Конструкции забоев скважин кратко

Обновлено: 02.07.2024

Забой - это нижняя часть скважины, вскрывающая продуктивный пласт.
Она служит для извлечения необходимого ресурса из недр земли.

Разработаны и эксплуатируются различные конструкции забоев для осложненных и неосложненных условий.
Наиболее распространенная из них - конструкция забоя с цементированной эксплуатационной колонной, перфорируемой в интервале продуктивного пласта.
Простота технологии ее создания привела к тому, что практически повсеместно она является основой проектирования конструкции всей скважины.

Требования к забою скважины:

обеспечение механической прочности призабойной зоны без ее разрушения;
возможность избирательного воздействия на различные части вскрытой части продуктивного пласта за счет направленного вторичного вскрытия или за счет гидродинамических / физико-химических обработок;
максимально возможный коэффициент гидродинамического совершенства скважины.

Конструкции забоя скважины включает оборудование забоя и призабойной зоны, обеспечивающее связь с пластом, при котором:

скважина работает с максимальным дебитом,
призабойная зона пласта без разрушения позволяет работать длительное время без ремонта ППР.

Параметры конструкции забоя:

Конструкция забоя должна обеспечивать:

устойчивость ствола,
разобщение пластов,
проведение технико-технологических воздействий на пласт,
выполнение ремонтно-изоляционных и геофизических работ,
длительную эксплуатацию скважин при оптимальном дебите.

Классификация типовых конструкций забоев скважин

скважина с перфорированным забоем;
скважина с забойным хвостовиком;
скважина с забойным фильтром;
скважина с открытым забоем.

Скважины с перфорированным забоем - наиболее распространены из-за преимуществ:

надежная изоляция пройденных горных пород;
возможность дополнительного вскрытия перфорацией временно законсервированных нефтенасыщенных интервалов в разрезе скважины;
простота поинтервального воздействия на призабойную зону в случае ее сложного строения;
упрощение технологии бурения, т.к. бурение под эксплуатационную колонну ведется долотом одного размера до проектной отметки.

После разбуривания ствола до проектной отметки в скважину спускается обсадная колонна, которая цементируется, а затем перфорируется.
В условиях крепких коллекторов такая конструкция забоя является длительно устойчивой.

предназначены для продуктивных горизонтов с очень крепкими коллекторами;
бурится до проектной отметки, затем в нее спускается обсадная колонна, нижняя часть которой на толщину продуктивного горизонта имеет насверленные отверстия;
после спуска обсадной колонны проводится ее цементирование выше кровли продуктивного горизонта. При этом пространство между стенкой и обсадной колонной на толщину продуктивного горизонта остается свободным;
приток в такую скважину аналогичен таковому в совершенную скважину, но забой является закрепленным, что исключает уменьшение Ø скважины даже в случае частичного обрушения призабойной зоны.

Скважины с забойным фильтром

предназначены для слабосцементированных (рыхлых) коллекторов;
до кровли продуктивного горизонта скважина бурится с диаметром, соответствующим Ø эксплуатационной колонны;
затем в скважину спускаются обсадные трубы и производится цементирование;
продуктивный горизонт разбуривается долотом меньшего Ø до подошвы;
перекрытие продуктивного горизонта осуществляется фильтром, закрепляемым в нижней части обсадной колонны на специальном сальнике. Фильтр предназначен для предотвращения поступления песка в скважину.

Скважины с открытым забоем

предназначены для однородных устойчивых коллекторов;
нижняя часть скважины (до кровли продуктивного горизонта) не отличается для скважин с забойным фильтром;

продуктивный горизонт разбуривается также долотом меньшего Ø до подошвы; при этом ствол скважины против продуктивного пласта остается открытым. Конструкция обладает наилучшим гидродинамическим совершенством, но имеет ограниченное распространение в силу ряда недостатков, основными из которых являются:

ограниченность или даже невозможность эксплуатации продуктивных горизонтов сложного строения;
небольшая толщина продуктивного горизонта;
невозможность эксплуатации скважины с достаточно большими депрессиями вследствие разрушения продуктивного горизонта (обвалы призабойной зоны ствола).

Открытый забой

низкая проницаемость прочных коллекторов;
отсутствие высоконапорных горизонтов,
наличие подошвенных вод и газовой шапки;
в случае пористых и трещиноватых коллекторов на перфорированном хвостовике, который не цементируется, устанавливают пакеры.

однородный прочный;
поровый, трещинный, трещинно-поровый или порово-трещинный

Такие коллекторы по своим геолого-физическим характеристикам не могут быть зацементирован без ухудшения коллекторских свойств в призабойной зоне пласта (ПЗП).
Способ эксплуатации: раздельный.
Коллектор должен сохранять устойчивость при создании депрессии на пласт.

из пласта извлекается жидкость или газ;
жидкость нагнетается в пласт;
движение жидкости отсутствует.

Горная порода	Значение коэффициента Пуассона
Глины пластичные	0,41
Глины плотные	0,30
Известняки	0,31
Песчаники	0,30
Песчаные и глинистые сланцы	0,25

При устойчивом и неустойчивом коллекторе, если grad р_пл > 0,1 МПа/10 м, а коллектор имеет поровую проницаемость к_п > 0,1 мкм 2 , применяют конструкцию открытого забоя.

В случае заканчивания скважины при grad р_пл > 0,1 МПа/10 м, к_п > 0,1 мкм 2 или к_т > 0,01 мкм 2 вскрытие продуктивного объекта осуществляют совместно с вышележащими отложениями, до забоя спускают эксплуатационную колонну, оборудованную в нижней части фильтром, и скважину цементируют с подъемом тампонажного раствора от кровли продуктивного пласта, для чего используют пакеры типа ПДМ.

При создании конструкции такого забоя с устойчивым коллектором технология идентична, но не нужно коллектор перекрывать хвостовиком.

Забой смешанного типа

Конструкции забоя этого типа используют в однородном коллекторе порового, трещинного, трещинно-порового или порово-трещинного типа; при наличии близко расположенных напорных горизонтов или газовой шапки около кровли пласта, а также при низких значениях поровой или трещинной проницаемости пород (соответственно к_п 2 или к_т 2 ); если коллектор сложен из прочных пород, сохраняющих устойчивость при создании депрессии на пласт во время эксплуатации скважины, а также при раздельном способе эксплуатации продуктивных объектов.

Выбор конструкции забоя смешанного типа предусматривает соответствие условий залегания и эксплуатации продуктивного объекта с учетом его физико-механических свойств; оценку устойчивости пород ПЗП. При устойчивом коллекторе применяют конструкцию забоя , при неустойчивом - конструкцию .

Технологии создания конструкций изображенных забоев аналогичны:

скважину бурят до проектной глубины со вскрытием всей мощности продуктивного объекта;
эксплуатационную колонну спускают до глубины, обеспечивающей перекрытие и изоляцию близко расположенных около кровли пласта напорных объектов, газовой шапки или верхней неустойчивой части продуктивных отложений;
после цементирования колонны ее перфорируют в интервале высокопродуктивной части объекта, а перед вызовом притока в случае необходимости осуществляют обработку ПЗП;
забой, представленный неустойчивыми коллекторами трещинного или порово-трещинного типа, перекрывают потайной колонной-фильтром.

Закрытый забой

Конструкции с таким забоем применяют для крепления неоднородных коллекторов с целью изолировать близко расположенные пласты в неоднородном коллекторе порового, трещинного, трещинно-порового или порово-трещинного типа, в котором отмечается чередование устойчивых и неустойчивых пород, водо- и газосодержащих пропластков с разными пластовыми давлениями, в случае если коллектор характеризуется высокими значениями поровой или трещинной проницаемости пород (к_п > 0,1 мкм 2 или к_т > 0,01 мкм 2 ), а также для обеспечения совместной, раздельной или совместно-раздельной эксплуатации объектов.

При выборе конструкции закрытого забоя устанавливают соответствие условий залегания и эксплуатации продуктивного объекта общепринятым положениям.

Расчет основных элементов конструкции закрытого забоя проводят в соответствии с действующими руководящими документами.

При заканчивании скважины с конструкцией забоя, продуктивный объект вскрывают совместно с вышележащими отложениями с использованием бурового раствора, не ухудшающего коллекторских свойств пласта, до забоя спускают эксплуатационную колонну, скважину цементируют, а гидродинамическую связь с пластом осуществляют, применяя кумулятивную, пулевую или гидропескоструйную перфорацию.

Конструкции забоя для предотвращения выноса песка

Эту конструкцию забоев применяют для предотвращения выноса песка в слабосцементированном коллекторе, представленном мелко-, средне- и крупнозернистыми песчаниками и характеризующемся разрушением призабойной зоны пласта и выносом песка при эксплуатации скважины, а также при раздельном способе эксплуатации продуктивных объектов.

Применяют проницаемый полимерный тампонажный состав .

Материал включает состав ТС-10, уротропин, наполнитель ШРС-С, получаемый при совместном помоле шлака, руды и соли (хлористого натрия), и водный раствор едкого натра.

Начальная прочность материала при сжатии не ниже 6 МПа, а после вымывания из него соли 3,5 - 5,0 МПа; соответственно начальная проницаемость камня 0,12 - 0,20 мкм 2 , после вымывания 1-5 мкм 2 .

Выбор конструкции забоя для предотвращения выноса песка предусматривает соответствие условий залегания и эксплуатации продуктивного объекта; при этом определяют средний фракционный состав пластового песка. В скважинах со средне- и крупнозернистыми песчаниками используют конструкцию забоя, показанную на рисунке выше.

Конструкция забоя, изображенная на рисунке выше, включает зацементированную эксплуатационную колонну и забойный фильтр (щелевой, с проволочной обмоткой, металлокерамический, титановый), установленный в интервале перфорации.

В скважинах с мелкозернистым песчаником применяют только конструкцию забоя на рисунке справа, которую можно использовать в скважинах со средне- и крупнозернистыми песчаниками.

Для этого после перфорации колонны осуществляют вызов притока, отрабатывают скважину в течение 1-5 суток, проверяют приемистость пласта и закачивают на поглощение тампонажный состав.

Предельно допустимая депрессия на пласт после крепления призабойной зоны тампонажным составомне должна превышать 3 МПа.

Часть скважины, вскрывшая продуктивный пласт, называется забоем. Этот элемент скважины является принципиально важным, т.к. в течение срока эксплуатации скважины (а это - десятки лет) забой определяет ее эффективность и должен удовлетворять меняющимся условиям разработки, обеспечивая:

механическую прочность призабойной зоны без ее разрушения;
возможность избирательного воздействия на различные части вскрытой части продуктивного горизонта как за счет направленного вторичного вскрытия, так и за счет гидродинамических или физико-химических обработок;
максимально возможный коэффициент гидродинамического совершенства скважины.

Факторы определяющие конструкцию забоя скважин

Определяющие факторы по выбору конструкции забоя и ее параметров - тип и степень однородности продуктивного пласта, его проницаемость, устойчивость пород призабойной зоны пласта, а также наличие или отсутствие близко расположенных по отношению к коллектору горизонтов с высоким или низким давлением, водонефтяного контакта или газовой шапки.

По геологическим условиям залегания нефтегазовой залежи, типу коллектора и свойствам пород продуктивного пласта выделяют четыре основных вида объектов эксплуатации:

коллектор однородный, прочный, порового, трещинного, трещинно-порового или порово-трещинного типа; близко расположенные напорные водоносные (газоносные) горизонты и подошвенные воды отсутствуют;
коллектор однородный, прочный, порового, трещинного, трещинно-порового или порово-трещинного типа; около кровли пласта имеются газовая шапка или близкорасположенные напорные объекты;
коллектор неоднородный, порового, трещинного, трещинно-порового или порово-трещинного типа, характеризующийся чередованием устойчивых и неустойчивых пород, водо- и газосодержащих пропластков с разными пластовыми давлениями;
коллектор слабосцементированный, поровый, высокой пористости и проницаемости, с нормальным или низким пластовым давлением; при его эксплуатации происходит разрушение пласта с выносом песка.

Однородным считается пласт, литологически однотипный по всей толщине, который имеет примерно одинаковые фильтрационные показатели и пластовые давления в пропластках, насыщен газом, нефтью или водой. Пределы изменения коэффициента проницаемости к (в мкм 2 ) для однородного пласта не должны выходить за границы одного из следующих шести классов: >1,0; 0,5-1,0; 0,1-0,5; 0,05-0,1; 0,01-0,05; 0,001-0,01.

Если пласт расчленен пропластками с изменяющейся (в каждом из шести классов) проницаемостью, имеет подошвенные воды, газовые шапки или чередование газоводонефтенасыщенных пропластков с разными пластовыми давлениями, он считается неоднородным.

Прочными коллекторами называют те, которые сохраняют устойчивость и не разрушаются под воздействием фильтрационных и геостатических нагрузок. Оценка устойчивости пород в призабойной зоне пласта - весьма сложный и не полностью регламентированный результат исследовательских работ.

Слабосцементированными коллекторами считают такие пласты, породы которых при эксплуатации скважин выносятся на поверхность вместе с флюидом. Здесь важно выдерживать депрессию на пласт в расчетных пределах.

В зависимости от градиента пластовых давлений коллекторы можно подразделить на три группы:

с градиентом р_пл превышающим 0,1 МПа/10 м;
с градиентом р_пл равным 0,1 МПа/10 м;
с градиентом р_пл меньшим 0,1 МПа/10 м.

Пласт является высокопроницаемым, если значения коэффициента поровой к_п или трещинной к_т проницаемости соответственно более 0,1 и 0,01 мкм 2 .

Если напорный горизонт находится на расстоянии менее 5 м от продуктивного пласта, он считается близкорасположенным. Это условная характеристика расстояния, взятая из опыта вследствие сложности разобщения пластов с разными давлениями.

Для оценки коллекторов по размеру песчаных зерен пласты подразделяют по фракционному составу на мелко-, средне- и крупнозернистые с размером частиц соответственно 0,10 - 0,25, 0,25 - 0,50 и 0,50 - 1,0 мм.

Классификация типовых конструкций забоев скважин

В зависимости от существенно различающихся свойств продуктивного пласта и технологий выработки запасов углеводородов можно использовать одну из следующих типовых конструкций забоев скважин:

Скважина с перфорированным забоем.
Скважина с забойным хвостовиком.
Скважина с забойным фильтром.
Скважина с открытым забоем.

Вне зависимости от конструкции забоя после вскрытия продуктивного горизонта в скважине проводится цикл геофизических, а в продуктивном горизонте еще и цикл гидродинамических исследований; по полученной информации решается ряд важных задач.

Скважины с перфорированным забоем являются наиболее распространенными в нефтедобывающей промышленности в силу целого ряда преимуществ, к основным из которых можно отнести:

надежная изоляция пройденных горных пород;
возможность дополнительного вскрытия перфорацией временно законсервированных нефтенасыщенных интервалов в разрезе скважины;
простота поинтервального воздействия на призабойную зону в случае ее сложного строения;
существенное упрощение технологии бурения, т.к. бурение под эксплуатационную колонну ведется долотом одного размера до проектной отметки.

После разбуривания ствола до проектной отметки в скважину спускается обсадная колонна, которая цементируется, а затем перфорируется. В условиях достаточно крепких коллекторов такая конструкция забоя является длительно устойчивой.

Скважины с забойным хвостовиком предназначены для продуктивных горизонтов, представленных крепко сцементированными (очень крепкими) коллекторами. Скважина бурится до проектной отметки, затем в нее спускается обсадная колонна, нижняя часть которой на толщину продуктивного горизонта имеет насверленные отверстия. После спуска обсадной колонны проводится ее цементирование выше кровли продуктивного горизонта; при этом пространство между стенкой и обсадной колонной на толщину продуктивного горизонта остается свободным. Приток в такую скважину аналогичен таковому в совершенную скважину, но забой является закрепленным, что исключает уменьшение диаметра скважины даже в случае частичного обрушения призабойной зоны.

Скважины с забойным фильтром предназначены для слабосцементированных (рыхлых) коллекторов. До кровли продуктивного горизонта скважина бурится с диаметром, соответствующим диаметру эксплуатационной колонны. Затем в скважину спускаются обсадные трубы и производится цементирование. Продуктивный горизонт разбуривается долотом меньшего диаметра до подошвы. Перекрытие продуктивного горизонта осуществляется фильтром, закрепляемым в нижней части обсадной колонны на специальном сальнике. Фильтр предназначен для предотвращения поступления песка в скважину. Известно большое количество фильтров, различающихся не только конструкцией, но и материалом, из которого они изготавливаются.

Скважины с открытым забоем предназначены для однородных устойчивых (прочных) коллекторов. Нижняя часть скважины (до кровли продуктивного горизонта) не отличается от таковой для скважин с забойным фильтром. Продуктивный горизонт разбуривается также долотом меньшего диаметра до подошвы; при этом ствол скважины против продуктивного пласта остается открытым. Совершенно очевидно, что такая конструкция обладает наилучшим гидродинамическим совершенством, но имеет ограниченное распространение в силу ряда недостатков, основными из которых являются:

ограниченность или даже невозможность эксплуатации продуктивных горизонтов сложного строения;
небольшая толщина продуктивного горизонта;
невозможность эксплуатации скважины с достаточно большими депрессиями вследствие разрушения продуктивного горизонта (обвалы призабойной зоны ствола).

На базе описанных типовых конструкций забоев скважин не исключается возможность создания их модификаций в соответствии с особенностями продуктивного горизонта в каждом конкретном случае (т.е. обоснование конструкции забоя скважины индивидуализировано).

Обоснование выбора конструкции забоя скважины

Открытый забой

Низкая проницаемость прочных коллекторов - основание для выбора конструкции скважин с открытым забоем. Сюда же следует отнести условия, когда отсутствуют высоконапорные горизонты, подошвенные воды и газовая шапка (в случае нефтяной залежи). Часто конструкция открытого забоя скважин предусматривает (в случае пористых и трещиноватых коллекторов) наличие пакеров. Их устанавливают на перфорированном хвостовике, который не цементируется.

Использование конструкции открытого забоя скважины предусматривает однородный прочный коллектор порового, трещинного, трещинно-порового или порово-трещинного типа: коллектор по своим геолого-физическим характеристикам не может быть зацементирован без резкого и значительного ухудшения его коллекторских свойств в призабойной зоне пласта.

Конструкция открытого забоя предусматривает раздельный способ эксплуатации. Коллектор должен сохранять устойчивость при создании депрессии на пласт.

Устойчивость породы в призабойной зоне скважины определяют для следующих случаев:

Горная порода	Значение коэффициента Пуассона
Глины пластичные	0,41
Глины плотные	0,30
Известняки	0,31
Песчаники	0,30
Песчаные и глинистые сланцы	0,25

При устойчивом и неустойчивом коллекторе, если grad р_пл > 0,1 МПа/10 м, а собственно коллектор имеет поровую проницаемость к_п > 0,1 мкм 2 , применяют конструкцию открытого забоя, показанную на рисунке.

В случае заканчивания скважины с конструкцией забоя, показанной на рисунке, при grad р_пл > 0,1 МПа/10 м, к_п > 0,1 мкм 2 или к_т > 0,01 мкм 2 вскрытие продуктивного объекта осуществляют совместно с вышележащими отложениями, до забоя спускают эксплуатационную колонну, оборудованную в нижней части фильтром, и скважину цементируют с подъемом тампонажного раствора от кровли продуктивного пласта, для чего используют пакеры типа ПДМ конструкции ВНИИБТ.

При аномально низком пластовом давлении (grad р_пл 2 или к_т 2 применяют специальные буровые растворы на нефтяной основе, пены и др. Перед вызовом притока в случае необходимости выполняют обработку призабойной зоны пласта (солянокислотная обработка, гидроразрыв пласта и т.д.).

Технология создания конструкции забоя, изображенной на рисунке слева, идентична технологии при заканчивании скважины с конструкцией забоя на рисунке справа. Дополнением ее является перекрытие неустойчивого порово-трещинного коллектора хвостовиком-фильтром. В случае если кровля продуктивного объекта сложена из неустойчивых пород и не перекрыта эксплуатационной колонной, при установке хвостовика-фильтра используют заколонные пакеры ВНИИБТ, ТатНИПИнефти и других изготовителей. Их располагают в его неперфорированной части около кровли продуктивного горизонта и в башмаке эксплуатационной колонны с целью предупредить обрушение стенок скважины и зашламление открытого ствола.

Забой смешанного типа

Конструкции забоя этого типа используют в однородном коллекторе порового, трещинного, трещинно-порового или порово-трещинного типа; при наличии близко расположенных напорных горизонтов или газовой шапки около кровли пласта, а также при низких значениях поровой или трещинной проницаемости пород (соответственно к_п 2 или к_т 2 ); если коллектор сложен из прочных пород, сохраняющих устойчивость при создании депрессии на пласт во время эксплуатации скважины, а также при раздельном способе эксплуатации продуктивных объектов.

Выбор конструкции забоя смешанного типа предусматривает соответствие условий залегания и эксплуатации продуктивного объекта с учетом его физико-механических свойств; оценку устойчивости пород призабойной зоны пласта. При устойчивом коллекторе применяют конструкцию забоя на рисунке справа, при неустойчивом - конструкцию на рисунке слева.

Технологии создания конструкций забоев, изображенных на рисунках аналогичны. Скважину бурят до проектной глубины со вскрытием всей мощности продуктивного объекта. Эксплуатационную колонну спускают до глубины, обеспечивающей перекрытие и изоляцию близко расположенных около кровли пласта напорных объектов, газовой шапки или верхней неустойчивой части продуктивных отложений. После цементирования колонны её перфорируют в интервале высокопродуктивной части объекта, а перед вызовом притока в случае необходимости осуществляют обработку призабойной зоны пласта. В конструкции на рисунке слева забой, представленный неустойчивыми коллекторами трещинного или порово-трещинного типа, перекрывают потайной колонной-фильтром.

Закрытый забой

Конструкции с таким забоем применяют для крепления неоднородных коллекторов с целью изолировать близко расположенные пласты в неоднородном коллекторе порового, трещинного, трещинно-порового или порово-трещинного типа, в котором отмечается чередование устойчивых и неустойчивых пород, водо- и газосодержащих пропластков с разными пластовыми давлениями, в случае если коллектор характеризуется высокими значениями поровой или трещинной проницаемости пород (к_п > 0,1 мкм 2 или к_т > 0,01 мкм 2 ), а также для обеспечения совместной, раздельной или совместно-раздельной эксплуатации объектов.

Расчет основных элементов конструкции закрытого забоя проводят в соответствии с действующими руководящими документами. При заканчивании скважины с конструкцией забоя, продуктивный объект вскрывают совместно с вышележащими отложениями с использованием бурового раствора, не ухудшающего коллекторских свойств пласта, до забоя спускают эксплуатационную колонну, скважину цементируют, а гидродинамическую связь с пластом осуществляют, применяя кумулятивную, пулевую или гидропескоструйную перфорацию.

Конструкции забоя для предотвращения выноса песка

Допустимую депрессию на слабосцементированный пласт в конструкции забоя, показанной на рисунке, определяют по формуле:

Ширину щелей забойного фильтра выбирают по условию:

Применяют проницаемый полимерный тампонажный состав Контарен-2. Материал включает состав ТС-10, уротропин, наполнитель ШРС-С, получаемый при совместном помоле шлака, руды и соли (хлористого натрия), и водный раствор едкого натра. Начальная прочность материала при сжатии не ниже 6 МПа, а после вымывания из него соли 3,5 - 5,0 МПа; соответственно начальная проницаемость камня 0,12 - 0,20 мкм 2 , после вымывания 1-5 мкм 2 . Вымывание солевого наполнителя осуществляют при прокачивании через искусственный фильтр водных растворов ПАВ с концентрацией 0,5-1,0% из расчета 1-2 м 3 на 1 м интервала перфорации. Материал устойчив к воздействию кислот и не разрушается при температурах до 200°С.

Конструкция забоя на рисунке справа отличается от предыдущей тем, что забойный фильтр не устанавливают, а вынос песка предотвращают путем создания в перфорационных каналах искусственного фильтра из проницаемого тампонажного материала Контарен-2. Для этого после перфорации колонны осуществляют вызов притока, отрабатывают скважину в течение 1-5 суток, проверяют приемистость пласта и закачивают на поглощение тампонажный состав Контарен-2. Предельно допустимая депрессия на пласт после крепления призабойной зоны составом Контарен-2 не должна превышать 3 МПа.

Во время бурения пролет проходит немало пластов, каждый из которых имеет свои особые требования. Виды забоев скважин также сильно различаются и сильно зависят от того, какой именно продукт требуется извлечь. Данные участки имеют свои особенности устройства и используемых функциональных элементов.

Забой нефтяной скважины: общее определение

Нефтяная скважина проходит через несколько пластов различных почв, каждая из которых имеет свои эксплуатационные особенности. Весь пролет можно разделить на составные части, которые нередко взаимосвязаны с окружающим грунтом. Итак, существуют следующие элементы:

устье – начальная точка;
стенка – это вся внутренняя поверхность;
ствол – весь объем скважины;
забой – представляет собой дно скважины.

Устье, как правило, немного больше по диаметру, чем основной ствол. Само бурение этого участка происходит до границы с более прочными породами, а стенки укрепляются с помощью трубы. Это предотвращает обрушение рыхлой почвы в шахту. Устье относится к такому элементу скважины, как направление. Кроме этого, существуют ещё и следующие определения:

кондуктор;
промежуточная колонна;
эксплуатационная колонна;
забой.

Кондуктор – часть шахты, которая несет функциональную нагрузку направления скважины. От окружающей почвы отделяется за счет обсадной трубы, пустоту между ними заполняют скрепляющим раствором вроде цемента.

Суть промежуточной колонны в том, чтобы изолировать промежуточные породы. Они устанавливаются по мере необходимости и ограничений по их количеству нет.

Эксплуатационная колонна – это участок непосредственной разработки пласта. Она начинается от дна шахты и заканчивается у устья.

Что представляет собой конструкция забоя

Независимо от того, планируется нефтяная скважина или же водяная, забой является главным элементом. Конструкция забоя скважины подразумевает поддержание следующих функций скважины:

доступ к нецелевым пластам;
изолированное влияние на конкретные участки;
дренаж продуктивного слоя;
гидравлическая проницаемость;
механическая прочность.

Последняя гарантирует надежность продуктивного пласта, что дает возможность без какого-либо риска осуществить спуск необходимого оборудования.

В целом, вышеприведенный список является признаком функциональной и надежной нефтяной или любой другой скважины, готовой к разработке.

Условия последней могут существенно варьироваться, и, для обеспечения максимальной продуктивности процесса, существует несколько конструктивных типов:

открытый;
перекрытый хвостовиком эксплуатационной колонны;
с фильтром;
перфорированный.

Каждый из них имеет свои особенности функционирования и помогает обеспечить наиболее качественную и безопасную добычу целевого ресурса с помощью разрабатываемой скважины.

Кроме того, важно упомянуть, что нередко создаются многоствольные или многозабойные скважины. Они предназначены для повышения выработки и снижения затрат, что позитивно сказывается на общей эффективности работы скважины нефтяного, водяного или любого другого типа.

Оборудование забоев различных видов

Открытый забой применяется в случаях, когда сам пласт достаточно однороден и не содержит в себе структур глинистого типа, способных спровоцировать обрушение. Также, условием для использования открытого забоя является:

четко обозначенные координаты границ уровня;
прочные типы пород пласта;
устойчивость грунта к обрушениям.

Также, разработка скважины не должна подразумевать разработку или любое иное воздействие на изолированные слои пластов.

При забое открытого вида эксплуатационная колонна опускается вплоть до пласта разработки, после чего фиксируется. В целях повышения надежности проводится укрепление цементом. Вскрытие пласта производится инструментом.

Из-за своих ограничений такой тип используется редко.

Забой с фильтром характерен тем, что обсадная колонна опускается до разрабатываемого пласта. Внутри этого пространства располагается фильтр: обрезанная по размеру труба с отверстиями круглого или щелевидного типа. Они служат для очищения добываемого ресурса от песчаных примесей.

Фильтры различаются по своему виду:

Металлокерамические. Имеют небольшое гидросопротивление, хорошо выполняют функцию очистки. Имеют вид кольца из дроби.
Гравийные. Элементом, осуществляющим фильтрацию, является 5-миллиметровый слой гравия. Сама конструкция подразумевает две перфорированные трубы разного диаметра. В свободном пространстве между ними и расположена гравийная подушка.
Кольцевые. Уровень фильтрации регулируется за счет расстояния между кольцами. Он достигается с помощью специальных лент. Сам фильтр надевается на перфорированную трубу.

Данный вид забоя скважины не пользуется популярностью, особенно в нефтяной разработке.

К наиболее распространенным типам забоев относятся только два вида. Одним из наиболее широко применяемых является забой, который подразумевает перекрытие перфорированным хвостовиком эксплуатационной колонны. Суть в том, что сама колонна опускается до самого дна слоя разработки. После этого вся часть, находящаяся выше пласта добычи, цементируется. Открытая перфорированная часть остается нетронутой и служит фильтром.

Другой, не менее распространенный вид забоя – перфорированный. Он обладает рядом преимуществ перед другими видами:

возможность разработки других продуктивных пластов;
комфортная и эффективная геологическая разведка;
относительная простота создания скважины;

Кроме этого, появляется возможность задействовать разнообразные способы для воздействия на прилегающие к разрабатываемому пласту слои.

Во время непосредственного бурения происходит геофизический анализ, который дает подробную картину всех находящихся на пути следования слоев. Среди них отбираются продуктивные и водоносные пласты и выбираются объекты для эксплуатации.

Зачистка забоя скважины

Забой скважины – что это

Скважины используются в разных сферах. Это конструкция геологической выработки, которая имеет длину большую, чем диаметр. Скважина имеет различные назначения, но независимо от этого, имеет в конструкции одинаковые элементы. Искусственные устройства используются, чтобы добывать воду.

Существуют технические особенности, которые помогают понять устройство забоя в источнике, оборудование для него. Во время бурения оборудование вынимает разные пласты почвы.

Грунт в некоторых случаях требует укрепления, от них следует изолировать ствол источника, либо водоносный слой должен проникнуть внутрь скважины. Для этого важно правильно применять оборудование для забоя скважины.

Особенности конструкции

У конструкции любого типа скважины есть постоянные для всех детали. Скважина состоит из:

1.Устья – начала.

2.Стенок – шахта внутри в форме цилиндра.

3.Ствола – всего тела шахты.

4.Забоя – основание скважины.

Элементы конструкции стандартные. Любая скважина состоит из:

1.направления – начала устья, которое состоит из пород рыхлого типа, легко размываемых. Укрепляют начало с помощью выбуривания источника с большим диаметром, доходя до пластов с прочными породами. Отверстие сверху закрывают с помощью трубы, подходящего размера, зазор между шахтным телом и трубой заливается цементным раствором, либо смесью из гравия.

2.кондуктора – участка, на который приходится функциональная нагрузка начала скважины. Его укрепляют, устанавливая обсадную трубу. Ее создают скручиванием нескольких трубопрокатов, на их число влияет глубина скважины. Между стенками источника и кондуктором заливают цементную смесь.

3.промежуточной колонны, которая проходит ниже кондуктора. Она служит для того, чтобы перекрывать слабые пласты грунта, также слои почвы продуктивного типа, но, которые не подлежат разработке. Глубина скважины влияет на число колонн. Чтобы изоляция была надежной, надо конструкцию залить цементом.

4.эксплуатационной колонны, которая предназначена для разработок, имеет длину от устья до дна.

5.забоя – конец скважины, с помощью него извлекается вода из водоносных слоев. Строение пласта с водой такое: верхняя граница, нижняя, кровля.

Важным конструктивным элементом скважины считается забой, который обеспечивает устройство такими функциями, как:

1.обеспечивает механическую прочность необходимого слоя.

2.повышает гидравлическую проходимость устройства зона призабойного типа.

3.обеспечивает доступ к другим пластам, которые требуют разработки, но остаются в резерве.

4.разделяет нагрузку на слои, находящиеся рядом, либо зону пласта продуктивного типа.

5.дает возможность проведения дренажа по всему пласту.

Условия разработки бывают разными. Это влияет на конструкцию забойной части:

1.забой открытого типа.

2.забой перфорированного типа.

3.забой с перекрытием хвостовой части колонны эксплуатационного типа.

4.забой, имеющий фильтр.

5.забой перфорированного типа.

Процесс

Открытый тип забоя

Скважина с открытым забоем предполагает конструкцию, в которой эксплуатационный тип колонны достигает водоносный слой. В этом виде ее укрепляют с помощью цемента, или другим способом. Далее необходимый пласт почвы вскрывают с помощью приборов, которые имеют меньший диаметр, а ствол источника оставляют открытым.

Забой открытого типа необходим, когда известно, как проходят слои грунта, его границы. Также, если породы устойчивы, если толщина горизонта небольшая, если пласт однороден, не содержит структур, которые могут обрушиться, когда набухнут от воды. Данную конструкцию нельзя строить, если при разработке нужно прорабатывать пропластки необходимого пласта.

Внимание! Открытый забой имеет высокий уровень гидродинамической эффективности.

К недостаткам относят то, что невозможно разработать конкретные участки горизонта, либо почвы, при этом отдельно влиять на пропластки, потому что может возникнуть обвал при уменьшении давления в самом пласте.

Тип забоя, при котором делают перекрытие с помощью хвостовика колонны

В данном случае опускание происходит до дна разрабатываемого горизонта. При этом тело источника укрепляют с помощью колонны, которая имеет перфорацию, расположенную на уровне нужного пласта. Далее колонну укрепляют с помощью цемента до самого края скважины, а перфорированную зону оставляют свободной.

Данная разновидность забоя показана к применению в таких же условиях, что и открытые забои. Однако труба с перфорацией снижает возможность обрушения слоев почвы, не уменьшая диаметр рабочего ствола.

Тип забоя, который имеет фильтр

В этом случае обсадная колонна располагается от верха водоносного слоя, с последующим закреплением колонны. С помощью колонны опускают внутрь фильтровальное устройство, которое имеет отверстия. Форма и количество отверстий может быть разным. Слой в промежутке между фильтрующим устройством и трубой перекрывают с помощью сальника.

Внимание! К популярным видам фильтров относят кольцевые конструкции, гравийные, из металлокерамики, имеющие отверстия в форме щелей.

С помощью этих типов забоев можно фильтровать воду, либо любую среду от ненужных включений. Конструкция не подразумевает наличия призабойного участка, сложности в оборудовании источника не способствуют частому применению данного типа забоя.

Забой перфорированного типа

Конструкция оборудуется таким образом, что пробуривают отверстие до необходимого уровня, все продуктивные слои обозначаются при бурении. Также намечают будущие разработки. Далее заглубляют обсадную трубу, промежуток между трубой и грунтом заливают цементом до уровня перфорации, который находится на высоте продуктивного слоя. Данный забой предполагает хорошую изоляцию пропластов, можно одновременно разрабатывать несколько пластов, эксплуатационные качества шахты сохраняются длительное время, пока не исчезнет полностью вода.

Чтобы сохранить чистоту жидкости, источник оснащают фильтром. Это возможно при отсутствии в воде примесей цемента и песка.

Выводы

Конструкция забоев может иметь совершенно разную конструкцию, включать скважины с несколькими стволами. Разветвления могут быть в одном продуктивном пласте. Разветвлений может быть от пяти до семи штук, сколько требует разработка. Чтобы создать систему надо иметь забой искусственного типа, который имеет призабойную часть, расположенную ниже уровня, на котором находятся разветвления от главного ствола источника. Забой, который создают искусственно, служит перекрытием ствола. Характеристики пород, глубина залегания нужных слоев, необходимость создания призабойной зоны влияют на особенности конструкции.

Читайте также: