Глушение скважин

Глушение скважины – это одна из самых массовых технологических операций, которые применяются в процессе нефтедобычи. Вместе с тем ее эффективность сильно зависит от того, насколько верно подобрана технология и жидкость для глушения (ЖГ). Если состав последней и технология работ не соответствуют геологическим условиям месторождения, могут возникать осложнения, которые приводят к увеличению срока вывода на режим, невозможности ремонта, снижению продуктивности и ряду других проблем.

Что такое глушение скважины?

Так называется процесс создания противодавления на пласт, в результате чего прекращается нефтегазоводопроявление (НГВП). Последнее возможно тогда, когда пластовое давление выше, чем скважинное. Глушение скважин заключается в том, что бурильную жидкость заменяют на другую, имеющую более высокую плотность. В результате такой операции давление в скважине становится выше пластового, а НГВП исключается. Расчет оптимальной плотности жидкости для глушения скважины осуществляется по специальной формуле. От правильного подбора этой характеристики зависит эффективность процесса. Замерить плотность жидкости глушения можно с помощью ареометра, денситометра или какого-то другого прибора.

Работы проходят за один или несколько циклов, в зависимости от глубины спуска подвески. Правильный подбор жидкости исключает самопроизвольный выброс из пласта и гарантирует сохранение исходных коллекторских характеристик призабойной зоны.

Подбор технологии глушения скважины

Технология глушения выбирается с учетом следующих факторов:

• состав выбранной ЖГ и ее добавок;
• количество циклов глушения (один или больше).

Учитывается также тип скважины – I или II. В первом случае давление в пласте больше или равно скважинному, во втором – меньше его. Глушение скважины осуществляется следующим образом:

• в затрубное пространство с рассчитанной производительностью закачивается ЖГ, подобранная под особенности скважины;
• заданное противодавление на устье обеспечивается регулируемым штуцером, который устанавливают на линии насосно-компрессорного оборудования;
• при закачивании жидкости забойное давление поддерживается таким, чтобы оно превышало пластовое на расчетную величину.

Выбор количества циклов. Оно определяется глубиной, на которую спускается скважинное оборудование. Один цикл глушения выбирают, если:

• насосно-компрессорное оборудование расположено не выше 100 м от интервала перфорации;
• скважина имеет высокую приемистость и позволяет продавливать жидкость в пласт (до 5 %);
• есть технологические возможности и оборудование, чтобы обеспечить значительное утяжеление бурового раствора.

Два или более циклов глушения выбирают в следующих случаях:

• насосное оборудование находится на расстоянии более чем 100 м от интервала перфорации;
• закачка жидкости с продавливанием ее в пласт невозможна.

Если утяжеление раствора осуществляется в несколько циклов циркуляции, то его плотность повышается ступенчато. Прекращение закачки на каждом этапе определяется возможностями используемого оборудования.

Выбор направления циркуляции. Закачка ЖГ может происходить прямым или обратным способом. В первом случае вытеснение скважинной жидкости осуществляется по кольцевому пространству между эксплуатационной колонной и насосно-компрессорным оборудованием. Во втором – закачка идет в межтрубное пространство. Направление глушения подбирается под особенности конкретного месторождения:

• какие скважины глушат методом прямой промывки. Такое глушение выбирают для фонтанных скважин, оснащенных установками электроприводного центробежного насоса (УЭЦН), а также тех, на которых имеется система ПППД – оборудование для поддержания постоянного пластового давления. При таком способе отсутствует противодвижение закачиваемой ЖГ и выходящей на поверхность скважинной жидкости;
• какие скважины глушат методом обратной промывки. Такой способ используется реже. Его выбирают, если в колонном пространстве имеются органические отложения, так как при попытке заглушить скважину прямым способом может быть забито насосное оборудование. Кроме этого, метод обратной промывки применяется при авариях и форс-мажорных ситуациях, при маломощном буровом оборудовании, при больших диаметрах шахты.

Глушение скважин с аномальным пластовым давлением (ПД). При подборе технологии и оборудования учитываются особенности месторождения. Это связано с тем, что такое глушение скважины, которое используется в стандартных случаях, здесь не подходит. Возможны три варианта пластового давления: нормальное, аномально высокое и низкое. В первом случае особых сложностей, как правило, не предполагается. Остальные два варианта – это:

• аномально высокое пластовое давление (АВПД). Оно на 10 % и более превышает нормальное гидростатическое. Технология требует, чтобы жидкость, использующаяся для противодавления на пласт, имела значительно бóльшую плотность, чем та, что используется для скважин с нормальным давлением;
• аномально низкое пластовое давление (АНПД). Основная проблема – высокое поглощение жидкостей глушения. Такие скважины не могут быть заглушены стандартными ЖГ с повышенной плотностью и низкой вязкостью. Для них подойдут технологические жидкости, как, например, специальные разработки нефтекомпании «АКРОС». Под стандартными ЖГ подразумеваются водные растворы хлоридов калия и кальция. Технологические жидкости имеют особый состав, который по своим физико-химическим свойствам отличается от традиционных ЖГ.

Организация процесса

Перед началом работ необходимо четко представлять параметры процесса, понимать, какой из методов и составов ЖГ будет наиболее эффективным в каждом конкретном случае. Проектирование и подготовка глушения является одним из самых ответственных моментов при эксплуатации скважин, для чего нужно, чтобы подбор оборудования и расчет плотности осуществлялся профессионалами.

Подготовительные работы

Подготовка включает в себя несколько направлений. Это:

• анализ геологических условий, в которых расположен участок;
• выбор состава жидкостей глушения и проектирование всего процесса;
• подготовка оборудования, воды и реагентов;
• приготовление необходимых жидкостей (глушения, буферной, для перфорации).

При подготовке выбирается также способ, которым будет осуществляться контроль параметров ЖГ. Необходимо, чтобы в течение всего процесса забойное противодавление было постоянным и превыщало пластовое на заданную величину. Поэтому его следует постоянно контролировать.

Методы контроля

При глушении скважин используется один из двух вариантов.

Метод непосредственного контроля. Измерение ведется оборудованием, установленным в затрубном пространстве нефтяной скважины. Его регулировка осуществляется с помощью дросселя, который управляется по заранее рассчитанной программе. Точность такого метода зависит от того, насколько точно произведено измерение. Основной плюс – это возможность знать ожидаемые значения параметра и подготовиться к тому, чтобы его корректировать. Главный минус заключается в том, что точную кривую противодавления построить невозможно даже с помощью компьютерного оборудования. Поэтому такой способ практически не используется.

Метод косвенного контроля. Он основан на том, что изменение плотности жидкости, которое происходит в процессе закачки, отражается на давлении в бурильных трубах. Поэтому есть возможность контролировать процесс косвенно. Если в бурильных трубах данный параметр будет поддерживаться на одном и том же уровне, постоянным будет и забойное давление. Такой метод более прост, чем предыдущий. При его использовании не требуется проводить математические расчеты противодавления, имеется возможность не только контролировать забойное давление, но и управлять им.

Методы глушения скважины

В мировой практике используются два основных технологических направления. Конкретный метод глушения скважины в бурении выбирается на этапе подготовки и проектирования процесса. Учитываются особенности месторождения, его производительность, тип оборудования и ряд других факторов.

Метод уравновешенного пластового давления.

Он заключается в том, что на протяжении всего процесса глушения поддерживается постоянный уровень забойного противодавления. При использовании такого метода выход флюида из пласта останавливают и устраняют возможность восстановления такого процесса вплоть до полного заглушения скважины. Работы могут осуществляться одним из четырех способов, различающихся по времени закачки и особенностям подготовки бурового раствора:

1. Непрерывное глушение скважины. Работы начинаются немедленно после закрытия скважины. ЖГ, использующаяся для циркуляции, постоянно утяжеляется. Таким образом совмещаются два процесса:

• вымыв пластового флюида;
• повышение плотности глушащей жидкости.

При таком способе глушения оборудование, находящееся в устье скважины, испытывает минимальное воздействие. Это самый безопасный способ из всех, но он имеет определенный минус: перед началом работы необходимо построить графики противодавления ЖГ.

2. Ожидание и утяжеление. Такой способ предусматривает создание определенного объема жидкости для глушения. Она утяжеляется до расчетной плотности и хранится в запасных емкостях. После того как созданы нужные запасы утяжеленной ЖГ, проводится глушение скважины. Для этого используется один цикл циркуляции. Работы осуществляются таким образом:

• утяжеленная жидкость закачивается до тех пор, пока она полностью не заполнит бурильные трубы;
• давление поддерживают на заданном уровне, пока ЖГ не заполнит затрубное пространство и не выйдет на устье.

Этот способ является очень опасным, так как газ, всплывая по затрубному пространству, может привести к гидроразрыву пластов. Так как в скважине на некоторый период прекращается циркуляция, существует риск прихвата бурильного оборудования.

3. Двухстадийное глушение скважины. Способ предусматривает два этапа работ. Сначала скважину промывают, чтобы очистить ее от пластовых флюидов. Затем циркуляцию останавливают, утяжеляют ЖГ в запасных резервуарах и проводят глушение. Такой способ намного безопаснее, чем второй, для него не нужно строить графики противодавления, а математические расчеты сводятся к нескольким формулам. К его недостаткам можно отнести:

• высокий уровень давления в колонне при глушении;
• отсутствие циркуляции в промытой скважине на время утяжеления жидкости.

4. Двухстадийное «растянутое» глушение. Сначала скважина промывается под давлением для очистки от пластовых флюидов. Затем без прекращения циркуляции плотность ЖГ постепенно увеличивают. Этот способ имеет недостатки все трех перечисленных выше, поэтому используется очень редко.

При выборе метода «уравновешенного пластового давления» чаще всего применяются первый и третий способы.

Метод ступенчатого глушения

Его применяют тогда, когда использование предыдущих способов приводит к превышению допустимых параметров, что может вызвать разрыв колонны или гидроразрыв пород участка ниже ее башмака. Суть ступенчатого метода заключается в следующем:

• когда при промывке возникает избыточное давление выше допустимого, для его снижения приоткрывают дроссель (разрядка скважины);
• при этом флюид снова поступает в скважину, и спустя некоторое время дроссель закрывают, чтобы продолжить промывку;
• скважину промывают до того, как снова будет превышен максимально допустимый уровень давления;
• дроссель снова открывают и т. д. Каждый последующий пик давления обычно ниже предыдущего.

Требования к жидкостям для глушения скважин

Независимо от основы, на которой изготовлена ЖГ, она должна обладать определенными физико-химическими характеристиками. Это:

• пожаробезопасность, нетоксичность и взрывобезопасность;
• отсутствие коррозионного воздействия на металлические детали оборудования;
• химическая инертность к горным породам пласта и пластовым флюидам;
• термическая стабильность в течение всего времени глушения;
• ингибирующее воздействие на глинистые частицы (отсутствие набухания при любом рН);
• отсутствие необратимой кольматации пласта твердыми частицами.

Жидкость для глушения скважин должна обеспечивать гидрофобизацию коллекторной поверхности и снижение капиллярного давления в породах пласта и не образовывать стойких водонефтяных эмульсий.

Виды ЖГ

Все жидкости глушения условно разделяются на две категории:

• на водной основе. К ним относятся растворы минеральных солей, прямые эмульсии, пены, пластовая и техническая вода;
• на углеводородной основе. Это нефтепродукты (товарная или загущенная нефть), обратные эмульсии с водной фазой до 70 %.

Для придания водным растворам нужных свойств к ним добавляют ингибиторы, гидрофобизаторы и деэмульгаторы.

Оборудование для глушения скважин

При выборе метода глушения обязательно учитывают тип оборудования, которым оснащена конкретная скважина:

• УШГН (установка штангового глубинного насоса). Оборудование предназначается для подъема жидкостей с большой глубины. По сравнению с другими насосными установками оно имеет больший КПД, проще обслуживается и ремонтируется, в том числе в полевых условиях;
• УЭЦН (установка электроприводного центробежного насоса). Относится к бесштанговому оборудованию, включает в себя два узла: погружной, который спускается на колонне насосно-компрессорной трубы, и наземный. Обе части соединены силовым кабелем, обеспечивающим контроль и управление УЭЦН.

Чтобы глушение скважины было эффективным, необходимо выбрать оптимальную технологию, соответствующее оборудование и состав ЖГ, который полностью соответствует особенностям конкретного месторождения.