Эксплуатация и обслуживание объектов добычи нефти введение в специал

8.9. Ремонт скважин

Комплекс работ, связанных с устранением неполадок с подземным оборудованием, стволом скважины и воздействием на призабойную зону пластов, называется ремонтом.

Видамиремонтныхработразличного назначения являются [8]:

–капитальный ремонт скважин;

–текущий ремонт скважин;

–скважино-операции по повышению нефтеотдачи пластов

ипроизводительности скважины.

Капитальным ремонтом скважин является комплекс работ по восстановлению работоспособности скважин и продуктивного пласта различными технологическими операциями, а именно:

–восстановление технических характеристик обсадных колонн, цементного кольца, призабойной зоны, интервала перфорации;

–ликвидация аварий;

–спуск и подъем оборудования для раздельной эксплуатации

изакачки различных агентов в пласт;

–воздействие на продуктивный пласт физическими, химическими, биохимическими и другими методами;

–зарезка боковых стволов и проводка горизонтальных участков в продуктивном пласте;

–изоляция одних и приобщение других горизонтов;

–исследование скважин;

–ликвидация скважин.

Текущим ремонтом скважин является комплекс работ, направленных на восстановление работоспособности внутрискважинного оборудования, и работ по изменению режима и способа эксплуатации скважины (смена насоса, НКТ или штанг, изменение глубины погружения насоса и т.д.).

Cкважино-операцией ремонтных работ по повышению нефтеотдачи пластов и интенсификации добычи нефти является комплекс работ по осуществлению технологических процессов, свя-

91

занных с воздействием на пласт и прискважинную зону физическими, химическими или биохимическими и гидродинамическими методами, направленными на повышение коэффициента конечного нефтеизвлечения на данном участке залежи.

Для удобства расчета стоимости, группировки и ускорения подготовительных работ разработан классификатор ремонтов скважин по видам работ. Виды работ, относящиеся к текущим и капитальным ремонтам, приведены в табл. 4 и 5. Практически все представленные в таблице виды работ делятся еще на подвиды, например ТР1 содержит 7 подвидов.

Продолжительность простоев действующего фонда скважин в связи с ремонтными работами учитывается коэффициентом эксплуатации, который представляет собой отношение времени фактической работы скважины к их общему календарному времени за месяц или год.

92

Бригады по ремонту скважин оснащены надежными подъемными агрегатами на автомобильном ходу, специальным инструментом, мостками для укладки НКТ, инструментальной будкой, емкостью долива жидкости, вагоном-домом и др.

Восновном текущий ремонт скважин производится при открытом устье с собиранием колонны НКТ из отдельных труб. Спуск и подъем различного подземного оборудования и инструмента при ремонте осуществляют с помощью подъемной лебедки или подъемной установки, называемой агрегатом для подземного ремонта скважин (рис. 29).

Впоследнее время получил широкое распространение ремонт

сиспользованием установок с гибкими трубами (рис. 30) [24]. Это объясняется существенным упрощением устьевого оборудования вследствие отсутствия муфт на трубах и выполнения труб, нама-

93

тываемых на барабан; возможностью быстрого проведения спускоподъемных операций и широкого применения средств автоматизации и контроля.

Рис. 29. Агрегат для ремонта скважин А-50У: 1 – передняя опора; 2 – промежуточная опора; 3 – компрессор; 4 – трансмиссия; 5 – промежуточный вал; 6 – гидроцилиндр подъема вышки; 7 – ограничитель подъема крюкоблока;

Эффективность работы скважин в значительной степени определяется частотой ремонта и межремонтным периодом (МРП) работы скважин, а также величиной межочистного периода (МОП) при проведении на скважинах мероприятий, направленных на профилактику и удаление образующихся в скважинах отложений (АСПО, соли). Межремонтный период определяется как продолжительность периода фактической работы скважины от ремонта до ремонта, то есть как время между двумя последовательными

94

ремонтами. Продолжительность МРП определяют за квартал, полугодие, год путем деления числа отработанных скважиной дней (суток) на количество подземных ремонтов (Nрем) за этот период:

МРП = (Ткал – Трем)/Nрем.

Рис. 30. Схема установки с гибкими трубами для подземного ремонта: 1 – циркуляционный переводник; 2 – гибкие НКТ; 3 – колонная головка; 4 – дроссель; 5 – отводная линия; 6 – циркуляционный тройник с дросселем противодавления и задвижкой; 7 – четырехплашечный превентор; 8 – сальниковая коробка; 9 – индикатор веса; 10 – инжекторная головка для подачи и извлечения колонны гибких труб; 11 – выпрямляющее устройство; 12 – подъемный кран инжектора; 13 – барабан с гибкими НКТ; 14 – кабина

управления; 15 – энергетический блок

Межочистной период работы скважины есть период времени (суток) между двумя мероприятиями, проводимыми на скважине с целью профилактики и удаления отложений. За некоторый отчетный период МОП определяют по формуле

МОП = Ткал/N,

где N – количество мероприятий, выполненных за период Ткал.

95

Простои скважин в связи с проведением подземных ремонтов, других геолого-технических мероприятий (ГТМ) отражаются на технико-экономических показателях эксплуатации скважин, в той или иной мере осложняют процесс выработки извлекаемых запасов нефти. Эти простои учитываются коэффициентом эксплуатации Kэ,

Kэ = (Ткал – Тпрост)/Ткал,

где Тпрост – общая продолжительность (сут) простоев скважин за отчетный период времени.

Межремонтный период работы скважин зависит от ряда факторов, в том числе от накопленного на предприятии (месторождении, цехе добычи нефти и газа) опыта работы с фондом механизированных скважин. Одна из наиболее значимых причин проведения ремонта на скважинах, оборудованных УСШН – обрывы насосных штанг. Например, в ЦДНГ №7 ООО «ЛУКОЙЛ-Пермь» за период 2001–2003 гг. при среднем фонде скважин с УСШН произошла 52 обрыва штанг, то есть в среднем 0,048 обрывов в расчете на одну скважину за год. Такое значение показателя следует считать вполне приемлемым (невысоким), что можно объяснить, наряду с другими причинами, многолетним опытом работы с механизированным фондом скважин в ЦДНГ № 7 [13].

8.10. Увеличение производительности скважин

По принципу действия все методы увеличения производительности скважин можно разделить на следующие группы [12]:

–гидрогазодинамические,

–физико-химические,

–термические,

–комбинированные.

Гидрогазодинамические методы эффективны в твердых породах, когда создание дополнительных трещин в призабойной зоне пласта (ПЗП) позволяет приобщить к процессу фильтрации новые

96

удаленные части пласта. К этому виду воздействия относится гидравлический разрыв пласта (ГРП).

Физико-химические методы целесообразно применять в случаях, когда можно растворить породу пласта или элементы, отложение которых обусловило ухудшение проницаемости ПЗП, например, соли или железистые отложения и др. Типичным методом воздействия является кислотная обработка.

Термические методы целесообразны, когда в ПЗП произошло отложение твердых или очень вязких углеводородов, таких как парафин, смола, асфальтены, а также и при фильтрации вязкой нефти. К этому виду воздействия относятся прогревы ПЗП глубиннымэлектронагревателем, паромили другимитеплоносителями.

Комбинированные методы сочетают характерные особенности перечисленных трех основных. Например, термокислотная обработка скважин сочетает в себе как химическое воздействие на породу пласта, так и тепловое воздействие в результате выделения большого количества теплоты при химической реакции со специально вводимыми веществами и т.д.

Выбор метода воздействия основывается на тщательном изучении термодинамических условий и состояния ПЗП, состава пород и жидкостей, а также систематического изучения накопленного промыслового опыта на данном месторождении. В настоящее время наиболее распространенными методами воздействия являются кислотные обработки, гидравлический разрыв пласта, гидропескоструйная перфорация и др.

Кислотное воздействие на призабойную зону

Кислотные обработки скважин предназначены для очистки забоев, призабойной зоны, НКТ от солевых, парафинистосмолистых отложений и продуктов коррозии при освоении скважины с целью их запуска, а также для увеличения проницаемости пород. Под воздействием соляной кислоты в породах ПЗП образуются пустоты, каверны, каналы разъедания, вследствие чего увеличивается проницаемость пород, а следовательно, и произво-

97

дительность нефтяных (газовых) и приемистость нагнетательных скважин.

Обработка призабойных зон скважин кислотным составом нашла широкое распространение вследствие сравнительной простоты, дешевизны и часто встречающихся благоприятных для ее применения пластовых условий.

В нефтесодержащих породах часто присутствуют известняки, доломиты или карбонатные цементирующие вещества. Такие породы хорошо растворяет соляная кислота, при этом происходят следующие реакции:

– при воздействии на известняк

2HCl + CaCO3 = CaCl2 + H2O + CO2

– при воздействии на доломит

4HCl + CaMg(CO3)2 = CaCl2 + MgCl2 +2H2O + 2CO2.

Хлористый кальций (CaCl2) и хлористый магний (MgCl2) – это соли, хорошо растворимые в воде – носителе кислоты, образующейся в результате реакции. Углекислый газ CO2 также легко удаляется из скважины либо при соответствующем давлении (свыше 7,6 МПа) растворяется в воде.

Особенность кислотных обработок терригенных (песчаники, алевролиты и др.) коллекторов заключается в том, что кислота в них не формирует отдельные каналы, проникающие в пласт на различную глубину, как в карбонатных и трещиноватых коллекторах. В данном случае кислотный раствор проникает в пласт более равномерно и контур ее проникновения близок к круговому.

Вкарбонатных коллекторах кислота реагирует фактически

снеограниченной массой карбонатного вещества по всей глубине образующегося канала, тогда как в терригенных карбонаты составляют всего лишь несколько процентов от общего объема породы. Соляная кислота взаимодействует с карбонатными компонентами, не вступая в реакцию с основной массой породы терригенного коллектора, состоящего из силикатных веществ (кварц)

98

и каолинов. Эти вещества взаимодействуют с фтористоводородной кислотой HF. Взаимодействие HF с кварцем происходит по следующей реакции:

SiO2 + 4HF = 2H2O + SiF4.

Образующийся фтористый кремний SiF4 далее взаимодействует с водой:

3SiF4 + 4H2O = Si(OH)4 + 2H2SiF6.

Кремнефтористоводородная кислота H2SiF6 остается в растворе, а кремниевая кислота Si(ОН)4 по мере снижения кислотности раствора может образовать студнеобразный гель, закупоривающий поры пласта. Для предотвращения этого фтористая кислота употребляется только в смеси с соляной кислотой для удержания кремниевой кислоты в растворе. Рабочий раствор кислоты для воздействия на терригенные коллекторы обычно содержит 8–10 % соляной кислоты и 3–5 % фтористоводородной. Плавиковая кислота растворяет алюмосиликаты согласно реакции

H4Al2Si2O9 + 14HF = 2AlF3 + 2SiF4 + 9H2O.

Фтористый алюминий AlF3 остается в растворе, а фтористый кремний SiF4 взаимодействует с водой, образуя кремниевую кислоту.

Взаимодействие HF с зернистым кварцем протекает медленно, а с алюмосиликатом H4Al2Si2O9 быстро, но медленнее, чем НСl с карбонатами.

Обработка терригенных коллекторов смесью соляной и фтористоводородной кислот целесообразна для удаления карбонатных цементирующих веществ и для растворения глинистого материала. Смесь НСl и HF называют глинокислотой.

Терригенные породы содержат мало карбонатов. Поэтому применяют двухступенчатую кислотную обработку. Сначала обрабатывают призабойную зону обычным 12–15%-ным раствором НСl, а затем закачивают глинокислоту.

99

Гидравлический разрыв пласта

Гидравлический разрыв пласта (ГРП) является одним из основных методов повышения производительности и продуктивности скважин и может быть определен как физический процесс, при котором порода разрывается по плоскостям минимальной прочности благодаря воздействию на пласт давлением, создаваемым закачкой в скважину жидкости [10].

На пласт в вертикальном направлении действует сила, равная весу вышележащих пород. Плотность горных осадочных пород ρп обычно принимается равной 2300 кг/м3 .

Давление горных породнаглубине Нопределяетсяпо формуле

Рг = ρп · g · Н.

За миллионы лет существования осадочных пород внутреннее напряжение породы по всем направлениям стало одинаковым и равным горному. Для расслоения пласта, т.е. для образования в пласте горизонтальной трещины, необходимо внутри пористого пространства создать давление Рр, превышающее горное на величину сопротивления горных пород на разрыв, так как надо преодолеть силы сцепления частиц породы σz.

Рр = Рг + σz.

Фактические давления разрыва меньше горного, так как в ПЗП создаются области разгрузки, в которых внутреннее напря-