технология добычи нефти 26
.pdf
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»
Консорциум « Н е д р а »
Конструкция забоя скважины бывает двух типов - открытого и закрытого. Открытый забой, не обсаженный колонной, используют в твердых породах, где исключены обвалы. Встречается такой тип весьма редко. При закрытом забое продуктивный пласт обсаживают колонной с последующим цементированием и перфорацией.
Оборудование забоя скважины может включать и другие элементы, например, гравийный фильтр и т. п.
Конструкция скважин в вечномерзлых породах зависит от типа этих пород, определяемого минимальной температурой и склонностью оттаявших пород к усадкам.
Встречаются четыре типа вечномерзлых пород:
•высокотемпературные (Тм >-3 °C) - непросадочные слабольдистые, просадочные сильнольдистые;
•низкотемпературные (Т <-3 °C) непросадочные, просадочные.
На севере европейской части СССР и в Восточной Сибири наиболее часто встречаются вечномерзлые породы первого типа. Конструкция скважин для пород этого типа принципиально не отличается от конструкции скважин для обычных немерзлых пород. Необходимым условием при подборе обсадных колонн является учет дополнительных напряжений, которые могут возникнуть при длительных остановках скважин и п овторном промерзании оттаявших вокруг скважины пород.
Консорциум « Н е д р а »
Электровинтовые насосы скомпонованы аналогично УЦЭН, но вместо гидродинамического центробежного насоса используется объемный винтовой насос. Это решение позволяет использовать все преимущества объемного насоса и преимущества компоновки агрегата ЦЭН.
Конструкция скважинного винтового насоса предусматривает использование двух уравновешенных винтов с правым 7 и левым 4 направлениями спирали. Винты изготовлены из титановых сплавов для увеличения износостойкости и полыми - для уменьшения инерционных усилий.
Осевые усилия от винтов приложены к эксцентриковой соединительной муфте 5, расположенной между ними, и взаимно компенсируются. Привод винтов осуществляется от расположенного в нижней части электродвигателя через протектор 10, эксцентриковую пусковую муфту 9 и вал 8. Эксцентриковые муфты обеспечивают необходимое вращение винтов 4 и 7. Пусковая муфта осуществляет пуск насоса при максимальном крутящем моменте двигателя, отключает насос при аварийном выходе его из строя, предотвращает движение винта в противоположную сторону при обесточивании двигателя или неправильном подключении кабеля.
Консорциум « Н е д р а »
Консорциум « Н е д р а »
Схема винтового скважинного насоса: 1 - предохранительный клапан: 2 - фильтровая сетка; 3 - левая обойма; 4 - левый винт; 5 — эксцентриковая шарнирная соединительная муфта; 6-правая обойма; 7 — правый винт; 8 — вал; 9 — пусковая муфта; 10— протектор.
Прием жидкости из скважины ведется через две фильтровые приемные сетки 2, расположенные вверху верхнего и внизу нижнего винтов. Общий выход жидкости происходит в пространстве между винтами, затем она проходит по кольцу между корпусом обоймы верхнего винта и кожухом насоса к многофункциональному предохранительному клапану 1 поршеньково-золотникового типа. Обойдя по каналу предохранительный клапан,
жидкость проходит в шламовую трубку и попадает в НКТ.
Предохранительный клапан перепускает жидкость в НКТ при спуске насоса в скважину и из НКТ при подъеме, а также из НКТ в затрубное пространство при остановках насоса, недостаточном прит оке из пласта,
содержании в жидкости большого количество газа, повышении устьевого давления выше регламентированной величины (объемный насос не может работать при закрытом виде том выкиде). Шламовая труба представляет собой заглушённый сверху патрубок с боковыми отверстиями и предохраняет насос от попадания в него механических твердых частиц с поверхности и из откачиваемой жидкости при остановках. Шлам собирается между внутренней поверхностью НКТ и наружной поверхностью шламовой трубы.
В России технология добычи нефти с помощью винтовых насосов не имеет широкого применения, когда как в Канаде и Южной Америке доля винтовых насосов в механизированной добыче достигает 40 %. И этому
Консорциум « Н е д р а »
есть несколько причин. Основным сдерживающим фактором является недостаток информ ации о данной технологии, оборудовании и условиях его применения.
5. Техника и технология перфорации скважин, кумулятивная перфорация. Виды подземного ремонта скважин: текущий и капитальный.
Существует четыре способа перфорации: пулевая, торпедная, кумулятивная, пескоструйная.
Первые три способа перфорации осуществляются на промыслах геофизическими партиями с помощью оборудования, имеющегося в их распоряжении. Поэтому детально техника и технология этих видов перфорации первыми тремя способами изучается в курсах промысловой геофизики. Пескоструйная перфорация осуществляется техническими средствами и службами нефтяных промыслов. При пулевой перфорации в скважину на электрическом кабеле спускается стреляющий пулевой аппарат, состоящий из нескольких (8 - 10)
камор - стволов, заряженных пулями диаметром 12,5 мм. Каморы заряжаются взрывчатым веществом (ВВ) и
детонаторами. При подаче электрического импульса происходит залп. Пули пробивают колонну, цемент и внедряются в породу. Существует два вида пулевых перфораторов:
•перфораторы с горизонтальными стволами. В этом случае длина стволов мала и ограничена радиальными габаритами перфоратора;
•перфораторы с вертикальными стволами с отклонителями пуль на концах для придания полету пули направления, близкого к перпендикулярному по отношению к оси скважины.
Консорциум « Н е д р а »
Торпедная перфорация осуществляется аппаратами, спускаемыми на кабеле и стреляющими разрывными снарядами диаметром 22 мм. Внутренний заряд ВВ одного снаряда равен 5 г. Аппарат состоит из секций, в каждой из которых имеется по два горизонтальных ствола. Снаряд снабжен детонатором накольного типа. При остановке снаряда происходит взрыв внутреннего заряда и растрескивание окружающей горной породы. Масса ВВ одной камеры - 27 г. Глубина каналов по результатам испытаний составляет 100 - 160 мм, диаметр канала - 22 мм. На 1
м длины фильтра обычно делается не более четырех отверстий, так как при торпедной перфорации часты случаи разрушения обсадных колонн.
Пулевая и торпедная перфорации применяются ограниченно, так как все больше вытесняются кумулятивной перфорацией.
Кумулятивная перфорация осуществляется стреляющими перфораторами, не имеющими пуль или снарядов. Прострел преграды достигается за счет сфокусированного взрыва. Такая фокусировка обусловлена коняческой формой поверхности заряда ВВ, облицованной тонким металлическим покрытием (листовая медь толщиной 0,6 мм). Энергия взрыва в виде тонкого пучка газов - продуктов облицовки пробивает канал.
Кумулятивная струя приобретает скорость в головной части до 6 - 8 км/с и создает давление на преграду до 0,15
- 0,3 млн. МПа. При выстреле кумулятивным зарядом в преграде образуется узкий перфорационный канал глубиной до 350 мм и диаметром в средней части 8 - 14 мм. Размеры каналов зависят от прочности породы и типа перфоратора.
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»
Консорциум « Н е д р а »
Комплекс работ, связанных со спуском в скважины и подъемом труб, штанг, насосов или каких -либо инструментов, называется подземным ремонтом.
Подземный ремонт скважин в зависимости от вида и сложности работ условно разделяют на текущий и капитальный.
Бригады по подземному ремонту скважин работают повахтенно. В состав вахты (смены) входят обычно три человека: двое (оператор с помощником) работают у устья скважины, третий (тракторист или моторист) - на лебедке подъемного механизма.
Работы, связанные с ликвидацией аварий с подземным оборудованием (ловля и извлечение оборванных труб), исправлением поврежденных эксплуатационных колонн, изоляцией вод, переходом на другой эксплуатационный объект, относятся к категории капитального ремонта скважин. Такие работы выполняю т специализированные бригады по капитальному ремонту скважин. Эти же бригады обычно выполняют все операции по обработке призабойных зон (гидравлический разрыв пласта, гидропескоструйная перфорация,
кислотная обработка, виброобработка и др.).
К текущему подземному ремонту относятся: замена насосов, замена труб и штанг или изменение характера их подвески, очистка скважин от песчаной пробки, несложные ловильные работы (ловля оборвавшихся штанг и
Консорциум « Н е д р а »
других предметов в колонне насосно-компрессорных труб). Эти работы выполняют бригады по подземному ремонту скважин, организуемые на каждом предприятии по добыче нефти и газа.
Перед 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.).
Консорциум « Н е д р а »