технология добычи нефти и газа 56
.pdfПеред началом работ по капитальному ремонту скважины необходимо исследовать ее устье. Проверяют состояние колонной головки с целью определения герметичности соединения пьедестала с эксплуатационной колонной, состояние внутренней поверхности пьедестального патрубка. В
случае необходимости патрубок заменяют.
Если невозможно устранить дефект эксплуатационной колонны, а ее диаметр позволяет, то спускают дополнительную колонну с установкой башмака ниже дефектного интервала. Дополнительную колонну цементируют или устанавливают межколонныйпакер. После окончания цементирования дополнительную колонну проверяют шаблоном на проходимость и испытывают на герметичность. Вторичное цементирование проводят для изоляции продуктивного горизонта от притока воды; перекрытия фильтра при переходе на эксплуатацию выше или ниже залегающих пластов; перекрытия дефекта в эксплуатационной колонне; укрепления призабойной зоны пласта и т.д.
Для вторичного цементирования используют различные тампонажные материалы и добавки к ним, которые выбирают в зависимости от условий и цели проведения работ (давление, температура, размеры пор; наличие агрессивных компонентов, приемистость пласта и др.).
Изоляционные работы – один из видов капитального ремонта скважин, проводимый с целью ликвидации прорыва в скважину пластовых вод.
Проводят работы по изоляции вод верхних, нижних, подошвенных и поступающих через соседние скважины, по селективной изоляции вод при эксплуатации скважиной слоистого неоднородного пласта или нескольких продуктивных горизонтов.
Консорциум « Н е д р а »
1. Современные технологии воздействия на призабойную зону скважины.
Извлечение нефти из пласта и любое воздействие на него осуществляются через скважины. Призабойная зона скважины (ПЗС) - область, в
которой все процессы протекают наиболее интенсивно. Здесь как в единый узел сходятся линии токов при извлечении жидкости или расходятся - при закачке. Здесь скорости движения жидкости, градиенты давления, потери энергии, фильтрационные сопротивления максимальны. От состояния призабойной зоны пласта существенно зависит эффективность разработки месторождения, дебиты добывающих скважин, приемистость нагнетательных и та доля пластовой энергии, которая может быть использована на подъем жидкости непосредственно в скважине.
Очень важно сохранить ПЗС в таком состоянии, чтобы энергия, расходуемая на преодоление фильтрационных сопротивлений ПЗС, была бы достаточно мала как при отборе жидкости из пласта, так и при нагнетании в пласт. Само бурение скважины уже вносит изменения в распределение внутренних напряжений в окружающей забой породе. Перфорация обсадной колонны сопровождается кратковременным воздействием на ПЗС ударных волн различных частот, которые воздействуют на кристаллы, слагающие породу, и вызывают пьезоэлектрический эффект на гранях этих кристаллов.
Возникающее электрическое поле, в зависимости от его полярности, интенсивности и продолжительности существования, может либо тормозить, либо способствовать фильтрации (явление осмоса), влиять на формирование аномальных жидкостных слоев на границе с поверхностью пор пласта.
В процессе добычи нефти вся извлекаемая пластовая жидкость - нефть, вода и газ - проходит через призабойные зоны добывающих скважин и вся нагнетаемая в пласты вода - через ПЗС нагнетательных скважин.
Эти процессы происходят при температурах и давлениях, отличных от тех, при которых эти жидкости (или газы) были первоначально на поверхности или в пласте. В результате в ПЗС, как в фильтре, могут откладываться как различные углеводородные компоненты (смолы, асфальтены,
парафины и др.), так и различные соли, выпадающие из растворов в результате нарушения термодинамического равновесия.
Для снижения фильтрационных сопротивлений необходимо осуществлять мероприятия по воздействию на ПЗС для повышения проницаемости,
улучшения сообщаемости со стволом скважины и увеличению системы трещин или каналов для облегчения притока и снижения энергетических потерь в этой ограниченной области пласта.
Все методы воздействия на ПЗС можно разделить на три основные группы: химические, механические, тепловые.
Химические методы воздействия целесообразно применять только в тех случаях, когда можно растворить породу пласта или элементы,
отложение которых обусловило ухудшение проницаемости ПЗС, как например, соли или железистые отложения и др. Типичным методом воздействия является простая кислотная обработка.
Консорциум « Н е д р а »
Механические методы воздействия эффективны в твердых породах, когда создание дополнительных трещин в ПЗС позволяет приобщить к процессу фильтрации новые удаленные части пласта. К этому виду воздействия относится ГРП. Тепловые методы целесообразны только в тех случаях,
когда в ПЗС произошло отложение твердых пли очень вязких углеводородов, таких как парафина, смол, асфальтенов, а также и при фильтрации вязкой нефти. К этому виду воздействия относятся прогревы ПЗС глубинным электронагревателем, паром или другими теплоносителями.
Существуют разновидности методов воздействия на ПЗС, которые 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.
2. Методы освоения нефтяных скважин.
Традиционное освоение скважин месторождения начинается после завершения всех основных этапов работ – бурения,
раскрытия пластов и перфорирования обсадных колонн. Очевидно, что поверхности пластов и призабойных зон при этом сложно назвать чистыми – бурильные работы оставляют после себя глинистые корки и взвеси, а сильнейшая вибрация при перфорации заставляет прилежащие слои грунта практически слипаться. В результате проницаемость их падает практически до нуля, и для вызова притока в скважину подобную ситуацию приходиться исправлять.
Решение состоит в организации в скважине депрессии (иначе говоря – создания области пониженного давления,
значительно уступающего по величине собственному давлению внутри пластов нефти или газа). При этом не следует упускать из виду тот факт, что в пластах с наиболее высокими показателями внутреннего давления резкая депрессия может вызвать неконтролируемый прорыв и фонтанирование энергоносителя – в отдельных случаях могущее вызвать еще и пожары.
На сегодняшний день освоение нефтяных и газовых скважин осуществляется шестью различными методами:
• Тартанием
Консорциум « Н е д р а »
Макет космического корабля «Восток-1» в павильоне «Космос» на ВДНХ. За ним — цитата К. Э. Циолковского:
«Сначала неизбежно идут: мысль, фантазия, сказка. За ними шествует научный расчёт. И уже в конце концов исполнение венчает мысль»
•Свабированием
•заменой жидкости в скважине на менее плотную
•компрессией
•прокачиванием газожидкостных смесей
•откачиванием скважинных жидкостей насосом.
При этом фланцы обсадных колонн в обязательном порядке оснащаются задвижками, способными выдержать сверхвысокое давление и остановить (если возникнет такая необходимость) внезапное фонтанирование.
Освоение скважин тартанием.
Основным механизмом удаления жидкости при этом методе служит своеобразный «ковшик» в виде желонки с клапаном и штоком, опускающийся в скважину на канате. Производительность такого способа крайне мала – и его использование в 21
веке оправдывается только качественным извлечением глинистых растворов и осадков.
Освоение свабированием.
В данном случае механизмом откачки служит уже не желонка, а снабженная клапанами с эластичными манжетками труба.
Производительность этого процесса в 10-20 раз превосходит предыдущий, и на вертикальных скважинах метод применяется достаточно часто.
Освоение заменой жидкости.
Консорциум « Н е д р а »
Способы освоения скважин этим методом заключаются в вытеснении под давлением из ствола шахты плотной глинистой взвеси путем промывки. Промывочной жидкостью при этом служит дегазированная нефть либо обычная вода, причем направление промывки может быть и прямым, и обратным.
Освоение компрессией.
Данный способ базируется на закачке в скважинную жидкость воздуха (либо любого иного газа) с помощью компрессора.
Насыщение смеси газом значительно понижает ее общую плотность и, как следствие, уровень давления. К сожалению, на глубоких (до 5 км) и неустойчивых коллекторах метод неприменим.
Освоение прокачкой газожидкостных смесей.
Такое освоение нефтяных скважин во многом схоже с предыдущим по конечному результату. Отличие же состоит в с амом процессе – где вместо насыщения газом внутренней жидкости она заменяется на уже газированную с заранее заданной величиной давления.
Освоение скважин откачиванием скважинных жидкостей насосом.
Так производится, прежде всего, освоение горизонтальных скважин, а также освоение газовых скважин с пониженным давлением в пластах. Метод известен своей эффективностью – но лишь при условии отсутствия нужды в значительной депрессии.
Консорциум « Н е д р а »
1.Оборудование и технология фонтанной эксплуатации скважин. Типовые схемы фонтанной арматуры.
Впробуренных эксплуатационных скважинах оборудуют как забойную (в зоне продуктивного пласта), так и устьевую часть, выходящую на поверхность. Если продуктивный пласт сложен достаточно прочными породами, то применяют "открытый" забой. В этом случае эксплуатационная обсадная колонна доводится до верхней границы продуктивного пласта, а сам пласт вскрывается на всю мощность. Если породы продуктивного пласта неустойчивые, рыхлые, то забой укрепляют обсадными трубами с креплением (цементированием) затрубного пространства. Приток нефти в скважину обеспечивают пробивкой отверстий (перфорацией) обсадной трубы и цементного кольца в зоне продуктивного пласта (обычно десять отверстий на один метр).
Оборудование любой скважины, в том числе фонтанной, должно обеспечивать отбор продукции в заданном режиме и возможность проведения необходимых технологических операций с учетом охраны недр, окружающей среды и предотвращения аварийных ситуаций. Оно подразделяется на наземное (устьевое) и скважинное (подземное).
К наземному оборудованию относят фонтанную арматуру и манифольд. Фонтанной арматурой оборудуют фонтанные нефтяные и газовые скважины. Фонтанная арматура изготавливается по ГОСТ 13846-89.
Фонтанная арматура служит для герметизации устья скважины, направления движения газожидкостной смеси в выкидную линию,
регулирования и контроля режима работы скважины созданием противодавления на забое.
Фонтанную арматуру собирают из различных фланцевых тройников, крестовиков и запорных устройств (задвижек или кранов), которые соединяют между собой с помощью шпилек. Герметизируют соединения металлическим кольцом с овальным поперечным сечением, которое вставляют в канавки на фланцах и затем стягивают шпильками.
Фонтанную арматуру различают между собой по прочностным и конструктивным признакам: по рабочему или пробному давлению, размерам проходного сечения ствола, конструкции фонтанной елки и числу спускаемых в скважину рядов фонтанных труб, виду запорных устройств.
Консорциум « Н е д р а »
Фонтанная арматура выпускается на рабочее давление – 14, 21, 35, 70, 105 и 140 МПа, сечением ствола от 50 до 150 мм, по конструкции
фонтанной елки – крестовая и тройниковая, по числу спускаемых в скважину рядов труб – однорядная и двухрядная и оборудована задвижками или
кранами.
Особенности конструкции и оборудования газовых скважин.
На эксплуатационных скважинах кроме скважинного и устьевого оборудования могут устанавливаться компрессоры для отбора газа из межколонного пространства, дозаторы ингибиторов и деэмульгаторов.
Трубопроводы от устья скважин до ГЗУ называют выкидные линии (усы), от ГЗУ до сборных пунктов – коллекторы.
АГЗУ – Установки предназначены для автоматического переключения скважин на замер по заданной программе и автоматического измерения дебита скважины.
Консорциум « Н е д р а »
Автоматический влагомер нефти непрерывно определяет процентное содержание воды в потоке нефти, турбинный расходомер измеряет количество выделившегося из нефти свободного газа.
Путевые нагреватели осуществляют нагрев продукции скважин для снижения вязкости и повышения текучести, улучшения процесса сепарации газа. Сепараторы газа в системе подготовки устанавливают без предварительного сброса и с предварительным сбросом воды или с применением блоков очистки воды.
Консорциум « Н е д р а »
Газожидкостная смесь на газовый и жидкостный поток разделяются в узлах предварительного отбора газа и сепараторах (процесс сепарации осуществляется в несколько ступеней).
Дожимные насосные станции взависимости от режима работы должны обеспечить:
-Совместный транспорт нефти, газа и воды на другие промысловые объекты;
-Раздельный транспорт части сепарированного газа на газоперерабатывающий завод (ГПЗ) и частично газированной нефти вместе с водой на объекты подготовки, сброс, очистку и перекачку пластовой воды на кустовые станции.
-Сброс, очистку и перекачку пластовой воды на кустовые станции.
Установки подготовки нефти обеспечивает ее обезвоживание ,обессоливание и стабилизацию, а также снижение содержания в ней механических примесей до допустимого уровня.
Компрессорные станции принимают газ из сетей газосбора, аппаратов и резервуаров низкого и среднего давления, дожимают его до давления, обеспечивающего транспортирование газа до ГПЗ или до магистрального газопровода высокого давления.
Установки по улавливанию легких фракций (УЛФ) предназначены для предотвращения потерь нефти и нефтепродуктов за счет улавливания и утилизации испаряющихся легких фракций.
Схема обвязки установки улавливания легких фракций.
Консорциум « Н е д р а »