Подземный ремонт нефтяных и газовых скважин

                 

                                      Рис. 10 Скребки постоянного сечения.         

 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис.11 Турбоскребок конструкции Т. В.  Шалвача.

1 - корпус; 2 – турбина-скребок; 3 - центрирующие планки. 

       Принцип действия этого скребка состоит  в том, что под действием восходящего  потока нефти и газа вращается  турбинка, свободно сидящая на оси, и при движении скребка вниз и  вверх парафин ею снимается со стенок труб; стружки парафина выносятся  восходящим потоком нефти. Очистку  труб от парафина скребками выполняют  следующим образом. Установив в  лубрикаторе приготовленные для  спуска скребки с грузом, оператор, не останавливая эксплуатации скважины, открывает буферную задвижку и при  помощи лебедки спускает скребки на необходимую глубину. Диаметр груза должен быть минимальным, чтобы струя жидкости свободно проходила мимо него. Скребки спускают на глубину, где начинается отложение парафина, и затем поднимают вверх. При движении вверх и вниз скребки соскабливают парафин с поверхности труб, и последний восходящим потоком жидкости выносится на поверхность.

       3) На составляющие АСПО (асфальтосмолопарафиновых образований) оказывают растворяющее воздействие различные химические реагенты-растворители. На этом и основан химический метод удаления АСПО из ПЗП.

       Например, известен реагент, включающий углеводородный растворитель, а также ПАВ типа ОП-7, ОП-10. Недостатком состава является низкий эффект АСПО, который составляет 40%. Эффективность повышается, если в качестве углеводородного растворителя используется газовый бензин, а в качестве поверхностно-активного вещества — нефтерастворимое ПАВ при следующих соотношениях компонентов, мас. %:

• Газовый бензин: 99,6—99,8;
•     Нефтерастворимое ПАВ: 0,2—0,4

       Эффективность удаления АСПО повышается до 60—65%.

       Состав  решает две задачи; растворение АСПО и закупоривание водных каналов в пласте образующейся водоуглеводородной эмульсией, что уменьшает водоприток к скважине.

       Другими известными методами борьбы с отложениями  парафина являются применение ингибиторов, применение труб со специальным покрытием, применение энергетических возможностей медленно горящих порохов, применение магнитных полей и т. д.

       На  Полуденном месторождении применяется механический способ очистки труб турбоскребком конструкции Т. В. Шалвача. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.12. Гидравлический разрыв пласта

       Гидравлический  разрыв пласта (ГРП) — процесс обработки  призабойной зоны скважины с целью  расширения и углубления естественных и образования новых трещин в  породах призабойной зоны. Достигается  это путем создания высоких давлений на забоях скважин закачкой в пласт  вязких жидкостей при больших  расходах, что обеспечивает быстрое  повышение давления на забое. Когда  давление превысит гидростатическое примерно в 1,5 - 2,5 раза, произойдет разрыв или  расслоение пласта, т.е. расширятся естественные и образуются новые трещины. Для  сохранения трещин в раскрытом состоянии их заполняют песком, который вводят вместе с вязкой жидкостью. В дальнейшем эта жидкость извлекается из призабойной зоны в процессе эксплуатации скважины.

       Создание  в ПЗС одной или нескольких трещин, проникающих в пласт на десятки метров, приводит к увеличению проницаемости пласта в зоне распространения  трещин и к значительному улучшению  условий притока жидкости.

       При однократном разрыве предполагается образование одной трещины в  продуктивной толщине пласта, многократном - нескольких трещин по всей вскрытой продуктивной толщине пласта; направленном - образование  трещин в заранее предусмотренных  интервалах толщины пласта.

       До  начала работ по ГРП определяют глубину забоя скважины, при необходимости промывают ее для удаления забойной пробки. Затем скважину исследуют на приток. Иногда для снижения давления разрыва и повышения эффективности процесса применяют гидропескоструйную перфорацию, солянокислотную обработку или перестрел интервала фильтра. Поскольку при ГРП в большинстве случаев (за исключением мелких скважин) давления превышают допустимые для обсадных колонн, то в скважину на НКТ спускают пакер, изолирующий кольцевое пространство и предохраняющий колонну от давления. Пакер спускают с якорем - устройством, предупреждающим смещение пакера по колонне, и устанавливают его выше верхних отверстий фильтра (кровли пласта). Устье оборудуют головкой, к которой подключают агрегаты для нагнетания рабочих жидкостей.    

      Процесс ГРП состоит из следующих последовательных этапов:

  1) закачки в скважину жидкости  разрыва для создания трещины в пласте;

  2) закачки жидкости-песконосителя; 

  3) закачки продавочной жидкости  для проталкивания песка в  трещины и предохранения их  от смыкания.

      По спущенным НКТ нагнетают  сначала жидкость разрыва в  таких объемах, чтобы создать  на забое давление, достаточное  для разрыва пласта. При этом  непрерывно наблюдают за давлением  и расходом жидкости на устье.  Момент разрыва на поверхности  отмечается резким увеличением  расхода жидкости (поглотительной  способности скважины) при одном  и том же давлении на устье  или резким уменьшением давления  на устье при одном и том  же расходе. 

    После разрыва пласта, не снижая давления, в скважину закачивают жидкость-песконоситель  — вязкую жидкость, смешанную с  песком (180 - 400 кг песка на 1 м³ жидкости), которая под действием продавочной жидкости проталкивается в НКТ и в пласт.

    Расчёт  процесса гидроразрыва состоит из следующих  этапов:

     Определяем  расход жидкости через колонну труб в процессе разрыва. Для образования  вертикальной трещины находим расход по формуле

                                                         (1)

где h – мощность пласта, м;  

     Для образования горизонтальной трещины  находим расход по формуле

                                                     (2) 

     Для расчетов принимаем больший из найденных  расходов, т.е. Q=7,536л/с.

     Определяем  давление нагнетания на устье скважины по формуле

                                           (3)

где P_ГРП – забойное давление разрыва, МПа;

      P_пл – пластовое давление, МПа;

      ΔP_тр – давление, затрачиваемое на трение в трубах, МПа.

     Определяем  давление разрыва по формуле

                                             (4)

где P_Г – вертикальное горное давление, МПа;

      σ_р – предел прочности породы на разрыв в условиях всестороннего сжатия (принимаем равным 1,5, МПа).

    Вертикальное  горное давление определяем по формуле

                                                        (5)

где L – глубина залегания пласта (нижних отверстий фильтра), м

       ρ_п – средняя плотность вышележащих пород, кг/м³ (ρ_п=2400 кг/м³). 

     Тогда давление разрыва по формуле (4): 

     Определяем давление, затрачиваемое на трение в трубах ΔP_тр по формуле

                                           (7)

где L – глубина залегания пласта (нижних отверстий фильтра), м;

   d_вн – внутренний диаметр НКТ, м (см. табл. 4);

   ρ_жр – плотность жидкости разрыва, кг/м³ (ρ_жр= 1050 кг/м³ )

   v_п – скорость потока жидкости в НКТ, м/с;

                                                 (8)

   где S – площадь сечения НКТ, м³ (см. табл. 3);

   м/с

   λ –  коэффициент гидравлического сопротивления.

                                                 (9)

   где Re – число Рейнольдса. Безразмерная величина, определяющая соотношение между силами вязкости и силами инерции в потоке.

                                           (10)

        где μ_жр – вязкость жидкости разрыва, Па·с; 

   где β_п – объемная концентрация песка в смеси, кг/м³; 

       ρ_п – плотность песка, кг/м³ (ρ_п=2400 кг/м³);

                             (11)

       где С_п – концентрация песка в 1 м³ жидкости песконосителя, кг/м³;

                                      (12)

     Если Re > 400, то ΔP_тр = 1,5· ΔP_{тр(расч)}. 

     Найдем  число Рейнольдса по формуле (12): 

    Таблица 11

    Параметры НКТ и обсадных труб.

Насосно-компрессорные  трубы			Обсадные  трубы
условный  размер труб, мм	площадь сечения, см2	объем 1м трубы, дм3	условный размер труб, мм	площадь сечения, см2	объем 1м трубы, дм3
48×4	12,7	1,27	114×4	78,0	7,8
60×5	20,0	2,0	127×7	100,0	10,0
73×5,5	30,0	3,0	146×8	133,0	13,3
89×6,5	45,0	4,5	168×9	177,0	17,7
102×6,5	62,0	6,2	194×9	243,0	24,3
114×7	78,0	7,8	219×9	317,0	31,7

 

    Таблица 12

    Размеры труб гладких высокогерметичных  и муфт к ним – НКТ (мм)

    

Условный  диаметр трубы	Трубы				Муфты
	Наружный  диаметр D	Толщина стенки S	Внутренний  диаметр d	Масса 1 м, кг	Наружный диаметр  Dм	Длина Lм	Масса, кг
60	60,3	5,0	50,3	6,8	73,0	135	1,8
73	73,0	5,5	62,0	9,2	88,9	135	2,5
		7,0	59,0	11,4
89	88,9	6,5	75,9	13,2	108,0	155	4,1
		8,0	72,9	16,0
102 114	101,6 114,3	6,5 7,0	88,6 100,3	15,2 18,5	120,6 132,1	155 205	5,1 7,4

 
 
 

     Расчитаем коэффициент гидравлического сопротивления  по формуле (11): 

     Определяем давление, затрачиваемое на трение в трубах ΔP_тр по формуле (7):