книги / Оборудование для добычи нефти и газа. Т. 1

При освоении скважины газированной жидкостью к устью присое­ диняется через смеситель линия от насосного агрегата, ко второму от­ воду смесителя - выкидная линия компрессора. Сначала запускается насос и устанавливается циркуляция. Скважинная жидкость (глинистый раствор) сбрасывается в земляной амбар или другую емкость. При по­ явлении на устье нагнетаемой чистой жидкости (вода, нефть) запуска­ ется компрессор и сжатый газ подается в смеситель для образования тонкодисперсной ГЖС.

По мере замещения жидкости газожидкостной смесью давление нагне­ тания увеличивается и достигает максимума, когда ГЖС подойдет к баш­ маку НКТ При попадании ГЖС в НКТ давление нагнетания снижается.

Освоение скважинными насосами. На истощенных месторожде­ ниях с низким пластовым давлением, когда не ожидаются фонтанные проявления, скважины могут быть освоены откачкой из них жидкости скважинными насосами, спускаемыми на проектную глубину в соот­ ветствии с предполагаемыми дебитом и динамическим уровнем. При откачке из скважины жидкости насосами забойное давление уменьша­ ется, пока не достигнет величины рс < р11п, при которой устанавливается приток из пласта. Такой метод эффективен в тех случаях, когда по опы­ ту известно, что скважина не нуждается в глубокой и длительной де­ прессии для очистки призабойной зоны от раствора и разрушения гли­ нистой корки.

Перед спуском насоса скважина промывается до забоя водой или лучше нефтью, что вызывает необходимость подвоза к скважине про­ мывочной жидкости - нефти и размещения насосного агрегата и емко­ сти. При промывке водой в зимних условиях возникает проблема по­ догрева жидкости для предотвращения замерзания.

Необходимо отметить, что в различных нефтяных районах выраба­ тывались и другие практические приемы освоения скважин в соответ­ ствии с особенностями того или иного месторождения. В качестве при­ мера можно указать и на такой прием, когда при компрессорном методе в затрубное пространство, заполненное нагнетаемым воздухом, подка­ чивают некоторое количество воды для увеличения плотности смеси и снижения давления на компрессоре. Это позволяет осуществить продавку скважины при большей глубине спуска НКТ.

Если целью освоения эксплуатационной скважины является получе­ ние возможно большего коэффициента продуктивности при данных па­ раметрах пласта, то цель освоения нагнетательной скважины - получение возможно большего коэффициента поглощения или приемистости, кото­ рый можно определить как отношение изменения количества нагнетае­ мой воды к соответствующему изменению давления нагнетания

Освоение нагнетательных скважин обеспечивает закачку в пласт расчетных количеств воды при относительно низких давлениях нагне­ тания. Это приводит к сокращению энергетических затрат на поддер­ жание пластового давления и к некоторому сокращению необходимого числа нагнетательных скважин.

Нагнетательные скважины бурятся в водонасыщениой (например законтурные) и в нефтенасыщенной (скважины разрезающих рядов или внутриконтурные) частях пласта. Методы их освоения различны. Если первые осваиваются сразу под нагнетание воды, то вторые обычно предварительно эксплуатируются на нефть для получения самой нефти, а также для понижения пластового давления в зоне скважины. Если осваивается под нагнетание внутриконтурный ряд нагнетательных скважин, то они осваиваются через одну, т. е. одна скважина ряда ис­ пользуется под нагнетание воды, а соседняя эксплуатируется как неф­ тяная с максимально возможным отбором жидкости. Следующая сква­ жина также осваивается под нагнетание, а соседняя - как эксплуатаци­ онная и т. д.

Максимально возможный отбор нефти из скважин нагнетательного ряда производится до тех пор, пока в их продукции появится вода, на­ гнетаемая в соседние водяные скважины. Такой порядок освоения по­ зволяет сформировать в нефтенасыщенной части пласта линейный фронт нагнетаемой воды, вытесняющий нефть к эксплуатационным рядам скважин.

По степени трудности освоения нагнетательные скважины можно условно разделить на три группы [13].

I группа. Скважины, пробуренные в монолитные сравнительно од­ нородные песчаники с хорошей проницаемостью [(0,5... 0,7)* 10'12 м2] с толщиной пласта более 10 м. Они осваиваются простейшими способа­ ми, например после тщательной промывки (допустимое количество взвешенных частиц (КВЧ) порядка 3...5 мг/л) последующим интенсив­ ным свабированием для создания чистых дренажных каналов в приза­ бойной части пласта. Такие скважины обычно имеют высокие удельные коэффициенты приемистости (более 0,25 м3/(сут-МПа) на I м толщины пласта) и работают с высокими устойчивыми расходами, превышаю­ щими 700... 1000 MVC>T .

II группа. Скважины, вскрывающие пласты с глинистыми прослоя­ ми, песчаники которых имеют пониженную проницаемость. Общая толщина песчаных прослоев обычно составляет от 6 до 12 м. Средний удельный коэффициент приемистости таких скважин примерно в 2 раза

меньше, чем у скважин I группы. Скважины II группы трудно осваи­ ваемые и требуют специальных методов освоения или целого комплек­ са таких методов. Характеризуются затуханием поглотительной спо­ собности и периодическими остановками для мероприятий по восста­ новлению приемистости.

Ш группа. Скважины, вскрывающие пласты с глинистыми прослоя­ ми, чередующимися с проницаемыми песчаниками с малой суммарной толщиной и низкой проницаемостью. Удельные коэффициенты прие­ мистости составляют менее 0,1 м3/(сут-МПа).

Освоение таких скважин под нагнетание затягивается на несколько месяцев и требует применения самых эффективных методов воздейст­ вия на их призабойную зону, как, например, поинтервального гидро­ разрыва пласта, кислотных обработок и очень больших давлений нагне­ тания, соизмеримых с горным. Приемистость скважин Ш группы быст­ ро затухает и через 2...3 месяца в них снова проводятся работы по ее восстановлению. Для таких скважин особенно жесткими становятся требования к закачиваемой воде, которая не должна содержать взвесь и гидроокись железа.

При освоении нагнетательных скважин используют следующие тех­ нические приемы.

1. Интенсивные промывки, прямые и обратные, с расходом 1200... 1500 м3/сут до минимально возможного и стабильного содержа­ ния КВЧ в обратном потоке. Их продолжительность обычно 1...3 сут. Воду для промывки берут из нагнетательного водовода или закачивают насосным агрегатом по закольцованной схеме с обязательным предва­ рительным отстоем воды в специальных емкостях. При этом тщательно контролируются выходящая и нагнетаемая воды на содержание КВЧ. Вообще скважины промывают после всех операций, проводимых для увеличения их поглотительной способности.

2. Интенсивный дренаж скважины для очистки призабойной зоны. Дренаж осуществляется различными методами:

а) свабированием при максимально возможной глубине спуска поршня, при этом необходимо устанавливать пакер, изолирующий кольцевое пространство. В последнем случае удается получить боль­ шие депрессии на пласт (до 12 МПа);

б) компрессорным способом. Жидкость из скважины отбирается с помощью передвижного компрессора при условии, что последний по­ зволяет продавить жидкость до башмака НКТ. Трубы в этом случае должны быть спущены до верхних дыр фильтра. Сверление в НКТ пус­ кового отверстия для снижения необходимого давления компрессора в данном случае нежелательно, гак как при последующем нагнетании

воды через это отверстие давление будет передаваться в затрубное про­ странство. Использование пускового отверстия возможно только лишь в период интенсивного дренирования. Дренирование производится до стабилизации КВЧ при постоянном контроле за его содержанием;

в) насосным способом до стабилизации КВЧ; г) самоизливом при интенсивном водопритоке, т. е. сбросом воды из

скважины в канализацию. Такая операция более эффективна при мно­ гократных кратковременных изливах, когда скважина периодически в течение 6... 15 мин работает на излив с максимальной производительно­ стью. Такую операцию повторяют до стабилизации КВЧ. К такому спо­ собу целесообразно прибегать в тех случаях, когда дебит скважины пре­ вышает несколько десятков кубометров в сутки. Кратковременными изливами удается в 4...6 раз сократить расход воды по сравнению с непре­ рывным самоизливом для достижения стабильного содержания КВЧ.

3. Солянокислотные обработки призабойных зон скважин, вскрыв­ ших карбонатные пласты или пласты, содержащие карбонатный цемен­ тирующий материал, а также для растворения окалины. Для этого в пласт закачивают 0,8... 1,5 м3 на 1 м толщины пласта 10... 15%-го рас­ твора ингибированной соляной кислоты и оставляют скважину на су­ тки. Затем после дренирования и промывки скважину переводят под нагнетание.

4. Гидравлический разрыв пласта (ГРП). Скважины 111 группы обычно удается освоить только после ГРП и ряда последующих операций (дре­ наж, промывка). Однако в горизонтах, представленных чередованием глин и песчаников. ГРП не эффективен, так как трещины образуются в одном наиболее проницаемом прослое. Лучшие результаты получаются при поинтервальном ГРП, т. е. гидроразрыве каждого прослоя. При этом необходимо применение двух пакеров, спускаемых на НКТ и устанавли­ ваемых выше и ниже намечаемого для обработки интервала.

5. Промывка скважины НКТ и водоводов водопесчаной смесью. Часто малая эффективность освоения нагнетательных скважин или ма­ лые приемистости являются результатом быстрого загрязнения поверх­ ности пласта окалиной и твердыми частицами, приносимыми водой из водоводов.

Для их очистки водоводы и скважины промывают водопесчаной сме­ сью (50 кг песка на 1 м3 вода) с помощью цементировочных агрегатов. При таких промывках из скважины или водовода выходит густая, черная водопесчаная смесь с ржавчиной, но через 20...30 мин, в зависимости от интенсивности прокачки, вода светлеет, и содержание в ней КВЧ и желе­ за уменьшается до следов. После таких промывок уменьшаются почти наполовину потери на трение в водоводах. Другим способом очистки

водоводов является применение стойких гелевых пробок-скребков, кото­ рые после прокачки через необходимое количество труб легко разлагает­ ся при добавке соответствующих химических реагентов.

6. Нагнетание в скважину воды в течение нескольких часов под вы­ соким давлением, превышающим нормальное давление нагнетания, в тех случаях, если коллектор имеет некоторую естественную трещино­ ватость. Для этого к скважине подключают три-четыре насосных агре­ гата и создают дополнительное давление, при котором естественные трещины в пласте расширяются, и поглотительная способность сква­ жины резко возрастает. Такая операция представляет собой упрощен­ ный вариант ГРП, после которого в пласте происходит необратимый процесс раскрытия трещин, через которые глубоко в пласт прогоняются взвесь и глинистые осадки.

7. Предварительная обработка горячей водой или нефтью нефтяных скважин, предназначенных под нагнетание, для удаления парафиновых и смолистых накоплений в призабойных зонах. Подогрев осуществляют от передвижных паровых установок (ППУ), смонтированных на авто­ мобильной транспортной базе.

Расход нагнетаемой воды обычно увеличивается быстрее, чем рас­ тет давление нагнетания. Другими словами, коэффициент поглотитель­ ной способности увеличивается с ростом давления нагнетания. Глубин­ ные исследования расходомерами показали, что при этом возрастает и интервал поглощения, а следовательно, и охват пласта процессом вы­ теснения по толщине в результате увеличения площади естественных трещин и присоединения дополнительных прослоев пласта к процессу поглощения жидкости.

Для расширения интервала поглощения в скважину закачивают 2...5 м3 известковой суспензии концентрации 15 кг СаО на 1 м3 воды с после­ дующим добавлением сульфит-спиртовой барды (ССБ) вязкостью при­ мерно 500*10'3 Па с для уплотнения поглощающего прослоя. При по­ следующем увеличении давления нагнетания таким приемом удается расширить интервал поглощения и выравнять или расширить профиль приемистости. При получении отрицательных результатов закачанная известковая суспензия растворяется слабым раствором НС1 и после­ дующей промывкой скважины.

Аварийный превентор позволяет герметизировать скважину при вы­ ходе из строя устьевого оборудования как при наличии ленты или кана­ та, так и без нее. Скважинное оборудование включает свабы (плашечный и манжетный), грузы, вертлюги, якорь, клапаны и служит для подъема из скважины жидкости. Грузы обеспечивают движение свабов вниз. Клапаны - всасывающий, обеспечивает работу сваба в насосном режиме, т. е. без выхода из под уровня жидкости в скважине, и перепу­ скные - позволяют расширить технологические возможности комплек­ са, в частности обеспечивают возможность освоения скважин со спу­ щенным эксплуатационным оборудованием. Вид развернутого ком­ плекса при освоении скважины показан на рис. 2.2.1.

Техническая характеристика КСС-1

Тяговое усилие основной лебедки (при минимальном диаметре навивки), кН		30
Скорость подъема (спуска) сваба плавно регулируется, м /с........................	0,1	...3,0
Тяговый орган сваба - стальная лента сечением, мм.........................	50 * (0,8...	1.2)
Емкость бобины основной лебедки (при толщине ленты 0,8 мм), м .................		2000
Грузолодъемность вспомогательной лебедки, кН		4
Скорость подъема (спуска) крюка вспомогательной лебедки, м/с .................	До 0,2
Привод комплекса от двигателя автомобиля или
от электродвигателя, при подключении к промысловой
трехфазной электросеги:
напряжением, В ................................................................................................		380
частотой. Гц		50
максимальная мощность, потребляемая от двигателя автомобиля, кВт		80
Высота мачты комплекса без удлинительной вставки от уровня земли, мм .....		8500

Высота мачты комплекса с удлинительной вставкой от уровня земли, м м ....		11000
Рабочее давление устьевого оборудования, МПа		14
Диаметр проходного канала устьевого оборудования, мм		76
Осевая нагрузка, воспринимаемая слайдером, кН		30
Свабы под трубы внутренним диаметром, мм ................................................	59... 62
Масса комплекта грузов, кг ...........................................................................		200
Габариты пола складной площадки, мм ...........................................	1500х 1600
Высота установки площадки, мм	1300...	1800
Габаритные размеры комплекса в транспортном положении, м:
длина		10
ширина.....		2,75
высота		3,8
Масса комплекса оборудования, кг		18200

В агрегате комплекса оборудования КСС-1 используется гидропри­ вод основной и вспомогательной лебедок, опор, механизма подъема мачты, рабочего превентора и сальника для ленты. Объемный гидро­ привод обеспечивает требуемое сочетание свойств: взрывобезопасность; широкий диапазон плавного регулирования скорости исполни­ тельных органов; простоту обеспечения автоматических режимов рабо­ ты; отсутствие жесткой связи между насосами и исполнительными ор­ ганами, что позволяет рационально компоновать оборудование; устой­ чивость работы изменения режимов нагружения; высокий КПД; про­ стоту зашиты от перегрузок; простоту управления; возможность широ­ кого применения серийных изделий; наименьшую металлоемкость. Пе­ редвижной агрегат смонтирован на шасси автомобиля высокой прохо­ димости КрАЗ и содержит раму с установленным на ней редуктором, на выходном валу которого закреплена бобина основной лебедки с тяго­ вой лентой. На раме также смонтирована раздаточная коробка с блоком силовых насосов, приводимых в действие от электродвигателя или от коробки отбора мощности автомобиля. Для снятия нагрузки с шасси автомобиля и придания большей устойчивости при работе агрегата.

служат выносные опоры 7, закрепленные на поперечной балке рамы агрегата. Управление и контроль работой комплекса оборудования осуществляется из кабины оператора. Все составные части комплекса оборудования размещены на передвижном агрегате, что обеспечивает высокую транспортабельность оборудования. При компоновке на раме агрегата учитывалось требование обеспечения равномерной загрузки рамы и обеспечения положения центра тяжести агрегата, не ухудшаю­ щего ходовые качества и устойчивость транспортной базы. Гидросис­ тема комплекса выполнена двухконтурной по открытой схеме. В систе­ ме управления главной лебедкой (в первый контур) введен тормозной клапан и напорный золотник, обеспечивающие устойчивую работу сис­ темы на всех режимах, в том числе и с “попутной” нагрузкой. Вспомо­ гательная лебедка включена во второй контур гидросистемы. В гидро­ систему введен аккумулятор, который, наряду с ручным насосом, обес­ печивает возможность управления устьевым оборудованием, гидроци­ линдром мачты и выносными опорами в случае выхода из строя насоса второго контура системы или остановки приводного двигателя. Все элементы и узлы схемы выполнены с учетом требований взрывобезопасности, в частности применена искробезопасная электрическая цепь.

Пульт управления обеспечивает управление работой комплекса обо­ рудования и включает блоки указателя скорости, указателя глубины, предварительный усилитель громкоговорящей связи, счетчик циклов, кнопки и тумблеры управления, оптические и звуковой индикаторы режимов работы привода и аварийного состояния, приборы контроля двигателя автомобиля. Органы управления, контрольно-измерительные приборы и блоки электросхемы: питания, обработки и пульт управления размешены в кабине оператора. Пульт оператора выполнен с учетом эр­ гономических требований к конструкции и размещению органов управ­ ления, приборов, индикаторов. Для обеспечения нормальных условий труда в кабине оператора служит система отопления и вентиляции.

Система имеет возможность направлять поток воздуха, идущего от теплообменника, в кабину оператора или на устье скважины. Возможна также подача воздуха и в кабину и на устье одновременно.

Для обеспечения нормальных условий труда на устье скважины при выполнении монтажа и демонтажа устьевого оборудования, спуске и извлечении скважинного оборудования и т. д. служит рабочая площад­ ка, шарнирно соединенная с рамой агрегата. В рабочем положении площадка может выставляться по высоте от 1300 до 1800 мм от уровня земли в зависимости от высоты устьевого оборудования скважины. Ус­ тановка площадки и ее приведение в транспортное положение произво­ дятся с помощью вспомогательной лебедки агрегата.

Комплект устьевого оборудования комплекса КСС-1 показан на рис. 2.2.2. Аварийный превентор выполнен по обычной схеме плашечного превентора с ручным управлением. Его техническая характе­ ристика: рабочее давление 14 МПа; условный проход 76 мм; габари­ ты: высота 150 мм, длина 796 мм, ширина 250 мм, масса 61 кг. Рабо­ чий превентор выполнен по типовой схеме универсального превенто­ ра, отличается малыми габаритами и металлоемкостью (рис. 2.2.3). Техническая характеристика рабочего превентора: давление гермети­ зируемой среды до 14 МПа; управление - дистанционное, гидравли­ ческое; давление в системе управления до 10 МПа; проходной канал диаметром 76 мм; минимальный диаметр герметизируемого груза - 40 мм; габариты: высота 380 мм; диаметр 210 мм; масса 56 кг. Спайдер (рис. 2.2.4) содержит корпус /, в котором закреплены направляющие 2, в которых установлена плашка 3, приводимая в движение винтом 4, выполненным с двумя резьбами, причем шаг резьбы в соединении с плашкой в 2 раза больше, чем в соединении с крышкой 5, жестко скрепленной с корпусом при помощи гайки 7. Благодаря двойной раз­ нице в шаге резьб, при вращении винта 4 рукояткой 6 плашка и винт движутся навстречу друг другу с одинаковым перемещением на каж­ дый оборот винта, что наряду со специальной формой отверстия в плашке (разрез А-А на рис. 2.2.4) обеспечивает зажим цилиндриче­ ского груза разного диаметра с сохранением его положения по оси. Техническая характеристика слайдера: рабочее давление 14 МПа: проходной канал диаметром 76 мм; диаметр удерживаемых грузов от 35 до 70 мм; рабочее осевое усилие - 30 кН; габариты: высота 250 мм; длина 725 мм; ширина 155 мм; масса 49 кг.

Лубрикатор (рис. 2.2.5) с сальником для герметизации стальной ленты состоит из двух секций. Нижняя секция представляет собой трубу / с фланцами. В верхней секции размещены пружина-аморти­ затор 8 и датчик входа сваба в лубрикатор, включающий втулку 7 взаимно уравновешенные от действия внутреннего давления толка­ тели 10, //, взаимодействующие через подпружиненные полукольца /2, 13 с концевым выключателем 14, соединенным с системой управления агрегата и дающим сигнал на остановку привода при упоре сваба во втулку 7. Техническая характеристика лубрикатора рабочее давление 14 МПа; проходной канал диаметром 76 мм; рабо­ чий ход пружины-амортизатора 400 мм; рабочее усилие амортизато­ ра - 30 кН; габариты: высота 2565 мм; длина 280 мм; ширина 225 мм. масса 53 кг.

Скважинное оборудование комплекса КСС-1 показано на рис. 2.2.6. Конструкция свабов представлена на рис. 2.2.7.