Эксплуатационная колонна скважины – зачем она нужна?

Всем известно, что для добычи нефти надо пробурить скважину на значительную глубину. Это сложное горно-техническое сооружение, которое совсем не похоже на дырку в толще горных пород. В строительстве скважины задействованы сотни специалистов различного профиля.

Чтобы обеспечить долговечность скважины, ее стенки укрепляют стальными трубами: направлением, кондуктором, обсадными колоннами.

Условные обозначения: 1- обсадные трубы, 2 — цементный камень, 3 — продуктивный пласт, 4 — перфорационные отверстия.

Эксплуатационная колонна спускается только в скважины, которые бурят на месторождениях с доказанными запасами углеводородного сырья и предназначенные для разработки месторождения. Различают скважины:

• добывающие – для извлечения углеводородов на поверхность;
• нагнетательные – для поддержания давления в пласте на оптимальном уровне;
• оценочные – для определения запасов нефти или газа;
• наблюдательные – для контроля режима месторождения.

Проект строительства нефтяной скважины

Чтобы при бурении вскрыть продуктивный нефтяной горизонт, необходимо при проектировании скважины учесть геологическое строение разреза, глубину залегания нефтяного пласта, технологию его вскрытия, возможности используемого оборудования, предполагаемые осложнения при бурении и еще множество геологических и технологических нюансов. Все это отражается в проекте конструкции скважины.

Этапы строительства скважины

Условно можно выделить шесть этапов. На подготовительном этапе отмечаются точные географические координаты точки бурения, подготавливается рабочая площадка, проводятся водопровод, линии электроснабжения, связи, подъездная дорога, возводится вахтовый поселок.

Затем на подготовленной площадке монтируются буровая вышка и все буровое оборудование.

Следующим этапом является устройство направления, соединение его с очистной системой бурового раствора от шлама. Производят пробный запуск смонтированной буровой установки.

Далее следуют бурение, креж открытого ствола и тампонаж, вскрытие продуктивного пласта и получение притока углеводородов в процессе испытания. В скважины, не давшие приток при испытании в процессе бурения, эксплуатационную колонну не спускают.

Бурение скважины

На основании проекта составляется ГТН – геолого-технический наряд (или повседневный план для буровой бригады). Все работы по строительству скважины ведутся в строгом соответствии с этим документом. Свойства бурового раствора, диаметр долота, интервалы отбора керна и проведения геофизических исследований — все параметры проходки скважины должны соответствовать указанным в геолого-техническом наряде.

Самыми важными для успешной проходки до проектной глубины являются параметры бурового раствора. Он должен удерживать стенки скважины от разрушения под давлением вышележащих пород, не затруднять излишне бурение, а при вскрытии продуктивного горизонта не допустить выброс углеводородов на поверхность или фонтанирование.

Крепление открытого ствола колонной

При бурении вскрываются геологические пласты с различными физическими свойствами, которые не позволяют вести дальнейшее бурение без дополнительного крепежа стенок скважины:

• слабосцементированные породы, способные разрушаться под давлением циркулирующего бурового раствора;
• пласты-коллекторы, насыщенные водой, нефтью, газом или их смесями, которые необходимо изолировать от открытого ствола скважины.

При вскрытии таких интервалов скважину цементируют: спускают до забоя металлические трубы и между стенками труб и скважины закачивают смесь тампонажныхпотрландцементов и различных наполнителей.

В зависимости от проектной глубины и геологического строения района бурения могут дополнительно потребоваться промежуточные обсадные колонны.

Конструкция любой нефтяной скважины состоит из следующих колонн: направление, кондуктор, минимум одна обсадная и эксплуатационная колонна.

Завершение строительства

После вскрытия продуктивного пласта, его испытания и получения притока углеводородов завершают бурение спуск эксплуатационной колонны в скважину и ее тампонаж. Основное назначение этой колонны – подъем углеводородов на поверхность (если это добывающая скважина). Или закачка воды в разрабатываемый коллектор с целью поддержания пластового давления для оптимальной разработки месторождений. Поэтому данная колонна называется эксплуатационной.

Глубина спуска колонны зависит от свойств коллектора, из которого планируется добыча нефти. Если породы пласта крепко сцементированы и устойчивы, зону забоя не цементируют. Там устанавливают фильтры, которые в случае засорения подлежат замене. Эксплуатационную колонну в таких случаях спускают до кровли продуктивного пласта.

Если коллектор сложен рыхлыми породами, добыча нефти с открытой призабойной зоной невозможна. Выносимые вместе с ней частицы горных пород забьют открытую часть ствола, и приток углеводородов прекратится. В таком случае эксплуатационную колонну спускают до забоя и цементируют. После затвердевания цемента призабойную зону коллектора перфорируют, восстанавливая сообщение между стволом скважины и нефтеносным пластом.

Диаметр колонны

Для нефтяных скважин эмпирическим путем установлены следующие оптимальные соотношения диаметров колонны и суточного дебита:

• менее 40 м3/сут – 114,3 мм;
• от 40 до 100м3/сут – 127,0-139,7 мм;
• от 100 до 150м3/сут – 139,7-146,1 мм;
• от 150 до 300м3/сут – 168,3-177,8 мм;
• >300м3/сут – 177,8-193,7 мм.

Диаметр эксплуатационной колонны задается заказчиком при проектировании строительства скважины и зависит от ожидаемого суточного дебита нефти или газа. Именно эти параметры лежат в основе всех расчетов для бурения, так как расчет буровых долот и обсадных колонн ведется от забоя к устью.