Опробование пластов

ОПРОБОВАНИЕ ПЛАСТОВ (а. testing of producing horizon, seam testing; н. Forderhorizonttest; ф. essai des horizons productifs, test des niveaux productids; и. invegastion de propiedades de niveles productivos, estudio de propiedades de niveles productivos, estudio de propiedades de niveles productivos, estudio de caracteristicas de niveles productivos) — определение границ продуктивного интервала нефтегазоносного пласта, его нефтегазонасыщенности, а также величин пластового давления и температуры; проводится главным образом в процессе бурения разведочных скважин на нефть и газ до спуска обсадной колонны.

Опробование пластов осуществляется посредством отбора пластового флюида каротажным опробователем, опускаемым в скважину на кабеле-канате, или опробователем, сбрасываемым в бурильные трубы. Первый опускают в скважину на глубину залегания пласта и по сигналу с поверхности пакерующий элемент специальным выдвижным механизмом прижимается к стенке скважины (рис. 1).

После открытия клапана возникает переток жидкости (газа) из призабойной зоны пласта в ёмкость пробоотборника (в котором предварительно создаётся давление меньше пластового). После заполнения пробоотборника опробователь поднимают на поверхность и производят анализ полученной пробы. Наличие электрической связи с поверхностью позволяет контролировать процесс опробования пластов, а также передавать измеряемые параметры (давление, температуру и др.) на наземную аппаратуру. Применение кабеля-каната обеспечивает большие скорости спуска и подъёма инструмента. В CCCP применяются каротажные опробователи пластов типа ОПК и ОПТ, последние (термостойкие) предназначаются для глубоких скважин (до 7000 м); за рубежом — опробователи пластов американской фирмы "Schlumberger". Однако каротажные опробователи позволяют отбирать не более 6-8 л пластового флюида. Кроме того, перед их использованием бурение скважины прекращают, а бурильный инструмент поднимают на поверхность.

Опробование пластов без подъёма бурильного инструмента на поверхность производится при помощи опробователей, пробоотборник которых сбрасывают в бурильные трубы. В этом случае при спуске бурильного инструмента в скважину над долотом устанавливают гидравлический пакер и вскрытие пласта производят, как при бурении. После этого в бурильную колонну сбрасывают пробоотборник, который перекрывает внутреннее отверстие пакера под действием избыточного давления, создаваемого внутри бурильных труб. Происходит перекрытие затрубного пространства скважины, а затем открытие клапана пробоотборника (рис. 2).

Жидкость (газ) из пласта через отверстие долота поступает в пробоотборник. Глубинные регистрирующие манометры записывают изменения давления в процессе притока. После заполнения пробоотборник поднимают на поверхность лебёдкой при помощи металлического троса и овершота. За один рейс обеспечивается отбор 50-120 л пластовой жидкости (газа). Этот вид опробования пласта позволяет осуществлять следующие технологические операции: вскрытие и опробование пласта (в т.ч. многократные опробования пласта) без углубления ствола скважины; вскрытие и опробование пласта, дальнейшее углубление ствола скважины, опробование вновь вскрытого пласта (до 5 опробований вскрываемых пластов без подъёма бурильного инструмента на поверхность). В CCCP применяются опробователи пластов типа ОПБ; за рубежом – так называемый съёмный испытатель пластов американской фирмы "Lynes", позволяющий также проводить гидродинамические исследования пласта. По результатам опробования пласта делают предварительную оценку продуктивности пласта.

Наряду с опробованием пласта в процессе бурения скважин проводятся также испытания пластов (в основном до спуска обсадной колонны, исключением являются случаи испытаний в обсаженных скважинах, пробуренных в неустойчивых горных породах, или доразведки выше расположенного пласта, не испытанного в процессе бурения), которые осуществляются с помощью испытателей пластов, спускаемых в скважину на бурильных или насосно-компрессорных трубах. По результатам испытания пластов (ИП) определяют проницаемость горных пород в призабойной и удалённой от скважины зонах пласта, коэффициент гидропроводности и пьезопроводности, пластовые давление и температуру, расчётный коэффициент продуктивности пласта и др. В процессе ИП возбуждают приток жидкости (газа) из призабойной зоны в скважину, осуществляют отбор пластового флюида и производят гидродинамические исследования пласта. Различают ИП, проводимые с опорой испытателей пластов на забой скважины (в случае расположения пласта не выше 50 м от забоя), на стенку скважины, а также ИП без опоры испытательного инструмента. В первом случае испытываемый интервал изолируют сверху пакером (приток флюида происходит из всего вскрытого интервала через подпакерное пространство скважины), при нескольких вскрытых пластах, а также в других случаях испытываемый пласт изолируют двумя пакерами (снизу и сверху) — поинтервальное испытание пластов.

Испытатель пластов (рис. 3) спускают в скважину на незаполненных или частично заполненных жидкостью трубах (что даёт возможность отбора значительных объёмов пластового флюида, вплоть до пробной эксплуатации скважин), создают осевое усилие на пакер, который перекрывает затрубное пространство скважины.

После этого перемещением бурильных труб вниз и вверх открывают и закрывают клапан испытателя. Цикл испытания состоит из периода притока (при открытом клапане) и периода восстановления давления (при закрытом клапане). Наиболее распространено двухцикловое испытание пластов (применяют также многоцикловое испытание). После завершения испытания клапан испытателя закрывается, давление в скважине выравнивается и бурильную колонну вместе с испытателем пластов поднимают на поверхность. Установленные в последнем регистрирующие манометры записывают диаграммы изменения давления в течение испытания. В CCCP применяются испытатели пластов марки КИИ (комплект испытательного инструмента) и многоцикловые испытатели пластов марки МИГ (многоцикловый испытатель гидравлический); за рубежом — испытатели американских фирм "Jonston", "Наiliberton" и "Lynes".