CC BY
59
© С.Б. Бекетов, А.В. Афанасьев, 2005
УДК 622.245+622.279.7
С.Б. Бекетов, А.В. Афанасьев
ЦИРКУЛЯЦИОННЫЙ КЛАПАН ДЛЯ РЕМОНТА И ОСВОЕНИЯ СКВАЖИН
щ ш роведение капитального ремонта
-И. скважин (КРС) в условиях аномально низких пластовых давлений (АНПД) является сложным технологическим мероприятием. С целью повышения эффективности работ и снижения воздействия на продуктивный пласт, работы проводятся с применением облегченных технологических жидкостей, а также пенных систем. Кроме того, используется специальное технологическое оборудование, позволяющее выполнять сложные технологические операции, характерные для КРС в условиях АНПД [1, 2].
Для глушения, промывки и освоения скважин эффективным является использование циркуляционного клапана [3, 4]. Клапан устанавливается в компоновке рабочего инструмента (НКТ, бурильные трубы) в стволе скважины на расчетной глубине. Технический результат, который получен при применении устройства, сводится к следующему:
• повышается надежность работы устройства за счет применения в качестве рабочего тела технологического флюида с одновременным повышением эффективности технологических операций, связанных с промывкой песчаной пробки на забое скважины и недостаточным давлением газа в промысловом коллекторе, которое намного меньше гидростатического;
• возможно прекращение гидравлической связи межтрубного пространства с лифтовой колонной труб при запуске скважины в эксплуатацию;
• возможно многократное проведение процесса промывке песчаной пробки и воздействия на продуктивный пласт при наличии гидродинамической связи внутритрубного и межтрубного пространства.
На рис. 1, а показана в разрезе конструкция циркуляционного клапана в исходном положении.
Парис. 1, б конструкция циркуляционного клапана в положении существования гидродинамической связи полости лифтовой колонны труб через дроссельный канал ступенчатого золотника с межтруб-ным пространством при открытом торцевом клапане в момент удаления жидкости из лифтовой колонны труб и межтрубного пространства на поверхность.
На рис. 1, в конструкция циркуляционного клапана в положении перекрытия гидравлической связи между полостью лифтовой колонны труб и межтрубным пространством после удаления жидкости и прорыва газа через клапан.
Циркуляционный клапан содержит разъемный корпус 1, в ступенчатом осевом канале 2 установлен ступенчатый золотник 3, опирающийся на седло 4 в днище 5 разъемного корпуса 1 и поджатый к нему пружиной 6. Между разъемным корпусом 1 и телом ступенчатого золотника 3 образована кольцевая камера 7, в которой расположен ступенчатый кольцевой поршень 8, жестко связанный со ступенчатым золотником 3. Кольцевая камера 7 гидравлически связана дроссельным каналом 9 с
Схема циркуляционного клапана
осевым каналом ступенчатого золотника 3 и продольными каналами 10 в теле разъемного корпуса 1, в месте сопряжения верхней 11 и нижней 12 частей, с меж-трубным пространством скважины. Верхний торец нижней части 12 разъемного корпуса 1 является седлом для торцевого клапана 13, охватывающего верхнюю часть 11 разъемного корпуса 1. Ход торцевого клапана 13 относительно седла ограничен стопорным кольцом 14.
Ход ступенчатого золотника 3 с кольцевым поршнем 8 внутри кольцевой камеры 7 ограничен торцом 15 верхней части
11 разъемного корпуса 1. В нижней части
12 разъемного корпуса 1 выполнено сужение 16 с уплотнительным кольцом 17, с которым взаимодействует ступенчатый кольцевой поршень 8, с образованием герметичного соединения, при нахождении последнего в крайнем верхнем положении.
Циркуляционный клапан включается в состав лифтовой колонны труб и опускается в скважину ниже статического уровня технологической жидкости, на заданную глубину. Затем осуществляется технологическая операция (к примеру, промывка глинисто-песчаной пробки или вызов притока флюидов из пласта). В качестве рабочего агента в скважинах с аномально низким пластовым давлением, обычно применяются двух- и трехфазные пены.
В начале технической операции в лифтовую колонну труб осуществляют подачу газа из шлейфа. Это приводит к вытеснению рабочего агента через дроссельный канал 9 и продольные пазы 10, с открытием торцового клапана 13 - в межтрубное пространство скважины.
Диаметр дроссельного канала 9 подобран исходя из свободного пропуска через него рабочего агента под расчетным перепадом давления, при превышении которого происходит отрыв ступенчатого золотника 3 вместе с кольцевым поршнем 8 от седла 4 и перемещение его вверх до контакта кольцевого поршня 8 с торцом 15 верхней части 11 разъемного корпуса 1 и
герметизации кольцевого поршня 8 с торцом 15 верхней части 11 разъемного корпуса 1 и герметизации кольцевой камеры от межтрубного пространства.
Увеличение перепада давления на дроссельном канале 9 происходит при удалении рабочей жидкости из межтрубного пространства и свободному прорыву газа. Тем самым прекращается гидравлическая связь полости лифтовой колонны труб с межтрубным пространством скважины.
Избыточное давление воспринимается всей площадью ступенчатого кольцевого поршня 8 и ступенчатого золотника 3, поскольку он имеет снизу больший диаметр, чем сверху, что способствует изоляции межтрубного пространства от полости лифтовой колонны труб и подаче рабочего агента к башмаку, с осуществлением гидродинамического воздействия на песчаную пробку и выносом механических частиц на поверхность.
После осуществления технологической операции по промывке песчаной пробки пеной, прекращают ее генерацию и подачу на забой скважины, что приводит к выравниванию давления в лифтовой колонне труб и межтрубном пространстве. Усилием предварительно сжатой пружины 6 ступенчатый золотник 3 совместно со ступенчатым кольцевым поршнем 8 перемещается вниз в разъемном корпусе 1 до посадки на седло 4, что приводит к образованию гидравлической связи полости лифтовой колонны труб с кольцевой камерой 7.
В таком положении после освоения ведется эксплуатация газовой скважины. Торцевой клапан 13 избыточным давлением газа в затрубном пространстве поджимается к седлу на торце нижней части 12 разъемного корпуса 1, что исключает поступление газа через циркуляционный клапана в лифтовую колонну труб при его добыче.
В случае необходимости осуществить повторную обработку призабойной зоны, с последующим переходом на режим до-
бычи, циркуляционный клапан может быть включен в работу без дополнительных технологических приемов.
Устройство успешно применяется при проведении КРС на Пунгинском ПХГ
1. Капитальный ремонт скважин в условиях АНПД / Шамшин В.И., Бекетов С.Б., Афанасьев А.В. и др. / М.: Газовая промышленность, № 4. 2001. С. 44-45.
2. Бекетов С.Б. Удаление песчано-глинистых пробок из скважин с применением пенных систем и воздействие на пласт в условиях аномально низких пластовых давлений. / Горный информационно-аналитический бюллетень, № 8. 2003. -М.: Изд-во МГГУ. С. 17-22.
(ОАО «Газпром»), где коэффициент аномальности пластового давления варьируется в пределах 0,34-0,37.
--------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
3. Бекетов С.Б., Косяк А.Ю., Димитриади Ю.К. Способ восстановления циркуляции пены при проведении ремонтных работ и освоении скважин в условиях аномально низких пластовых давлений / Горный информационноаналитический бюллетень, № 2. 2004. - М.: Изд-во МГГУ. С. 24-28.
4. Циркуляционный клапан / С.Б. Бекетов, В.А. Машков, А.В. Афанасьев и др. / Патент РФ на изобретение №2211915. Приоритет от 16.10.2001 г.
— Коротко об авторах
Бекетов С.Б. - кандидат технических наук, первый заместитель начальника НТЦ ООО «Кубань-газпром», г. Краснодар.
Афанасьев А.В. - главный геолог ООО «Тюментрансгаз», г. Югорск ХМАО Тюменской обл.
------------------------------------- ДИССЕРТАЦИИ
ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ
Автор Название работы Специальность Ученая степень
ТЮРИН Виктор Анатольевич Обоснование методов повышения качества добываемых флюоритовых руд с учетом сложности горно-геологических условий 25.00.16 к.т.н.
ШАЙМЯРДЯНОВ Илдар Касымович Математическое моделирование параметров крепей подготовительных и нарезных выработок для сложных горно-геологических условий 05.13.18 к.т.н.
