53. Ликвидация песчаных пробок в скважинах

Эти проблемы связаны либо 1. с фильтрацией в рыхлых слабосцементированных коллекторах, либо 2. с недопустимым снижением забойного давления и разрушением даже хорошо сцементированных терригенных коллекторов. В обоих случаях (при отсутствии соответствующего оборудования забоев скважин) в процессе эксплуатации на забое скважины может образовываться песчаная пробка.

Песчинки, поступающие из призабойной зоны, в данном случае осаждаются, формируя на забое песчаную пробку. С течением времени размеры и плотность пробки возрастают, что приводит к резкому снижению дебита скважины вплоть до ее остановки.

В случае же образования песчаной пробки средством их разрушения и выноса является промывка с использованием гидромониторных насадок. Эффективными являются и сконструированные для этих целей струйные насосы. Эксплуатация пескообразующих скважин, как правило, требует периодических чисток.

1. При прямой промывке рабочую жидкость нагнетают в НКТ, спущенную до пробки, при этом размытая порода выносится по кольцевому пространству между эксплуатационной колон­ной и промывочными трубами. По мере размывания пробки НКТ наращивают. Существенным недостатком прямой промывки является низкая скорость восходящей струи. При больших диаметрах эксплуатационной колонны скорость восходящего потока может оказаться недостаточной для выноса крупных зерен песка. Прямая промывка требует большого количества промывоч­ной жидкости, что связано со значительным повышением дав­ления на выкиде насоса.

2. При обратной промывке жидкость закачивают в затрубное пространство скважины, а водопесчаная смесь выносится по насосно-компрессорным трубам.

Промывка песчаных пробок является одним из самых про­стых способов их ликвидации. Однако иногда (состояние об­садной колонны, большая приемистость пласта и др.) нет воз­можности использовать этот способ.

3. В таких случаях применя­ют струйные аппараты, позволяющие производить промывку без давления на пласт со скоростью, почти равной скорости при обычной промывке.Установка для очистки скважин указанным способом со­стоит из струйного аппарата, промывочных труб, поверхност­ного оборудования.

4. Гидробур в скважину спускается на канате; после упора в пробку долотом он приподнимается на 2—3 м и ударя­ется о поверхность. При очередном подъеме плунжер засасы­вает жидкость с песком из-под долота.

54. Нагрузки на штанги. Упругие деформации штанг и труб под действием статических нагрузок.

В общем случае на колонну штанг действуют следующие нагрузки (при ходе вверх):

1. От собственной силы тяжести штанг в смеси (жидкости) — G_{шт. см.}

2. От силы тяжести смеси (жидкости) в колонне НКТ — G _{см. т}

3. От давления на устье в колонне НКТ — G _Pу

4. От трения колонны штанг о НКТ, плунжера в цилиндре, а также от гидродинамического трения продукции скважины в трубах — G_тр (при ходе вверх), G'_тp (при ходе вниз). Направление указанных сил совпадает с направлением ускорения свободного падения. Кроме этих сил, на колонну штанг (плунжер) действуют следующие силы с противоположным знаком:

5. От давления в затрубном пространстве скважины — G _Pз.

6. От силы тяжести жидкости (смеси) в затрубном пространстве - G _{см. з}

При ходе штанг (плунжера) вверх всасывающий клапан открыт, а нагнетательный — закрыт и нагрузка, действующая на плунжер (штанги) со стороны НКТ (труб) G_т, такова (см. рис. 9.7):

а со стороны затрубного пространства G_з:

При ходе штанг (плунжера) вниз нагнетательный клапан открыт, а всасывающий — закрыт и нагрузки, действующие на плунжер (штанги) как со стороны НКТ (труб) G_т, так и со стороны затрубного пространства G_з, равны нулю. При этом такте (нагнетания) нагрузка (G_т - G_з) действует на колонну НКТ (труб).

Силы, рассмотренные выше, являются преобладающими при статическом режиме работы установки. При динамическом режиме, кроме рассмотренных, существенными являются следующие силы:

1. Инерционные — G_ин

2. Вибрационные — G_виб

Таким образом, при ходе вверх максимальная нагрузка, действующая в ТПШ, такова:

При ходе вниз нагрузка, действующая в ТПШ, минимальна и такова:

При ходе вниз нагрузка (G_т - G_з) действует на колонну НКТ, т.к. всасывающий клапан закрыт, а нагнетательный клапан открыт.

Рассмотрим более подробно нагрузки, действующие в ТПШ при статическом режиме работы установки. Нагрузка от веса штанг в смеси будет:

где f_шт — площадь поперечного сечения колонны штанг, м²;

Н_сп — длина колонны штанг, м;

ρ_шт— плотность материала штанг, кг/м³;

g — ускорение свободного падения, м/с²;

b — коэффициент плавучести штанг в смеси (при Р_у = 0)

Ρ_см.т — средняя плотность смеси (жидкости) в колонне НКТ, кг/м³.

Нагрузка от веса столба смеси (жидкости) в НКТ:

где F — площадь поперечного сечения плунжера насоса, м2.

Нагрузка от давления на устье скважины:

Нагрузка от давления в затрубном пространстве скважины:

Нагрузка от веса столба смеси (жидкости) в затрубном пространстве скважины:

где Н_дин — динамический уровень, м;

ρ_см.з — средняя плотность смеси в затрубном пространстве, кг/м3.

Нагрузка от сил трения складывается из следующих компонентов:

1. От трения плунжера в цилиндре, зависящего от класса посадки.

2. От трения полированного штока в сальнике устьевого оборудования.

3. От трения колонны штанг о внутреннюю поверхность НКТ,

зависящего от кривизны скважины, количества точек касания штанг в НКТ, степени натяжения колонны штанг, характера трения («сухое», «полусухое», «жидкостное»), конструкции и состояния колонны штанг и труб и др.4. От гидродинамического трения, зависящего от свойств продукции, скорости движения, состояния поверхностей и т.п.

где µ—коэффициент «сухого» трения штанг о трубы (сталь о сталь),

принимаемый равным 0,25 ÷ 0,30;

α — угол отклонения оси скважины от вертикали, рад;

G_шт— вес колонны штанг в воздухе, Н.

В процессе насосного цикла на штанги и трубы действуют различные по величине нагрузки, приводящие к их деформации. Во-первых, под действием собственного веса колонна штанг и колонна труб вытягивается соответственно на величины e_шт и e_тр:

где q_шт, q_тр — соответственно вес одного погонного метра штанг и труб с муфтами в воздухе, Н/м²;

f_шт, f_тр — соответственно площади поперечного сечения штанг и труб (по металлу), м²;

Е — модуль Юнга материала штанг и труб (сталь), Н/м2;

ρ_см — плотность такой смеси, которая создает выталкивающую силу, действующую на трубы и равную реальной силе, при условии, что трубы полностью погружены в эту смесь (Н_дин=0). В практических расчетах растяжение штанг и труб под действием собственного веса можно не учитывать и принимать длину штанг и труб, равной Н_сп. Учитывая, что трение не является существенной величиной, можно не учитывать и эту силу. Таким образом, деформация колонн штанг и труб является значительной только под действием нагрузки (G_т – G_з). При ходе штанг вверх колонна штанг увеличивает под действием нагрузки (G_т – G_з) свою длину на величину i_шт:

При ходе вниз нагрузка (GT - G3) снимается с колонны штанг, вследствие чего длина колонны штанг сокращается на величину i_шт, и передается на колонну НКТ, под действием которой длина колонны НКТ увеличивается на величину i_т:

где f_тр — площадь поперечного сечения труб по металлу, м².

В результате этих деформаций перемещение плунжера в цилиндре насоса начнется только тогда, когда ТПШ скомпенсирует за счет перемещения полированного штока вверх удлинение штанг на величину i_шт и сжатие труб на величину i_т, т.е. полированный шток переместится вверх на величину (i_шт + i_т) прежде, чем начнется движение плунжера вверх. Обозначим:

и назовем величину λ потерями хода плунжера S_пл в сравнении с ходом полированного штока S.

отсюда:.

Нагрузка от веса штанг является максимальной в ТПШ и нулевой — в месте крепления штанг к плунжеру. Для снижения этой нагрузки проектируют ступенчатую колонну штанг, уменьшая поперечное сечение (диаметр) штанг сверху вниз. Для снижения этой нагрузки проектируют ступенчатую колонну штанг, уменьшая поперечное сечение (диаметр) штанг сверху вниз.

Как следует из приведенных зависимостей, потери хода плунжера при статическом режиме работы СШНУ зависят не только от конструкции колонны штанг и труб и диаметра насоса, но и от ряда технологических параметров, в том числе и задаваемых промысловым инженером (Р_у, H_дин, H_сп).

55,64. Методы снижения пускового давления газлифтных скважин.

Все методы основаны на удалении части жидкости из подъемной колонны.

1.Метод продавливания жидкости в пласт заключается в том, что в кольцевое пространство нагнетают рабочий агент до максимального давления компрессора. Затем закрывают задвижку на подводящей линии и останавливают скв на некоторое время под давлением. Т.к. давление поднявшегося столба жидкости будет больше пластового, жидкость будет поступать в пласт. Уровень жидкости в скв упадёт, что даст при повторном пуске возможность выдавить оставшийся столб жидкости и пустить скв в эксплуатацию. Метод может успешно применяться только для скв , имеющих высокий коэффициент продуктивности.(отношение дебита к единице измения давления)

2.Метод поршневания состоит в том, что сначало поршень снижают уровень жидкости до положения, при котором возможно выдавить оставшийся столб жидкости в некоторых случаях сначало пускают сжатый газ, когда же его давление дойдет до предельного, закрывают задвижку на газоподводящей трубе и приступают к поршневанию.

3.Метод постепенного допуска подъемных труб. Подъемные трубы первоначально спускают на такую глубину, при котором давление столба жидкости не превышает максимального давления компрессора. После продавки, когда уровень жидкости в скв понизится, глубину погружения труб увеличивают (путем их наращивания) и производят следующую продавку. Обычно каждое наращивание происходит в пределах 30-50 мин.(рекомендуется с низким коэфф. прод-ти).

4.Метод продавливания по центральной системе с последовательным переключением для работы по кольцевой системе. Метод применяется для подъемников небольшой глубины до 1000м.Указанные выше способы имеют 1 большой недостаток-при продавке создается резкая депрессия на забое величина которая достигает 30-40 атм.

Если пласт сложен песками, то возможно образование песчаной пробки. Для увеличения допустимой глубины погружения труб и более плавного пуска компрессора скв в эксплуатацию, лучше одновременно нагнетать нефть и рабочий агент. Для обеспечения плавного запуска и с целью снижения Р_пуск методом аэрациии жидкости применяют так же муфты с отверстиями, которые уст. на колонне подъемных труб на определенном расстоянии под уровень жидкости. Установкой муфт с отверстиями удается значительно снизить Р_пуск и обеспечить плавный пуск скв. В процессе работы скв. отверстия становятся не нужными и вызывают больший распад агента больше 10%. Для предотвращения этого недостатка применяют пусковые клапана.

На основании формулы пускового давления для однорядного подъемника кольцевой системы расстояние от устья до места уровня продувки (отверст)

h_отв=h_ст+Р_нd²/gD²p, где

Р_п- максимальное располагаемое давление компрессора.

Если уровень скв очень высок, то в процессе продавки жидкости будет переливаться из скв , то при располагаемом давлении компрессора уровень жидкости можно отпустить до h_ст.

h_ст= Р_п /gp