CC BY
113
© С.Б. Бекетов, А.Ю. Косяк, 2003
YAK 661.185
С.Б. Бекетов, А.Ю. Косяк
ОСОБЕННОСТИ ПРОМЫВКИ СКВАЖИН ПЕННЫМИ СИСТЕМАМИ С ПРИМЕНЕНИЕМ КОЛОННЫ ГИБКИХ ТР"Б
Применение колонны гибких труб (КГТ) для удаления из скважин песчано-глинистых пробок, пропанта (выпадающего на забой после гидроразрыва пласта) является одним из перспективных направлений развития подземного и капитального ремонта скважин на газовых и нефтяных месторождениях.
Использование пенных систем при промывке скважин КГТ обусловлено следующими преимуществами:
• - сохраняются коллекторские свойства призабойной зоны продуктивного пласта (ПЗП) вследствие попадания в пласт технологических жидкостей;
• - применение пены позволяет оперативно регулировать забойное давление, переходя от репрессии на пласт к депрессии;
• - улучшается очистка ствола скважины от выбуренных частиц;
• - снижение дифференциального давления в системе скважина-пласт позволяет значительно повысить механическую скорость размыва пробок;
• - уменьшается период подготовительных и заключительных операций при монтаже и демонтаже технологического оборудования;
• - сокращается время проведения ремонтных работ;
• - уменьшается расход химреагентов для приготовления технологических жидкостей;
• - снижается стоимость ремонтных работ в целом.
Однако следует отметить, промывка скважин с применением КГТ отличается повышенной сложностью. Использование в качестве циркулирующего агента в скважине пенных систем еще более повышает сложность работ:
• - возможно самопроизвольное скручивание КГТ в скважине;
• - циркуляция пены обуславливает повышенные гидравлические сопротивления в КГТ и затруб-ном пространстве, основная часть гидродинамических потерь приходится на колонну гибких труб, гидравлическое сопротивление кольцевого пространства примерно на порядок меньше этих потерь;
• - изменения забойного давления происходит в течение нескольких минут, что накладывает повышенные требования на стабильность работы техно-логического оборудования;
• - при промывке нефтяных скважин в условиях депрессии на пласт происходит изменение рео-
логических свойств ПОЖ вследствие добавления нефти из пласта в состав жидкости, пенообразующие свойства жидкости ухудшаются, что необходимо учитывать при проведении работ.
На рис. 1 представлена расчетная схема промывки скважины пеной с применением колонны гибких труб.
Качество и безопасность работ КРС с использованием пенных систем и КГТ обеспечивается при выполнении ряда условий.
1. Поддержания заданного перепада давления в системе «скважина-пласт»;
P б = kP
заб пл
где Рзаб - забойное давление при циркуляции пены,
Па; к - коэффициент, учитывающий допустимое изменение забойного давления по отношению пластовому, ед; Рш - пластовое давление, Па;
2. Недопущение преждевременного выхода из строя колонны гибких труб из-за превышения допустимых давлений нагнетания пены в КГТ:
P < Ро )
н ооп '
где Рн - давление нагнетания пены в скважину (давление на стояке), Па; Рдоп - допустимое давление,
определенное технической характеристикой КГТ, Па.
3. Скорость восходящего потока пены в скважине рассчитывается из условия обеспечения выноса шлама с забоя скважины с промывкой водным раствором ПАВ, в конкретных геолого-технических условиях (в связи с возможными перебоями в работе наземного оборудования, обуславливающими снижение степени аэрации пены, вплоть до полного замещения пены на пенообразующую жидкость). Минимальная скорость восходящего потока пены будет в фильтровой зоне скважины L-ф (рисунок), что объясняется максимальной площадью кольцевого пространства между КГТ и эксплуатационной колонной. Расчет производится по формуле:
Q~min * 0,785Fsmin(D2еэк - D2нкгт) где Qxmln - минимально необходимый расход жидкости, м3/с; V mln - минимально необходимая скорость восходящего потока, м/с (V > 0,1 X 10-3 ^ 0,11 м/с
' в min
при размере вымываемых частиц пробки размером 0,1 X 10-1 ^ 1,2 мм [1]; Vsmln * 0,3 м/с при промывке пропанта); De3K - внутренний диаметр эксплуатационной колонны, м; DhKIY - наружный диаметр КГТ, м.
4. Степень аэрации пены должна обеспечивать заданную величину гидростатического давления
Ргп на глубине верхних перфорационных отверстий.
Для расчетов забойного давления при циркуля-ции пены и давления нагнетания пены в КГТ нами
Расчетная схема промывки скважины пеной с применением колонны гибких труб: Н - глубина скважины; ¿НКТ - глубина спуска НКТ; ¿ф - длина фильтровой части колонны; й„кп- внутренний диаметр колонны гибких труб; йнкгТ- наружный диаметр колонны гибких труб; йНКТ - внутренний диаметр НКТ; ОвЭК - внутренний диаметр эксплуатационной колонны
используется выражение, полученное после несложных преобразований и интегрирования известного уравнения течения двухфазной смеси [2]:
^ = [РРг + (1 - (Р)РЖ ] & + ах
Я
+ 20 ^РРгУ 2 + (1 -Р)РУ ж]
где Р(х) - абсолютное давление в точке X , Па; X -осевая координата, м; р - часть площади проходного
сечения, занимаемая газом, м2; Рг - плотность газа, кг/м3; Рж - плотность ПОЖ, кг/м3; д- ускорение свободного падения, м/с2; Я - коэффициент гидравлических сопротивлений; й - эквивалентный
диаметр канала течения, м2; Vг - скорость газа,
м/с; Vж - скорость ПОЖ, м/с.
Доля проходного сечения р, занимаемого газом, переменная по всей длине колонны и зависит от многочисленных факторов: расхода газа и ПОЖ, поверхностного натяжения, плотности и вязкости жидкой фазы, давления и размеров канала течения.
Вычисление искомых давлений может быть выполнено с помощью программного обеспечения “Office - Excel”.
Выполненные расчеты позволяют количественно оценить изменения забойного давления и давления нагнетания при промывке скважины пеной в зависимости от расхода ПОЖ и степени аэрации пены. Полученные результаты являются базой для выбора рационального сочетания расхода ПОЖ и степени аэрации, обеспечивающего выполнение требуемых условий проведения работ, что способствует повышению эффективности КРС.
На рис. 2 представлена технологическая схема проведения работ. Для промывки скважин используется установка с гибкими трубами (10). На фонтанной арматуре (8) устанавливается герметизатор и установка превенторная (9). Первоначально КГТ (7), оборудованная насадкой, спускается на 20 м выше уровня пробки в скважине. При открытом на емкость (15) затрубном пространстве (линия 12), производится закачка в гибкие трубы двухфазной пены с расчетной степенью аэрации. Пена, выходя из насадки КГТ, попадает в зону пониженного давления, аэрирует скважинную жидкость и создаПт в НКТ (6) газожидкостную быстро расширяющуюся (за счПт энергии сжатого газа) пачку, выталкивающую жидкость выше насадки КГТ из скважины. Вытесняемая из скважины пеной технологическая жидкость собирается в емкость (15). Приготовление пены производится в газожидкостном эжекторе (14). ПОЖ подается в эжектор насосным агрегатом (17) из емкости (19), подача азота в эжектор обеспечивается модернизированным компрессором СД-9/101 (18). В КГТ пена прокачивается по нагнетательной линии (11)
При получении стабильной циркуляции пены подача ПОЖ из емкости (19) прекращается, КГТ допускается ниже по стволу до кровли песчаной пробки и выполняется непосредственно промывка пробки в скважине. Выходящая из скважины пена после разрушения и очистки от выбуренных частиц в блоке (16) вновь подается в эжектор агрегатом (17), чем достигается использования одного объема ПОЖ при выполнении всей технологической операции.
Регулировка давления на забой осуществляется штуцированием потока пены, выходящего из затруб-ного пространства по линии (12).
Как показывает опыт проведения работ, присутствие большого количества выбуренных частиц в пене, поднимающейся по кольцевому пространству КГТ-НКТ может привести к повышению гидростатического давления на забой (в основном за счет увеличения удельного веса столба пены в кольцевом пространстве). Увеличение давления на забой обычно отражается на увеличении давления нагнетания пены в КГТ. При интенсивном допуске КГТ в процессе промывки скважины тяжелыми пенами (сте-
пень аэрации менее 15) вскрывших высокопроницаемые пласты (более 1 мкм2) с коэффициентами аномальности пластового давления 0,5 и менее, возможно значительное насыщение восходящего потока пены выбуренными частицами породы (более 50 кг/м3), что приводит к возникновение эффекта гидрозатвора. При этом расход восходящего потока снижается, а часть закачиваемой пены поглощается пластом. При этом концентрация выбуренной породы в потоке пены будет увеличиваться, что еще больше способствует росту забойного давления и, как следствие, увеличению интенсивности поглощения пены пластом. Такой процесс приводит к полной потере циркуляции и прихвату КГТ.
Предохранительными мерами против гидрозатвора являются: снижение скорости спуска КГТ до 3 - 5 м/мин; непрерывный контроль за расходом восходящего потока и давлением нагнетания пены в КГТ; уменьшение давления в затрубном пространстве (что практически сразу приводит к снижению забойного давления); остановки допуска КГТ и промывка над кровлей пробки до полного вымыва за-трубной порции пены; кроме того, необходимо периодически через каждые 30 м углубления проверять усилие, необходимое для подъема КГТ.
Подводя итог некоторым особенностям промывки скважин пенными системами с применением колонны гибких труб, следует сделать ряд выводов:
- использование пенных систем при промывке скважин КГТ обусловлено преимуществами, основными из которых являются: сохранение коллекторских свойств ПЗП; улучшение очистки ствола скважины от выбуренных частиц; снижение стоимости ремонтных работ в целом;
- применение в качестве циркулирующего агента в скважине пены повышает сложность работ: возможна самопроизвольная деформация КГТ в скважине; изменение технологических параметров работы наземного оборудования приводит к резким изменениям забойного и устьевого давления в скважине; при промывке нефтяных скважин в условиях депрессии на пласт добавление нефти из пласта в состав ПОЖ ухудшает пенообразующие свойства жидкости, что требует внесения корректировок в технологию работ;
- с целью предотвращения прихвата КГТ необходимы превентивные меры, основными из которых являются: ограничение скорости допуска КГТ в процессе промывки; контроль за расходом исходящего потока; проверка усилия, требуемого для подъема труб.
------------ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Сулейманов А.Б., Карапетов К.А., Яшин А.С. Практические расчеты при текущем и капитальном ремонте скважин / - М.: Недра. 1984. - С. 224.
2. Маковей Н Гидравлика бурения. / Пер. с румынского. - М.: Недра. 1986. - С. 536.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ
Бекетов Сергей Борисович - кандидат технических наук, главный геолог ООО "Кавказтрансгаз". Косяк Анатолий Юрьевич — соискатель СевКавГТУ., генеральный директор ЗАО СП «МеКаМинефть»
Файл:
Каталог:
Шаблон:
Заголовок:
НКТ
Содержание:
Автор:
Ключевые слова: Заметки:
Дата создания:
Число сохранений: Дата сохранения: Сохранил:
Полное время правки: Дата печати:
При последней печати страниц: слов: знаков:
БЕКЕТОВ
G:\По работе в универе\2003г\Папки 2003\GIAB12~03 C:\Users\Таня\AppData\Roaming\Microsoft\Шаблоны\Normal.dotm ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГЛУБИНЫ УСТАНОВКИ КЛАПАНА НА КОЛОННЕ
345
06.10.2003 14:10:00 8
08.10.2003 12:27:00 Гитис Л.Х.
20 мин.
09.11.2008 18:41:00
3
1 648 (прибл.)
9 400 (прибл.)
