ОСВОЕНИЕ СКВАЖИН: ТЕХНОЛОГИЯ ВЫЗОВА ПРИТОКА

Актуальность темы, на мой взгляд, обусловлена тем, что с каждым годом условия освоения скважин усложняются: растёт доля трудноизвлекаемых запасов, увеличивается глубина скважин, всё чаще встречаются коллекторы с низкими фильтрационно-емкостными свойствами. В этих условиях выбор метода вызова притока становится не просто технической процедурой, а критически важным решением, от которого зависит продуктивность скважины на весь период её эксплуатации.

Цель данной работы - систематизировать основные методы вызова притока, выделить их технологические особенности и на конкретном примере показать методику определения необходимой депрессии на пласт для обоснования выбора метода освоения.

Физическая сущность вызова притока заключается в создании депрессии на пласт, то есть такого перепада давления, при котором пластовое давление превышает забойное. Величина депрессии зависит от конкретных геолого-физических условий: пластового давления, проницаемости коллектора, свойств флюида. Слишком малая депрессия не обеспечит устойчивого притока, а чрезмерная может привести к разрушению призабойной зоны, образованию песчаных пробок и другим осложнениям. Именно поэтому выбор метода вызова притока всегда является поиском компромисса между эффективностью и безопасностью.

Существует несколько основных методов вызова притока, которые можно условно разделить на две группы: методы, связанные со снижением уровня жидкости в скважине, и методы, основанные на замещении жидкости в стволе более лёгкой средой (газом, пеной).

Одним из наиболее распространённых и технологически простых методов является свабирование, или поршневание. Суть метода заключается в спуске в насосно-компрессорные трубы специального поршня - сваба, который при подъёме выносит на поверхность столб жидкости над ним. При непрерывном поршневании уровень жидкости в скважине понижается, гидростатическое давление на забой уменьшается, и когда пластовое давление начинает превышать забойное, наступает приток. Свабирование применяется как при освоении скважин с невысокими пластовыми давлениями, так и для интенсификации притока в работающих скважинах. К достоинствам метода относятся простота и возможность контроля за снижением уровня, однако с ростом глубины производительность падает, а риск повреждения призабойной зоны из-за резких колебаний давления возрастает.

Более «мягким» методом является азотирование - вызов притока путём замещения жидкости в скважине газообразным азотом. Технология основана на том, что азот, будучи инертным газом, не вступает в реакции с пластовыми флюидами и не загрязняет призабойную зону. Азот закачивается в скважину с помощью передвижных азотных газификационных установок (например, типа ТГА), при этом происходит постепенное вытеснение жидкости из насосно-компрессорных труб и снижение её плотности. Предельное снижение уровня жидкости при вызове притока азотом может достигать 2700 м, если скважина была заполнена водой. Азотирование особенно эффективно в скважинах с низким пластовым давлением, а также в случаях, когда требуется плавное и контролируемое снижение забойного давления.

Для условий, когда пластовое давление близко к гидростатическому или даже ниже его, применяются пенные системы. Пена представляет собой газожидкостную смесь с низкой плотностью (обычно 100–120 кг/м³ при высокой степени аэрации), что позволяет создавать депрессию без существенного снижения уровня жидкости в скважине. Принцип действия пенных систем заключается в плавном снижении депрессии на пласт до необходимой величины путём замены жидкости в скважине на пену. Пена готовится на основе поверхностно-активных веществ (ПАВ) и инертного газа, чаще всего азота. Основное преимущество этого метода - возможность гибкого регулирования депрессии и минимальное воздействие на призабойную зону.

Ещё один метод, заслуживающий упоминания, - вызов притока с помощью струйных аппаратов. Струйный аппарат спускается на забой и создаёт перепад давления за счёт эжекции, что позволяет локально снизить давление в подпакерной зоне и вызвать приток. Технология вызова притока с использованием струйных аппаратов была разработана ещё в 1980–85 гг. в Ивано-Франковском институте нефти и газа и с тех пор применяется для освоения скважин с осложнёнными условиями. К достоинствам метода относится возможность работы без движущихся частей и простота передачи энергии, однако применение струйных аппаратов требует специального оборудования и подготовки.

Теперь перейду к практическому примеру. В рамках моей работы я проанализировал условия освоения условной нефтяной скважины. Исходные данные были следующие: глубина скважины - 2800 м, пластовое давление - 28 МПа, плотность жидкости в скважине до освоения - 1050 кг/м³ (буровой раствор). Требовалось определить, какая депрессия на пласт необходима для вызова притока, и оценить, какой метод освоения будет наиболее приемлемым.

Расчёт забойного давления до освоения производился по стандартной формуле гидростатического давления: P_заб = ρ · g · H, где ρ - плотность жидкости, g - ускорение свободного падения, H - глубина скважины. Подставив значения, получили: P_заб = 1050 · 9,81 · 2800 ≈ 28,8 МПа. Таким образом, забойное давление (28,8 МПа) оказалось выше пластового (28 МПа), что означает отсутствие условий для притока. Для вызова притока необходимо снизить забойное давление ниже пластового. Минимально необходимая депрессия, как показывает практика, должна составлять не менее 10–15% от пластового давления. В нашем случае: ΔP_min = 0,15 · 28 = 4,2 МПа. Следовательно, забойное давление при освоении не должно превышать 28 – 4,2 = 23,8 МПа.

Чтобы обеспечить такое снижение, необходимо либо уменьшить плотность жидкости в скважине, либо понизить её уровень. Например, при замене бурового раствора (1050 кг/м³) на техническую воду (1000 кг/м³) забойное давление составит: P_заб = 1000 · 9,81 · 2800 ≈ 27,5 МПа. Этого недостаточно - депрессия составит всего 0,5 МПа, что явно не хватит для устойчивого притока. При замене жидкости на нефть (плотность 850 кг/м³) забойное давление снизится до 850 · 9,81 · 2800 ≈ 23,3 МПа, что уже обеспечивает депрессию 4,7 МПа - достаточную для вызова притока. Однако такой способ требует больших объёмов нефти и может быть неэкономичным. Более эффективным решением в данном случае является применение азотирования или пенных систем, которые позволяют плавно снизить забойное давление до нужного уровня без полной замены жидкости.

Таблица 1.

Сравнительная характеристика методов вызова притока

Как видно из таблицы, каждый метод имеет свою область применения. Для условий нашего примера (глубина 2800 м, пластовое давление 28 МПа) наиболее предпочтительным является азотирование: оно позволяет плавно снизить забойное давление до требуемого уровня и минимизировать риск повреждения призабойной зоны. Свабирование в данном случае менее желательно из-за больших глубин и риска резких колебаний давления, а пенные системы требуют дополнительного оборудования для приготовления пены.

Подводя итог, можно сказать, что вызов притока является критически важным этапом освоения скважины, от которого зависит её дальнейшая продуктивность. Существует несколько методов вызова притока, каждый из которых имеет свои достоинства и ограничения. Выбор конкретного метода определяется геолого-физическими условиями, глубиной скважины, пластовым давлением и свойствами флюида. Нам представляется, что в современных условиях, когда всё больше скважин бурится в сложных горно-геологических условиях, особое значение приобретают методы, обеспечивающие плавное и контролируемое снижение депрессии - такие как азотирование и применение пенных систем. Именно они позволяют сохранить фильтрационно-емкостные свойства призабойной зоны и обеспечить долговременную эффективную работу скважины.