Подземный ремонт нефтяных и газовых скважин

     На  основе произведенных расчетов находим давление нагнетания на устье скважины по формуле (3): 

    Объем жидкости-песконосителя при принятых количестве песка и его концентрации в жидкости составит:

                             (13)

    Объем продавочной жидкости принимают на 20...30% больше, чем объем колонны труб, по которой закачивают жидкость с песком

                                                    (14)

    где d_B – внутренний диаметр труб НКТ, на которых спущен пакер, т.е. труб, по которым закачивают жидкость с песком. Для 73-мм труб d_В=0,062 м (см. табл. 4);

            К – коэффициент, учитывающий превышение объема жидкости над объемом труб (принимаем 1,2);

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

    Объем продавочной жидкости будет: 

    Общую продолжительность процесса гидроразрыва определяют из соотношения

                                                 (15)

    где Q – расход рабочих жидкостей, принятый 0,007536 м³/с;

          V_p – объем жидкости разрыва (V_p = 6 м³);

          V_жп – объем жидкости песконосителя (V_жп = 80 м³);

          V_пр – объем продавочной жидкости (V_пр = 6,44 м³).

    Подставив эти данные в формулу (16), получим: 
 

    Оборудование  для проведения гидроразрыва пласта

     Одной из последних разработок компании ОАО  «Специальное машиностроение и металлургия» является мобильный комплекс МК ГГРП.

     МК  ГГРП предназначен увеличения дебита нефти и газа в скважинах глубиной до 5000 м на месторождениях с трудно-извлекаемыми запасами и низкопроницаемыми коллекторами, где другие методы повышения нефтеотдачи  пластов малоэффективны, с целью  повышения коэффициента извлечения нефти. Схема расстановки комплекса  и механизм процесса ГРП показан  на рис. 1.

     В состав комплекса входят:

     1. Машина контроля и управления;

     2. Насосный агрегат НА-1050;

     3. Агрегат приготовления смеси  АПС-3 (АПС-6);

     4. Машина манифольдов ММ-105-М;

     5. Агрегат сыпучих компонентов  АСК-П;

     6. Агрегат транспортно-установочный  АТУ-М;

     7. Вертикальные цистерны ВЦ-30.

     Комплекс  размещается на грунтовой площадке на территории нефтегазовых промыслов. Комплекс может работать в любое  время года и суток. Шасси комплекса  комплектуются по желанию заказчика. Применение данного комплекса позволяет  увеличить дебит скважины в 5 раз. 

     

Рис. 5. Схема  расстановки комплекса МК ГГРП

     Технические характеристики комплекса МК ГГРП

     Насосный  агрегат НА-1050:

     Давление  максимальное, МПа……………………………….111,0

     Производительность максимальная, л/с…………………….27,8

     Мощность силовой установки, кВт………………………….920

     Агрегат сыпучих компонентов  АСК-П:

     Вместимость бункера, м³……………………………………..19

     Масса твердых сыпучих компонентов в бункере, т………...36

     Агрегат приготовления смеси  АПС-3:

     Производительность нагнетательного насоса, л/с……….. 20-20,5

     Плотность смеси, кг/м³……………………………………….до 1500

     Агрегат транспортно-установочный:

     Полная  масса загружаемого агрегата, т……………………...15,5

     Масса цистерны, т……………………………………………..7

     Полный  объем цистерны, м³………………………………….42 

     Предназначение  элементов комплекса ГГРП:

     – машина системы автоматического управления и контроля (МСА-1 УК), предназначенная для контроля параметров ГРП и управления процессом по программе;

     – насосный агрегат НА, предназначен для закачки в скважину рабочей жидкости и смеси под давлением;

     – агрегат сыпучих компонентов АСК-П, предназначен для загрузки твердых сыпучих компонентов в агрегат АПС-3;

     – агрегат приготовления смеси АПС-3, предназначен для приготовления рабочих жидкостей и смеси;

     – агрегат жидких компонентов АЖК, предназначен для доставки к месту проведения работ и подачи в смесительную камеру АПС жидких компонентов (добавок), а также для обеспечения агрегатов электроэнергией (45 кВт);

     – машина манифольдов ММ на базе мобильной  саморазгружающей платформы МСП, предназначена  для соединения НА со скважиной трубопроводами высокого давления;

     – агрегат транспортно-установочный, предназначен для доставки к месту  проведения работ и возможного хранения в нем жидких компонентов.

     – универсальные вертикальные цистерны ВЦ-30 предназначены для хранения жидких компонентов для всех необходимых  типов жидкостей. Вместимость каждой цистерны составляет 30 м³.

     Поскольку жидкость, выбранная нами, может  использоваться как песконоситель, так и жидкость разрыва, то использование  дополнительных цистерн не нужно.

     Неоспоримым преимуществом данного комплекса  является то, что Агрегат транспортно-установочный АТУ-М универсален как для различных  типов жидкостей разрыва и  буферных жидкостей, так и для  компонентов жидкости-песконосителя. Это существенно экономит ресурсы  и время, необходимые для проведения ГРП. Схема расстановки агрегатов  данного комплекса гораздо компактнее, чем при использовании отдельно набранных агрегатов и цистерн. 

     Число насосных агрегатов.

     Принимая  насосный агрегат НА-1050, и установив  производительность на уровне 0,015 м³/с (так как использование насоса на предельной производительности отрицательно сказывается на его долговечности) и требуемом расходе жидкости, равном 0,007536 м³/с, число агрегатов (при одном резервном) составит: 

     _{Принимаем число насосных агрегатов  равное 2.} 

     Число цистерн

     По  условиям работы закачивается 80 м³ жидкости-песконосителя и 6 м³ жидкости разрыва. Для хранения данных жидкостей необходимо 3 цестерны ВЦ-30, емкостью 30 м³. Кроме того, на скважину при ГРП доставляется продавочная жидкость в объеме 6,44 м³, в качестве которой используется вода. Для хранения заданного объема буферной жидкости рационально использовать цистерну с меньшей емкостью. Будем использовать ВЦ-10, объем которой составляет 10 м³. Таким образом получаем 3 цистерны ВЦ-30 и 1 цистерну ВЦ-10. 

     Устьевое  оборудование

     При гидравлическом разрыве пласта устье скважины оборудуется фонтанно й арматурой АФК6-80х70, которой можно пользоваться также, при гидропескоструйной перфорации и при цементировании скважин. Согласно инструкции, данная арматура опрессовывается на давление 70 МПа, следовательно, при получившимся устьевом давлении 66,67 МПа ее можно эксплуатировать. 

     Таблица 12

     Технические характеристики  АФК6-80х70

Арматура  фонтанная типа АФК, АФКЭ и АФ	АФК6-80х70
Рабочее давление, МПа	70
Условный  проход, мм
- ствола  ёлки	80
- боковых  отводов ёлки	80
- боковых  отводов трубной головки	65
Тип запорного устройства	ЗМС-80х70
Масса	2350

Рис. 7. Фонтанная арматура АФК6-80х70 

     Выбор и обоснование  пакера и якоря

     При гидроразрыве пласта пакер и якорь  применяют необходим, поскольку  в призабойной зоне создается  высокое давление. Для предотвращения колоны труб от повреждения и герметизации призабойной зоны необходимы пакеры. Якорь применяют с целью разгрузки  колонны труб, на которых спущен пакер, а также предотвращения выталкивания пакера и труб.

     Исходя  из диаметров эксплуатационной колонны (146 мм) и НКТ (73 мм), толщины стенки эксплуатационной колонны (9 мм), перепада давления (51,2 МПа), скважинной среды выбираем пакер механический ПРО-Ш-К-ЯМО2-ЯГ-122. Шифр данного пакера означает пакер механический, воспринимающий усилие от перепада давления направленного как вниз, так и вверх, предназначен для разобщения пластов и изоляции эксплуатационной колонны от воздействия среды в процессе эксплуатации скважин. Данный пакер может эксплуатироваться с гидравлическим якорем типа ЯГ1. На рис. 1 и рис. 2 показаны соответственно пакер ПРО-Ш-К-ЯМО2-ЯГ-122 и якорь ЯГ1. В табл. 5 приведены технические характеристики пакера и якоря. 

     Таблица 13

     Технические характеристики пакера

Шифр	ПРО-Ш-К-ЯМО2-ЯГ-122
Рабочее давление (максимальный перепад давлений), МПа	70-100
Условный  внешний диаметр эксплуатационной колонны, мм	146
Толщина стенок эксплуатационной колонны, мм	7-9
Диаметр проходного отверстия, мм, не менее	58
Диаметр НКТ, мм	73
Скважинная  среда	Водные растворы с различными добавками, нефть
Температура скважинной среды, оС, не более	+150

 

                                                        

Рис. 2.  ПРО-Ш-К-ЯМО2-ЯГ-122           Рис. 3.  Якорь ЯГ1(М) 

     Перечень  выбранного оборудования:

1. Пакер и якорь ПРО-Ш-К-ЯМО2-ЯГ1(М)-142 (технические характеристики приведены в табл. 6);
2. Фонтанная арматура на устье скважины АФК6-80х70 (технические характеристики приведены в табл. 5);

3) Цистерны  ВЦ-10;

     4) Комплекс МК ГГРП (в составе):

- Машина контроля и управления (технические характеристики приведены выше):

     - Насосный агрегат НА-1050 (технические  характеристики приведены в табл. 5);

     - Агрегат приготовления смеси  АПС-3 (технические характеристики  приведены выше);

     - Машина манифольдов ММ-105-М (технические  характеристики приведены выше);

     - Агрегат сыпучих компонентов  АСК-П (технические характеристики  приведены выше);

     - Агрегат транспортно-установочный  АТУ-М (технические характеристики  приведены выше);

- Вертикальные цистерны  ВЦ-30 (технические характеристики  приведены выше).