Процедура проведения испытания на приемистость

Испытание осуществляется в любой точке открытого ствола. В преобладающем большинстве случаев оно проводится на уровне нескольких метров ниже последней спущенной и зацементированной обсадной колонны. В зависимости от компании-оператора применяемые процедуры могут несколько различаться.

Рис. 2.23 Диаграмма испытаний на приемистость проницаемой пористой породы.

Одна из общепринятых процедур выглядит следующим образом :

1) После схватывания цементного камня разбурить цементный стакан, башмак и цемент, а затем пробурить несколько метров в пласте (порядка 5-10 м).

2) Обеспечить циркуляцию и выравнивание свойств бурового раствора, чтобы скважина была заполнена чистым и однородным с точки зрения плотности флюидом.

3) Поднять долото в башмак. Убедиться, что скважина заполнена буровым раствором.

4) Закрыть превентор и открыть кольцевое пространство между двумя последними обсадными колоннами при помощи бокового отвода колонной головки, если это возможно.

5) Вести закачку внутрь бурильных труб, предпочтительно с помощью насоса цементировочного агрегата при постоянном расходе в пределах 40-80 л / мин (при проведении этого испытания следует избегать применения буровых насосов). В начале испытания можно использовать более высокий расход при закачке, чтобы сократить время, необходимое для сжатия бурового раствора в скважине.

6) Регистрировать повышение давления по мере увеличения закачиваемого объема. Необходимо наличие достаточно точных и правильно тарированных манометров и записывающих устройств для реализации этой операции (манометры должны функционировать в диапазоне рабочей зоны их шкалы).

7) В зависимости от типа реализуемого испытания насос останавливается, когда :

§ давление достигает заранее установленного значения и рассматривается как достаточное при встрече осложнений на этапе бурения. Это значение будет меньше давления Р₁ (см. рис. 2.24). В этом случае осуществляется испытание на заданное давление или “ограниченное испытание”, или же “испытание с сохранением целостности породы”.

§ или когда три или четыре последовательные точки отклоняются от прямой сжатия бурового флюида. Точка отклонения указывает величину Р₁ сжатия, начиная с которой происходит нагнетание в пласт. Совершенно необходимо остановить насос до достижения давления гидроразрыва P_of (см. рис. 2.25). В этом случае осуществляется испытание на приемистость.

8) После остановки насоса поддерживать давление в скважине в течение достаточно длительного времени (около десяти минут), чтобы убедиться, что отмеченное давление стабилизировалось. В случае испытания на заданное давление (испытание с сохранением целостности пласта или ограниченное испытание) давление должно оставаться неизменным или несколько снижаться, вследствие исчезновения потерь давления в системе (см. рис. 2.24). В случае испытания на приемистость нормально, что давление постепенно снижается после остановки насоса, чтобы стабилизироваться на уровне Р₁ (см. рис. 2.25), при котором пласт прекращает поглощать флюид.

9) Осуществить стравливание давления и сравнить объем возвращаемого флюида с закачиваемым, чтобы определить объем, поглощенный пластом.

Примечание 1: Испытания на заданное давление после спуска обсадных колонн на небольшую глубину трудно осуществить, так как давления испытания на приемистость и гидроразрыва незначительны. То же касается бурения при больших глубинах моря.

Примечание 2: Для некоторых типов бурового раствора может оказаться затруднительным передать давление поверхности на забой. В этом случае полученные величины не будут значимыми.

В зависимости от компании-оператора используемые процедуры по пунктам 5 и 6 могут различаться:

§ По п. 5 некоторые операторы предпочитают закачивать раствор в кольцевое пространство через линию глушения.

§ По п. 6, некоторые операторы предпочитают :

a) закачать 40-80 л в скважину и остановить насос,

b) выждать несколько минут для получения на устье скважины стабильного статического давления и записать это давление,

c) повторить а и б, построить кривую изменения давлений в зависимости от закачиваемых объемов.

В параграфе 2.4 мы уже отмечали, что наиболее уязвимая зона открытого ствола должна обычно находиться у башмака последней обсадной колонны. Следовательно, обычно считается, что осуществляемое в этой точке испытание на приемистость дает наименьшее давление начала нагнетания и гидроразрыва в открытом стволе.

Однако для установки башмака обсадной колонны обычно выбирают сцементированную и малопроницаемую породу. Для испытания на приемистость часто ограничиваются бурением нескольких метров в породе под башмаком, не заботясь о том, изменились ли характеристики породы (литология, пористость, проницаемость). Таким образом, испытание обычно проводится в малопроницаемой породе, позволяя, главным образом, испытывать герметичность цементного кольца вокруг обсадных труб.

Рис. 2.24 Испытание на давление без достижения давления начала нагнетания

В ходе бурения может понадобиться пройти через более слабые породы по сравнению с испытанными у башмака (это может быть первая проницаемая зона, встреченная под башмаком, если она расположена недалеко от последнего, зоны поглощения, зоны с естественной трещиноватостью и т.д.). В этом случае оправданы испытания открытого ствола на заданное давление. В зависимости от результатов этих испытаний, можно принять решение о продолжении бурения или его остановке, чтобы установить дополнительную промежуточную колонну, или же укрепить цементом слабую зону, если она не слишком велика по толщине и хорошо изолирована в имеющемся окружении.

Процедура проведения этого испытания такова:

· Остановка бурения.

· Проведение испытания до башмака, начиная с п. 2.

Этот метод позволяет полностью испытать открытый ствол. Интерпретация результатов тем труднее, чем длиннее открытый ствол, если при этом в нем встречены проницаемые зоны. Может понадобиться проведение селективных испытаний с использованием пакера для изоляции различных проницаемых пластов или пластов между двумя пакерами.

Рис. 2.25 Диаграмма испытания на приемистость

или испытания на поглощение

2.6 Конструкция скважины

2.6.1 Назначение различных обсадных колонн

Программа крепления должна быть такой, чтобы обеспечить достижение геологических задач с максимальной безопасностью. Она должна включать в себя :

· Направление

На суше основное назначение направления состоит в защите наземных площадок от циркуляции бурового раствора. Роль его становится несущественной, начиная с момента спуска первой промежуточной обсадной колонны. Напротив, на море оно участвует в сопротивлении объекта действующим нагрузкам. Следовательно, оно должно быть укреплено в грунт и иметь достаточные механические характеристики, чтобы успешно сопротивляться усилиям растяжения и / или сжатия и изгиба вследствие:

- нагрузок на устье (вес превентора, колонной головки, подвесок обсадных колонн) и пермещений вследствие волнения и течений (случай стационарных платформ),

- усилия, передаваемые телескопическим удлинителем (случай плавучего основания).

· Промежуточные обсадные колонны

Назначение

В процессе бурения буровой раствор должен обеспечить устойчивость стенок и давление его должно быть достаточным, чтобы не допустить течения пород и приток пластового флюида, не вызывая поглощений бурового раствора.

Последовательные изменения природы пород и порового давления могут сделать эти два условия несовместимыми. В этом случае возникает необходимость в креплении с целью обеспечения :

- изоляции пластов друг от друга, если они этого требуют, и / или :

- перекрытия зон с недостаточной устойчивостью, и / или :

- углубления в таких условиях, чтобы была возможность управления притоком пластовых флюидов.

Кроме своего назначения, связанного с сохранением устойчивости стенок и изоляции пластов, первая промежуточная колонна, называемая также кондуктором, позволяет установить сборку превенторов на устье скважины.

Различные вышеописанные функции промежуточных обсадных колонн определяют следующий выбор положения башмаков.

Первая промежуточная колонна (или кондуктор)

Его башмак должен быть расположен как можно ниже (но без риска) в первой геологически изученной покрывающей породе, чтобы обеспечить своевременное закрытие устья скважины. Разумеется, необходимо действовать в соответствии с местным законодательством, если такое существует.

Последующие промежуточные колонны

Башмак должен располагаться :

a) В так называемых “покрывающих” породах, которые оказываются перегородкой между проницаемыми продуктивными пластами с различными градиентами или без разницы в градиентах.

Выбор глубины прекращения бурения в зоне кровли зависит от ее изученности. Чтобы помочь в принятии решения, имеются :

- до бурения: базовые данные,

- во время бурения : методы предупреждения осложнений и оценки аномальных давлений.

b) На минимальных глубинах с учетом ожидаемого пластового давления и градиентов гидроразрыва под башмаком обсадной колонны.

c) В подошве пород недостаточной прочности (в частности, текучие глины, соли...).

Необходимо предусмотреть цементирование для изоляции возможных продуктивных пластов, перекрытых соответствующей обсадной колонной, и убедиться в герметичности башмака.

Эксплуатационная колонна

Ограничимся указанием о роли эксплуатационной колонны, непосредственно связанной с предупреждением проявлений: защита комплекса сооружения от добываемых углеводородов.

При уточнении глубины башмака не возникает проблем, поскольку положение и толщина эксплуатируемого объекта хорошо определены.

Эксплуатационная колонна и иногда последняя промежуточная колонна могут быть заменены хвостовиками.

2.6.2 Понятие допустимого и максимального давлений притока

· р_{кп гдрз} -допустимое давление

Предельное давление р_{кп гдрз}, которое можно допустить на устье в кольцевом пространстве при закрытой скважине без риска гидроразрыва в слабой зоне, связано с плотностью флюида в кольцевом пространстве между слабой зоной и поверхностью.

р_{кп гдрз} изменяется, когда меняется плотность флюида :

р_{кп гдрз} = р_гдрз - h_баш ´r_бр / 10,2

Плотность флюида при гидроразрыве

r_гдрз = 10,2 р_гдрз / h_баш

где h_баш представляет глубину башмака

· р_{кп макс} -максимальное давление

Речь идет о максимальном давлении, которое может выдержать оборудование скважины. Значение давления является меньшим из двух величин :

- Рабочее давление противовыбросового оборудования.

- Давление разрыва обсадных труб.

Об использовании допустимого и максимального давлений см. в главе 4.4.

· V_{пр макс} -максимальный объем притока пластового флюида, чтобы не допустить разрыв пород под башмаком и превысить максимальное рабочее давление.

Это максимальный приток при закрытии, чтобы избежать разрыва в слабой зоне.

Об использовании максимального притока см. в главе 4.4.

ГЛАВА 3. ГИДРОСТАТИЧЕСКИЙ БАРЬЕР. ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ ПРИТОКА ПЛАСТОВОГО ФЛЮИДА

3.1 Причины притока пластового флюида