4.1.5. Специальные рабочие жидкости

3.1.5.1. Кислоты

- HCl и органические кислоты для обработки пластов, сложенных известняками;

- глинокислота (12% HCl + 3% HF) для обработки песчаников.

3.1.5.2. Добавки

- ингибиторы коррозии: это органические или неорганические соединения, образующие защитную пленку. Обычно это ПАВ – гидрофобизатор при концентрации 0,1 – 0,6% по объему;

- реагенты, уменьшающие гидравлические сопротивления: наиболее часто применяют синтетический полиакриламид небольшой концентрации (1,4 кг/м³). При этом ньютоновские жидкости преобразуются в жидкости, подверженные сдвиговому разжижению. Уменьшается скольжение жидкости у стенок гидравлических каналов;

- реагенты, обеспечивающие блокирующий эффект: рекомендуются для всех продуктивных пластов толщиной более 6 м. Эти реагенты временно блокируют зоны с высокой проницаемостью;

- поверхностно-активные вещества: вводятся для предотвращения блокирования поровых каналов эмульсией и для избежания гидрофобизации поверхности пород;

- реагенты комплексообразователи: применяются для того, чтобы избежать образования соединений ионов железа в поровых каналах породы.

• Растворители:

Вводятся для ликвидации загрязнения пласта. Применяют монобутиловый эфир этиленгликоля.

• Ароматические растворители:

Ксилол, толуол применяются для растворения отложений битума в породе, и на поверхности труб. Они могут быть использованы совместно с кислотой.

4.2. Гидравлика потока рабочих жидкостей

4.2.1. Реологические характеристики циркуляции рабочих жидкостей (табл. 3)

Жидкости, прокачиваемые через гибкие насосно-компрессорные трубы, обычно подвержены сдвиговому разложению, т.е. они принадлежат к типу жидкостей, подчиняющихся степенной реологической модели.

Таблица 3 – Реологические характеристики промывочной жидкости

 - статическое напряжение сдвига ;  - скорость сдвига.

7 – пробковое течение; 8 – ламинарное течение; 9 – турбулентное течение;

10 - пластическая вязкость; 11 – эффективная вязкость; 12 – наклон кривой вязкости является постоянным; 13 – фактическая кривая; 14 – ньютоновская модель;

15 - критическая зона вязкости; 16 – начало отсчета

4.2.2. Двухфазовая система

Такой тип течения встречается при выполнении различных операций. Этот вид течения подобен движению газожидкостной смеси в затрубном пространстве при газопроявлениях в скважине. Несущая способность двухфазных систем зависит от соотношения газа и жидкости в потоке и скорости течения (рисунок 3).

4.2.3. Гидравлические потери давления

Из-за наличия усталостных явлений в гибких НКТ, возникающих в результате цикличного изгиба, давление при циркуляции жидкости поддерживается не выше 34,5 МПа (5000 psi).

При таких условиях ввод небольших концентраций реагентов, уменьшающих гидравлические сопротивления, очень важен для ограничения величины давления при циркуляции.

Рисунок 3 – Области различного характера течения газожидкостной

смеси в кольцевом пространстве (Говьер, Родфорд, Данн)

При выполнении большинства работ в бурильной колонне имеется забойный инструмент, который использует избыточную гидравлическую энергию. Такими инструментами являются насадки долота или гидравлический забойный двигатель.

При добавлении полимеров к воде, жидкость становится неньютоновской.

Расчеты гидравлических потерь в кольцевом пространстве зависят от эксцентричности положения гибких насосно-компрессорных труб в скважине или от степени децентрализации (рис.4, 5).

Рисунок 4 – Определение эксцентри-

чности положения труб 1 – турбулентное течение; 2 – ламинарное течение; 3 – эксцентриситет.

Рисунок 5 – Влияние эксцентричности положения труб на

гидравлические потери

Смотрите приложение III при необходимости оценки гидравлических потерь, возникающих при работе гибкими насосно-компрессорными трубами.

•А III.1: Давление на устье и в скважине, в зависимости от подачи азота (для случая гибкого НКТ 1״),

•А III.2: Расчеты потерь давления при циркуляции газообразного азота в процессе операций с использованием гибких насосно-компрессорных труб.

•А III.3: Зависимость давления от глубины проявления и давления на устье для случая циркуляции газированной жидкости.

•А III.4: потери давления при циркуляции пены через гибкие насосно-компрессорные трубы и кольцевое пространство (согласно модели Митчелла).

•А III.5: Гидравлические потери при течении жидкости через гибкие насосно-компрессорные трубы разного диаметра.

4.2.4. Работы по освоению скважины с применением специальных рабочих жидкостей и пены

Выходящая из скважины газированная жидкость или пена содержит сжатую газовую фазу. По выходе из скважины происходит очень быстрое увеличение газовой фазы. Такое быстрое высвобождение энергии необходимо регулировать, чтобы избежать потери эффективности выходящего газового потока и обеспечить безопасность персонала на точке, где выполняется работа. Приведенные ниже рекомендации являются плодом практики и знаний, полученных в течение многолетнего опыта работы на нефтяных месторождениях.

•Все элементы обвязки устья должны иметь рабочее давление, превышающее то давление, которое возникает при закрытии скважины.

•В обвязке не следует применять резьбовые соединения с треугольной резьбой, поскольку такие соединения легко разрушаются при действии на них вибрации и боковых перемещений Можно применять резьбы круглого профиля, но предпочтительнее соединения с резьбой прямоугольного профиля или фланцевые соединения. Цельнокорпусные соединения предпочтительнее любых резьбовых соединений труб.

• В любых случаях, когда это возможно, следует избегать использования резких поворотов трубопровода. Однако, если поворота избежать невозможно, следует использовать тройник с прочной заглушкой (см. А и F на рис. 6).

• На выкидной линии следует установить последовательно две задвижки. Устанавливать их нужно как можно ближе к колонной головке и на высоте, не выше уровня плеча человека.

• Для регулирования течения по выкидной линии на ней следует установить дроссель диаметром от 1/8 до 3/4" (3,175 - 19,05 мм). Не следует устанавливать регулируемый дроссель. Дроссель можно заменить, закрыв задвижки на колонной головке и выкидной линии.

• Размер дросселя следует выбрать таким образом, чтобы сохранить достаточный расход смеси для обеспечения несущей способности (см. Приложение IV).

• Следует использовать только жесткие стальные элементы. Шланги и вертлюги могут ослабнуть и причинить серьезные неприятности.

• Все части выкидной линии должны быть зафиксированы стойками и тросами, чтобы предотвратить их смещение. Любые опоры, используемые для размещения линий на большой высоте над землей, также должны быть прочно закреплены в земле.

• Трубы выкидной линии должны быть прямыми. На каждом повороте линии они должны быть тщательно закреплены, чтобы быть способными воспринимать усилие реакции, создающееся при выходе газа из выкидной линии в атмосферу.

• Если используются шаровые пробки для перфорационных отверстий, то в скважине нужно быстро понизить давление и затем снова закрыть ее и оставить на время; в течение которого пробки упадут вниз.

• Если ожидается, что шаровые пробки должны быть вынесены из скважины на поверхность; то нужно использовать ловушку для них, чтобы предотвратить засорение системы задвижек на выкидной линии. Ловушку нужно установить между тройником колонной головки и первым клапаном. На ловушке для шаровых пробок можно установить дополнительный тройник, облегчающий извлечение пробок.

Потенциальной опасностью, о которой часто забывают, является удушье. Некоторые газы, включая азот и углекислоту, скапливаются в низких местах, вытесняя воздух (кислород). Работа в такой атмосфере, где не хватает кислорода, может привести к потере сознания и, возможно, к смерти. Персонал должен избегать таких мест и постоянно находиться с наветренной стороны. Вблизи скважины во время выхода пены или газированной жидкости следует находиться только одному человеку. Уровень безопасности можно повысить использованием задвижек с дистанционным управлением.

1 – колонная головка; 2 – главная задвижка; 3 – устройство для извлечения шаровых пробок; 4 – выкидная линия, зафиксированная в каждом соединении.

A – заглушка; В – задвижка; С – дроссель; D – манометр; Е – ловушка для шаровых продок; F – тройник; G – патрубок длиною 1,2 м.

Характер выхода циркуляционного агента из скважины непредсказуем. Неосторожный выход на поверхность порции газа или песка может создать трудности на поверхности. Потенциальных осложнений можно избежать, если следовать приведенным выше рекомендациям.