е. не имеющий отдельных пропластков и глинистых перемычек. Такие условия в природе встречаются редко, поэтому и применение указанных фильтров ограничено.

4) В большинстве случаев применяют конструкцию забоя и фильтра при которой скважину бурят до проектной глубины. После спуска обсадных труб и их цементирования с подъемом цемента до нужной высоты для перекрытия верхних нефтяных, газовых и водяных горизонтов, а против продуктивной части пласта простреливают отверстия. Эта операция называется перфорацией. Конструкция низа скважины со сплошной цементной заливкой и перфорационными отверстиями в колонне наиболее распространены. При такой конструкции быстро и надежно разобщаются продуктивные водоносные и газоносные пласты. Однако, такая конструкция имеет недостатки. При цементировании колонны цементируется и пласт, что связано с ухудшением фильтрационных свойств призабойной зоны. Даже при значительном числе отверстий пласт будет сообщаться со скважиной на значительно меньшей площади, чем в скважинах с открытым забоем. Поэтому и приток нефти в скважину будет меньше. Очень большое число отверстий может уменьшить прочность самой колонны. Поэтому число отверстий обычно делают не более 40-50 на 1 метр и располагают по винтовой линии. Для этих работ применяют перфораторы – пулевые, торпедные, кумулятивные и пескоструйные. Перфораторы и торпеды спускают в скважину на одножильном бронированном или каротажном трехжильном кабеле.