Методы освоения нефтяных скважин

Для точной установки перфоратора против нужного интервала применяют в колонне НКТ муфту-репер. Это короткий (0,5-0,7 м) патрубок с утолщенными: стенками (15-20 мм), который устанавливают выше перфоратора на расстоянии одной или двух труб. После спуска колонны НКТ в нее опускают на кабеле малогабаритный геофизический индикатор, реагирующий на утолщение металла. Получая таким образом отметку муфты-репера, определяют положение перфоратора но отношению к разрезу продуктивного пласта. Однако при этом необходимо учитывать дополнительное удлинение НКТ при создании в них давления. Это удлинение, пропорциональное нагрузке, определяется формулой Гука

(IV.30)

где ру - давление на устье скважины; F--площадь сечения НКТ; L -длина НКТ: Е - модуль Юнга, Па (обычно - площадь сечения металла труб, м2; z - коэффициент, учитывающий трение труб о стенки обсадной колонны (принимают 1,5-2).

Эти дополнительные удлинения могут быть значительными и достигать 1 м.

При гидропескоструйной перфорации применяется то же оборудование, как и при гидроразрыве пласта.

Устье скважины оборудуется стандартной арматурой типа 1АУ-700, рассчитанной на рабочее: давление 70,0 МПа. Для прокачки песчано-жидкостной смеси используются насосные агрегаты, смонтированные на платформе тяжелых грузовых автомобилей 2АН-500* или 4АН-700, развивающие максимальные давления соответственно 50 и 70 МПа. При меньших давлениях используют цементировочные агрегаты, предназначенные для цементировочных работ при бурении. Число агрегатов п определяется как частное от деления общей необходимой гидравлической мощности на гидравлическую мощность одного агрегата, причем для запаса берется еще один насосный агрегат,

(IV.31)

где Q - расчетный суммарный расход жидкости; ру - давление на устье скважины;- подача одного агрегата на расчетном режиме;-давление, развиваемое агрегатом; -коэффициент, учитывающий техническое состояние насосных агрегатов и их износ г] = 0,75-1.

Агрегат 4АН-700 снабжен дизелем мощностью 588 кВт при АШ0 об/мин трехплунжерным насосом 4Р-700 с диаметрами плунжеров 100 или 120 мм. Ход плунжера 200 мм. Коробка передачи имеет четыре скорости.

Характеристика агрегата приведена в табл. IV. 1.

Песчано-жидкостная смесь готовится в пескосмесительном агрегате (2ПА; ЗПА и др.), который представляет собой бункер для песка емкостью 10 м3 с коническим дном. В нижней части бункера здоль продольной оси установлен шнек. Скорость вращения шнека ступенчато изменяется от 13,5 до 267 об/мин. В соответствии с этим подача песка изменяется от 3,4 до 676 кг/мин. Кроме того, агрегат снабжен насосом 4НП (насос песковый) низкого давления для перекачки песчано-жидкостной смеси. Бункер со всем оборудованием смонтирован на шасси тяжелого автомобиля.

Специальные рабочие жидкости завозят на скважину автоцистернами или приготавливают в небольших (10-15 м3) емкостях, установленных на салазках. В обвязку поверхностного оборудования монтируют фильтры высокого давления - шла-моуловители, предупреждающие закупорку насадок крупными частицами породы. Песчано-жидкостная смесь готовится тремя способами:

с повторным использованием песка и жидкости (закольцованная схема);

со сбросом отработанного песка с повторным использованием жидкости;

со сбросом жидкости и песка.

Наиболее экономична закольцованная схема, так как при этом расходы жидкости и песка минимальные. Кроме того, при использовании специальных жидкостей (нефть, раствор кислоты, глинистый раствор и др.) не загрязняется территория. Для сравнения можно привести фактические данные, полученные на Узеньском месторождении. При работе по кольцевой схеме израсходовано 20 м3 воды и 4,1 т песка, а при работе со сбросом воды и песка потребовалось 275 м3 воды и 14 т песка.

Схема предусматривает также необходимые операции по промывке скважины как через колонну НКТ, так и через кольцевое пространство. Обязательным элементом схемы обвязки является установка обратных клапанов на выкидных линиях агрегатов и лубрикатора или байпаса для ввода шаров-клапанов пескоструйного аппарата.

В качестве рабочей используют различные жидкости, исходя из условия ее относительной дешевизны, предотвращения ухудшения коллекторских свойств пласта и открытого фонтанирования. Состав жидкости устанавливают в лабораториях. Для целей ГПП используют воду, 5-6%-ный раствор ингибирован-ной соляной кислоты, дегазированную нефть, пластовую сточную или соленую воду с ПАВами, промывочный раствор. В случае если плотность рабочей жидкости не обеспечивает глушение скважины, добавляют утяжелители: мел, бентонит и др.

Объем рабочей жидкости принимается разньш 1,3-1,5 объема скважины при работе по замкнутому циклу. При работе со сбросом объем жидкости определяют из простого соотношения где-принятый расход жидкости через одну насадку; числоодновременно действующих насадок; - продолжительность перфорации одного интервала (15-20 мин); -число перфорационных интервалов. Количество песка принимается из расчета 50-100 кг песка на 1 м5 жидкости.

Процесс ГПП связан с работой насосных агрегатов, развивающих высокие давления, и в некоторых случаях с применением горячих жидкостей. Поэтому проведение этих работ регламентируется особыми правилами по охране труда и пожарной безопасности, несоблюдение которых может привести к очень тяжелым последствиям. Перед началом работ обязательна опрессовка всех коммуникаций на давление, в 1,5 раза превышающее рабочее. ГПП осуществляют, начиная с нижних интервалов.

Пескоструйная перфорация в отличие от кумулятивной или пулевой перфорации позволяет получить каналы с чистой поверхностью и сохранить проницаемость на обнаженной поверхности пласта.

Громоздкость операции, задалживание мощных технических средств и большого числа обслуживающего персонала определяют довольно высокую стоимость этого способа перфорации и сдерживают ее широкое применение по сравнению с кумулятивной перфорацией.

МЕТОДЫ ОСВОЕНИЯ НЕФТЯНЫХ СКВАЖИН

Освоение скважины - комплекс технологических операций по вызову притока и обеспечению ее продуктивности, соответствующей локальным возможностям пласта. После проводки скважины, вскрытия пласта и перфорации обсадной колонны, которую иногда называют вторичным вскрытием пласта, призабойная зона и особенно поверхность вскрытого пласта бывают загрязнены тонкой глинистой взвесью или глинистой коркой. Кроме того, воздействие на породу ударных волн широкого диапазона частот при перфорации вызывает иногда необратимые физико-химические процессы в пограничных слоях тонкодисперсной пористой среды, размеры пор которой соизмеримы с размерами этих пограничных слоев с аномальными свойствами. В результате образуется зона с пониженной проницаемостью или с полным ее отсутствием.

Цель освоения - восстановление естественной проницаемости коллектора на всем протяжении вплоть до обнаженной поверхности пласта перфорационных каналов и получения продукции скважины, соответствующей ее потенциальным возможностям. Все операции по вызову притока и освоению скважины сводятся к созданию на ее забое депрессии, т. е. давления ниже пластового. Причем в устойчивых коллекторах эта депрессия должна быть достаточно большой и достигаться быстро, в рыхлых коллекторах, наоборот, небольшой и плавной.

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ПРИТОКА НЕФТИ

Задача 65.

Для проведения гидропескоструйной перфорации в скважине диаметром D = 15 см и глубиной Н = 1500 м требуется определить расход рабочей жидкости, общее количество необходимых жидкости, песка и насосных агрегатов, максимальную глубину проникновения струи в пласт, гидравлические потери напора, давление жидкости на выходе из насадок, предельно безопасную длину подвески насосно-компрессорных труб и удлинение этих труб.

1. Расход жидкости (воды) определится из формулы [38]

откуда находим

где п = 4 - количество насадок диаметром 4,5 мм;- коэффициент скорости, который можно принять равным коэффициенту расхода 0,82 (для коноидальной насадки); - сечение отверстия насадки в - перепад давления в насадке (принимаем- ускорение силы тяжести;- удельный вес смеси воды с песком, который равен

В последней формуле- удельный вес песка;

YB = 1 Г/см3 - удельный вес воды; С - объемная концентрация песка, которая равна

ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПРИЗАБОЙНУЮ ЗОНУ СКВАЖИН

Здесь - весовая концентрация песка.

Найдем значение

Определяем расход жидкости:

2.Найдем общее количество жидкости, песка и насосных агрега тов, необходимых для проведения перфорации [38].

Необходимое количество жидкости устанавливается из расчета двух объемов скважины (один объем для транспортировка песка на -забой скважины и один объем для промывки по окончании процесса) плюс 0,3 объема на потерю фильтрации в пласт.

Таким образом,

где объем скважины

Необходимоеколичество кварцевого песка

Насосных агрегатов 2АН-500 должно быть два, из них один рабочий, который обеспечивает необходимый расход жидкости (9,9 л/сек), а второй - запасной.

3. Максимальная глубина проникновения струи в пласт [38] определяется из формулы

гдеотношение длины начального участка струи с постоянной скоростью к диаметру насадки (принимаем к = 22); и имеют указанные выше значения;- отношение средней скорости струи в любом поперечном сечении основного участка струи к скорости на ее оси в том же сечении; - диаметр отверстия насадки в м; -сила сцепления породы; В - коэффициент, зависящий от угламежду плоскостями, ограничивающими разрушенное пространство (при {$ = 120° В = = 0,675).

4. Гидравлические потери напора [38] при гидропескоструйной [Перфорации будут равны

где -потери напора в трубах и am; -потери напора it кольцевом пространстве в am; - потери напора в насадках и am; -потери напора в полости, образованной абразивной струей, в am.

Определяем значения составляющих общей потери напора. Потери напора в трубах

где -коэффициент тренияпри движении воды в 6,2-см трубах (см. табл. 75); -расход жидкости; Н = 1500 м - глубина спуска труб; -внутренний диаметр насосно-компрессорных труб.

Па ходи \г

Потери напора в кольцевом пространстве

где - коэффициент трения при движении воды в кольцевом пространстве; или -внутренний диаметр эксплуатационной колонны; -наружный диаметр насосно-компрессорных труб; g = - ускорение силы тяжести.

Для определеннанайдем число Рейнольдса по Минцу и Шуберту:

где-скорость движения жидкостной смеси в кольцевом сечении междуколоннами труб, которая будет равна

- средний диаметр зерен песка; т - условная пористость твердой фазы в трубах, которая находится из выражения

Величина- вязкость песчано-жидкостной смеси в пуазах или в которая определяется по формуле

ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПРИЗАБОЙНУЮ ЗОНУ СКВАЖИН159

где С - объемная концентрация песка е - основание натуральных логарифмов;

Определяем значение

Режим турбулентный:

Потеринапора в насадкахнаян приняты равными 200 am при расходе жидкости Они могут быть определены из примененной выше формулы расхода, решенной относительно &Ра:

Потери напора в полости образованной абразивной струей, по опытным данным изменяются в пределах 20-50 am. Принимаем среднее значение

Общие гидравлические потери напора составят

5. Давление жидкости с песком на выходе из насадок [52] будет

где-давление на устье скважины при работе насосного агрегата 2АН-500 на V скорости (расход 9,5 л /сек), равное 222 am [8];

6.Предельно безопасная длина подвески 7,3-с.и труб при цир куляции жидкости определяется по формуле [52]

где - страгивающая нагрузка для резьбового соединения гладких насосно-компрессорных труб из стали 36Г2С; - коэффициент запаса прочности; -площадь проходного сечения 6,2-см труб; -вес » жидкости

труб с муфтами; - площадь поперечного сечения тела трубы, равная 0,117 дм*).

Максимально возможная длина спуска тех же труб при отсутствии циркуляции жидкости (в случае ее полного поглощения)

гдетруб с муфтами без учета потери веса в жидкости, так как в затрубном пространстве жидкость отсутствует;

7. Определим удлинение насосно-компрессорных труб под действием общей нагрузки [38].

По закону Гука удлинение труб

где - общая нагрузка на трубы в кГ;-длина колонны труб; -модуль упругости; -площадь поперечного сечения тела 7,3-см трубы. При циркуляции жидкости будет равно

где-вес в жидкости 1 м 7,3-с.»« труб с муфтами, равный 8,2 кг; нагрузка от собственного веса труб с муфтами; - поперечное сечение 7,3-см труб по наружному диаметру;- площадь проходного сечения 7,3-ел труб. При отсутствии циркуляции жидкости будет

ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ПРИЗАБОИНУЮ ЗОНУ СКВАЖИН

Удлинение труб при циркуляции жидкости

Удлинение труб при отсутствии циркуляции жидкости

ОБРАБОТКА ЗАБОЯ СКВАЖИН СОЛЯНОЙ КИСЛОТОЙ

Задача 66.

Произвести в условиях Башнефти солянокислотную обработку скважины, имеющей следующую характеристику: глубина Н = =- 1420 м; вскрытая эффективная мощность карбонатного пласта h = 20 м; проницаемость пород хорошая (500 мд); пластовое давление низкое (7 am); ниже вскрытого пласта имеется зумпф глубиной 10 м; диаметр скважины (по долоту) Z>CBB ¦¦--= 0,194 м; диаметр насосно-компрессорных труб d - 0,05 м.

Требуется определить необходимое количество химикатов и составить план обработки скважины соляной кислотой.

Для заданных условий принимаем концентрацию кислоты 10%.

При средней норме расхода этой кислоты 1,2 .н3 на 1 .и интервала обработки общий объем 10%-ной соляной кислоты составит

Количество необходимых для приготовления солянокислотного раствора концентрированной 27,5%-ной кислоты и воды можно найти из табл. 43.

Расчет количества химикатов и воды. По табл. 43 на приготовление 10 м3 10%-ной соляной кислоты требуется 3890 кг 27,5%-ной НС1 и 6,6 ж3 воды, а на 24 л3 кислоты 10%-ной концентрации необходимо концентрированной НС1

и воды

Количество концентрированной товарной соляной кислоты для 10%-ного соляно-кислотного раствора может быть также найдено по формуле, где А и 5 - числовые коэффициенты, равные 214 для 10%-ной концентрации кислоты- концентрация соляно-кислотного раствора;- концентрация товарной кислоты; - объем кислотного раствора.

Размещено на Allbest.ru