Экспериментальная установка

Для проведения эксперимента была использована специальная ус­тановка (петля) (рис. 10.1), «полностью моделирующая» ствол скважи­ны. Она состоит из 20-футовой прозрачной трубы, изготовленной из лексана, внутренний диаметр которой равен диаметру необсаженного ствола скважины, равен 5 дюймам. Внутри трубы расположена стальная трубка диаметром l'A дюйма, имитирующая в эксперименте колтю-

149

бинг. Для создания движения колтюбинга были установлены гидравли­ческие плунжеры (рис. 10.2). Стальная трубка могла совершать воз­вратно-поступательные движения внутри лексановой трубы, имитируя очистку методом колтюбинга. Установка была смонтирована на проч­ном направляющем рельсе, и ее можно было наклонять под любым уг­лом от 0 до 90° по вертикали.

Рис. 10.2. Фотография установки

При вводе в тестируемый отрезок колтюбинг продвигает в него I песок и образует первоначальный слой определенной толщины по все- I му периметру отрезка. Далее колтюбинг вытягивается из этого отрезка I с заранее установленной скоростью.

Проводилась регистрация параметров скорости потока, начальной 1 толщины песчаного слоя до того, как колтюбинг начинал возвратное I движение, и конечной толщины песчаного слоя после выведения кол- 1 тюбинга. Регистрировались также температура жидкости, перепад дав-1 ления в тестируемом отрезке и скорость очистки с помощью специаль-ной компьютерной программы анализа поступающих данных.

Результаты и обсуждение

Было проведено более 600 опытов с использованием твердых фрагментов разного размера при различных скоростях жидкости и газа 1 под вертикальным углом 65 и 90°. Рассматривалось влияние параме-j тров, характеризующих удаление твердых фрагментов, на степень очи­стки. Результаты исследования и их обсуждение акцентировались на I механизме очистки ствола скважины, основанном на перемежающемся действии колтюбинга и циркулирующей жидкости: когда колтюбинг^: выводится из ствола, подаются жидкость, гель и многофазный газ.

!50

Очистка представляет собой возвратно-поступательное движение конца колтюбинга внутри ствола на определенное расстояние. По ряду причин исследование было направлено на ту стадию очистки, когда колтюбинг совершает возвратное движение. В соответствии с корреля­цией критической скорости, рассматриваемой ранее, можно предсказать степень эффективности удаления твердых фрагментов за время посту­пательного движения колтюбинга внутри ствола.

Очистка - это концевой эффект. При закачке через аппарат кол­тюбинга циркулирующие флюиды проходят через него до самого конца и возвращаются на поверхность через затрубное пространство, поток (струя) меняет направление по периметру катушки, и эжектирующее действие только разжижает твердые вещества у конца катушки. Когда параметры потока меньше критических, твердые тела выпадают из сус­пензии в искривленном стволе скважины. Затем песок удаляется в про­цессе скольжения и волочения. Наблюдения показали, что в определен­ных условиях существует оптимальная (или ниже) скорость очистки, при которой песок удаляется полностью, одновременно с выводом кол­тюбинга из ствола. Если колтюбинг выводится из ствола при скорости очистки больше оптимальной, после него остается некоторое количест­во песка. Эффективность очистки ствола определяется как процентное соотношение объема песка, удаленного из ствола методом колтюбинга, и первоначального его объема. 100%-ная эффективность очистки ствола означает, что ствол скважины очищен полностью. Большая скорость нагнетания дает более высокую скорость процесса очистки. Вертикаль­ная ось на рисунке 10.3 соответствует 100 процентам минус полученное значение эффективности очистки ствола. Для данного типа форсунки (сопла) и угла отклонения существует минимальная скорость потока (струи), при которой эффективность очистки ствола близка к нулю. При низкой скорости потока количество песка, оставшегося в стволе, увели­чивается нелинейно по отношению к безразмерной скорости очистки, однако при большой скорости - возрастает линейно. На рисунке 10.3 показаны три параметра, которые могут быть сопоставлены и ис­пользованы для выбора соответствующей скорости потока в целях вы­полнения эффективной очистки. Если скорость нагнетания слишком низкая или колтюбинг выводится из ствола слишком быстро, твердые фрагменты останутся в стволе. Существует еще ряд переменных ве­личин, влияющих на эффективность очистки ствола при использовании метода колтюбинга. В исследованиях определялось также действие дру­гих переменных:

-тип впрыскивающего устройства;

• размеры твердых фрагментов;

• вид жидкости (флюида);

• угол отклонения;

-эффект многофазного потока (струи).

151

Рис. 10.3. График скорости аппарата