Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Эксплуатация нефтяных скважин. Учебное пособие. Курс лекций
.pdf
21
воляет продавить жидкость до башмака НКТ. Трубы в этом случае
должны быть спущены до верхних дыр фильтра. Сверление в НКТ
пускового отверстия для снижения необходимого давления компрессора в данном случае нежелательно, так как при последующем
нагнетании воды через это отверстие давление будет передаваться
в затрубное пространство. Использование пускового отверстия возможно только лишь в период интенсивного дренирования. Дренирование производится до стабилизации КВЧ при постоянном контроле за его содержанием;
в) насосным способом (ЭЦН) до стабилизации КВЧ;
г) самоизливом при интенсивном водопритоке, т. е. сбросом
воды из скважины в канализацию. Такая операция более эффективна при многократных кратковременных изливах, когда скважина
периодически в течение 6–15 мин работает на излив с максимальной производительностью. Такую операцию повторяют до стабилизации КВЧ. К такому способу целесообразно прибегать в тех случаях, когда дебит скважины превышает несколько десятков кубометров воды в сутки. Кратковременными изливами удается в 4–6 раз
сократить расход воды по сравнению с непрерывным самоизливом
для достижения минимального содержания КВЧ.
3. Солянокислотные обработки призабойных зон скважин,
вскрывших карбонатные пласты или пласты, содержащие карбонатный цементирующий материал, а также для растворения окалины. Для этого в пласт закачивают 0,8–1,5 м3 на 1 м толщины пласта
10–15 % раствора ингибированной соляной кислоты и оставляют
скважину на сутки. Затем после дренирования и промывки скважину переводят под нагнетание.
4. Гидравлический разрыв пласта (ГРП). Скважины третьей
группы обычно удается освоить только после ГРП и ряда последующих операций (дренаж, промывка). Однако в горизонтах, представленных чередованием глин и песчаников, ГРП неэффективен,
так как трещины образуются в одном наиболее проницаемом прослое. Лучшие результаты получаются при поинтервальном ГРП,
т. е. гидроразрыве каждого прослоя. При этом необходимо применение двух пакеров, спускаемых на НКТ и устанавливаемых выше и
ниже намечаемого для обработки интервала.
5. Промывка НКТ и водоводов водо-песчаной смесью. Часто
малоэффективность освоения нагнетательных скважин или малые
22
приемистости являются результатом быстрого загрязнения поверхности пласта окалиной и твердыми частицами, приносимыми водой
из водоводов.
Для их очистки водоводы и скважины промывают водопесчаной смесью (50 кг песка на 1 м3 воды) с помощью цементировочных агрегатов. При таких промывках из скважины или водовода
выходит густая, черная водо-песчаная смесь с ржавчиной, но через
20–30 мин, в зависимости от интенсивности прокачки, вода светлеет, и содержание в ней КВЧ и железа уменьшается до следов. После
таких промывок уменьшаются почти наполовину потери на трение
в водоводах.
6. Нагнетание в скважину воды в течение нескольких часов под
высоким давлением, превышающим нормальное давление нагнетания, в тех случаях, если коллектор имеет некоторую естественную
трещиноватость. Для этого к скважине подключают три–четыре
насосных агрегата и создают дополнительное давление, при котором естественные трещины в пласте расширяются, и поглотительная способность скважины резко возрастает. Такая операция представляет собой упрощенный вариант ГРП, после которого в пласте
происходит необратимый процесс раскрытия трещин, через которые глубоко в пласт прогоняются взвесь и глинистые осадки.
7. Предварительная обработка горячей водой или нефтью
нефтяных скважин, предназначенных под нагнетание, для удаления
парафиновых и смолистых накоплений в призабойных зонах. Подогрев осуществляют от паровых передвижных установок, смонтированных на автомобильном ходу (ППУ).
Расход нагнетаемой воды [1] обычно увеличивается быстрее,
чем растет давление нагнетания. Другими словами, коэффициент
поглотительной способности увеличивается с ростом давления
нагнетания. Глубинные исследования расходомерами показали, что
при этом возрастает и интервал поглощения, а следовательно, и
охват пласта процессом вытеснения по толщине в результате увеличения раскрытости естественных трещин и присоединения дополнительных прослоев пласта к процессу поглощения жидкости.
Для расширения интервала поглощения иногда закачивают
в скважину 2–5 м3 известковой суспензии концентрации 15 кг СаО
на 1 м3 воды с последующим добавлением сульфит-спиртовой барды (ССБ) вязкостью примерно 500 мПа∙с для уплотнения поглоща-
23
ющего прослоя. При последующем увеличении давления нагнетания таким приемом удается расширить интервал поглощения и выровнять или расширить профиль приемистости. При получении отрицательных результатов закачанная известковая суспензия растворяется слабым раствором соляной кислоты и последующей промывкой скважины.
3.1. Техника безопасности при освоении скважин
Техника безопасности – это совокупность приемов по предупреждению несчастных случаев, отравлений и профессиональных
заболеваний. Она неразрывно связана с технологией процессов и
оборудованием.
До ввода в эксплуатацию законченной бурением скважины демонтируют буровое оборудование, проводят планировку территории
возле скважин (расчистку, выравнивание, размещение объектов).
Освоение скважин должно проводиться по плану, утвержденному
главным инженером предприятия и главным геологом, с указанием
в плане персонально ответственного инженерно-технического работника. Бригады рабочих должны быть обучены и проинструктированы
безопасному ведению работ, в том числе на случай открытого нефтегазовыброса.
Обсадные трубы нефтяных и газовых скважин обвязывают колонной головкой. Колонную головку опрессовывают на пробное
давление до установки ее на устье и затем, после монтажа, испытывают на давление, не превышающее давление опрессовки колонны,
принимаемое по установленной норме. Эти работы оформляются
актами. Колонная головка должна иметь конструкцию, обеспечивающую проведение постоянного контроля за скоплением газа
в межколонном пространстве. В основном межколонные газопроявления обусловлены не герметичностью резьбовых соединений
обсадных труб. Для предупреждения их применяют уплотнительную резьбовую смазку, ингибитор коррозии, а также проводят другие мероприятия.
Разведочные, фонтанные, газлифтные и газовые скважины следует осваивать только после оборудования устья фонтанной арматурой,
схема сборки которой должна быть утверждена руководством предприятия. Рабочее давление арматуры должно соответствовать максимальному давлению, ожидаемому на устье при эксплуатации скважи-
24
ны. Арматура предварительно должна быть опрессована в собранном
виде на пробное давление, предусмотренное паспортом, а после монтажа на устье – на давление, допустимое для опрессовки эксплуатационной колонны. Результаты опрессовки оформляются актом. При
сборке нужно следить за правильным размещением прокладок (или
колец), надежно закрепить все шпильки, проверить открытие и закрытие всех задвижек (или кранов).
До начала работ по освоению у фонтанной арматуры устанавливают стационарную или передвижную площадку с лестницей и
перилами.
Обвязка устья скважины, ее коммуникации (емкости, амбары и
пр.) должны быть подготовлены к приему продукции скважины до
перфорации эксплуатационной колонны. Под выкидными линиями,
расположенными на высоте, должны быть надежно укрепленные
опоры, предотвращающие падение линии при ремонте и вибрацию
от ударов струи. Если ожидается бурное нефтегазопроявление, то
фонтанную арматуру следует укреплять анкерными болтами и оттяжками, что предупреждает опасность ее раскачивания. Болты
необходимо пропускать через хомуты, устанавливаемые на технической колонне или кондукторе и буфере арматуры.
Перед перфорацией на крестовик фонтанной арматуры или на
фланец колонны следует устанавливать противовыбросовую задвижку, которую до этого тщательно проверяют и опрессовывают
на давление, равное пробному давлению фонтанной арматуры. После установки задвижку и крестовик вновь опрессовывают на давление, не превышающее допустимое для данной эксплуатационной
колонны. Результат испытания оформляют актом. Противовыбросовая задвижка должна иметь указатели: «Открыто», «Закрыто»,
а ее штурвал выводят в сторону от выкидных линий на расстояние
не менее 10 м от скважины и ограждают щитом и навесом.
При необходимости глушения скважины в процессе ее освоения должен быть приготовлен свежий утяжеленный раствор в количестве не менее двух объемов скважины. Раствор в процессе освоения должен периодически перемешиваться. Спускать и поднимать
трубы разрешается только при наличии на мостках задвижки с переводной катушкой и патрубком, рассчитанными на максимальное
давление, ожидаемое на устье скважины. Трубы укладывают на
стеллажи с предохранительными стойками.
25
Освоение рекомендуется проводить в дневное время. При освоении скважин в ночное время рабочие места должны быть освещены в соответствии с установленными нормами. Светильники, расположенные у устья скважины, должны быть во взрывозащищенном исполнении.
В случае нефтегазопроявления в скважине, а также аварийного
отключения световой линии в ночное время при спуске или подъеме труб следует немедленно установить на устье задвижку и прекратить дальнейшие работы.
При освоении скважин промывкой жидкостью, методами аэрации жидкости и продавки газом нагнетательные линии, воздухопровод и газопровод должны иметь задвижку, обратный клапан и
манометр.
Нагнетательная линия, воздухопровод и газопровод должны
опрессовываться на полуторакратное давление от ожидаемого максимального рабочего давления.
При освоении скважин с помощью передвижного компрессора
его следует устанавливать не ближе 25 м от скважины. Насосные
агрегаты должны находиться на расстоянии не менее 10 м от устья
скважины и быть расставленными так, чтобы расстояние между
ними составляло не менее 1 м, и кабины их не были обращены
к устью скважины.
При перерывах и остановках в процессе освоения центральная
задвижка фонтанной арматуры и задвижка на крестовике должны
быть закрыты. При вызове притока путем нагнетания сжатого воздуха или аэрации жидкости воздухом перерывы процесса не допускаются во избежание образования взрывоопасной смеси. Перед возобновлением работ по освоению после их остановки необходимо
постепенно через центральную и затрубную задвижки снизить давление газа в скважине до атмосферного.
При освоении скважины продавкой газом, подаваемым из соседней скважины, газопровод следует подключать после штуцера.
Газопровод должен быть проложен так, чтобы в процессе освоения
скважины исключалась опасность механических повреждений его.
Освоение газовых и газоконденсатных скважин свабированием,
а фонтанных скважин – тартание желонкой – запрещается.
При освоении газовые и газоконденсатные скважины продувают путем выпуска газа в атмосферу с целью очистки забоя от воды,
26
грязи и шлама. Скважину следует продувать через прочно закрепленную продувочную линию со штуцером и при полностью открытых задвижках на выкиде. Продувка опасна в пожарном отношении.
Выброшенный кусок породы может удариться о металлический
предмет, дать искру и вызвать взрыв и пожар. Перед продувкой
нужно потушить огни и прекратить курение на расстоянии не менее
150 м вокруг скважины, особенно с подветренной стороны. При переменных ветрах, наступлении темноты и сильных туманов продувку следует прекратить. После продувки закрывать задвижку нужно
медленно.
Нефть и углеводородный газ – взрывоопасные и легковоспламеняющиеся вещества. Взрыв или пожар могут возникнуть при
определенном соотношении горючего и воздуха и появлении источника воспламенения. Взрыв возможен и при скоплении газа
в определенном участке помещения. Большинство нефтяных газов тяжелее воздуха, вследствие чего они стелются по земле, заполняя
углубления. Температура вспышки нефтей колеблется от –35 до
+34 0С, а температура самовоспламенения – от 260 до 375 0С. Смеси
углеводородного газа с воздухом взрывоопасны при концентрации
газа 4–13 % (для метана 5–15 %), а с повышением давления до
35 МПа нижний и верхний пределы воспламенения расширяются и
составляют 2 и 65 %. Вероятными причинами воспламенения могут
быть открытый огонь, сильный нагрев, искры от электрооборудования, ударов, трения, разрядов статического и атмосферного электричества, самовозгорание пирофоров (отложения сернистого железа, промасленная ветошь и др.).
К противопожарным мероприятиям, кроме рассмотренных выше, относят заземление металлических частей, защиту молниеотводами, своевременное удаление и охлаждение пирофорных веществ.
У скважин и других объектов должен быть первичный инвентарь
для пожаротушения: ящики с песком, лопаты, совки, ломы, топоры,
кошма, огнетушители пенные и углекислотные. Производственная
территория и рабочие места должны содержаться в чистоте. Разлитые нефть и нефтепродукты необходимо убирать, а загрязненную
площадь – зачищать. Курить разрешается только в специально отведенных местах. Газоопасные и огневые работы могут выполнять
только по наряду (плану работ) специально подготовленные работники под руководством инженерно-технического работника, назначенного начальником или главным инженером предприятия.
27
Охрана окружающей среды
Основы законодательства России о недрах предусматривают
обязанность пользователей недр обеспечить охрану атмосферного
воздуха, земель, лесов, вод и других объектов окружающей природной среды.
Добыча нефти и газа в той или иной степени воздействует на
земную поверхность, растительность, водные источники, воздушные бассейны. Справедливо считается, что нефтяная промышленность – один из основных потенциальных источников загрязнения
окружающей среды. Разлив нефти на устье скважины и при скважинной площадке возможен через не плотности в устьевой арматуре и соединениях труб, особенно при освоении скважин свабированием. Для предотвращения разлива нефти при свабировании разработана герметизирующая головка, включающая уплотняющую и
клапанную системы и приспособление для центрирования каната.
Слив в водоемы жидкостей, используемых при освоении скважин, отравляет водоемы, приносит огромный вред рыбному хозяйству. Большую опасность представляет загрязнение грунтовых вод
и водоемов нефтью. Атмосфера загрязняется в результате испарения нефти и выброса газа.
Основная задача охраны недр – обеспечение рациональной разработки нефтяных и газовых месторождений. Для ее решения
в процессе бурения скважин необходимо изолировать друг от друга
все продуктивные и непродуктивные пласты, обеспечить герметичность обсадных колонн, предотвратить возможное открытое фонтанирование и обвалы. При освоении, эксплуатации и ремонте скважин необходимо предпринимать меры по предупреждению открытого фонтанирования, прорывов нефти и газа в другие пласты,
преждевременного обводнения скважин, нанесения ущерба другим
продуктивным пластам. Необходимо стремиться создавать условия
для извлечения наибольшего количества углеводородов из залежи,
получения других не менее важных полезных ископаемых (серы,
йода, брома, гелия и т. п.).
Меры безопасности при наличии сероводорода
и углекислого газа
Дополнительные меры безопасности принимают при освоении и
эксплуатации скважин, содержащих сероводород и углекислый газ.
28
Сероводород – сильный яд, вызывающий смерть от остановки
дыхания, а иногда и от паралича сердца. Запах его улавливается
обонянием человека даже при содержании в воздухе 1,4–2,3 мг/м3,
однако наблюдается быстрое притупление обоняния. Углекислый
газ – практически без запаха. Общий характер его действия на организм – наркотический и раздражающий кожу и слизистые оболочки. Эти газы бесцветные. Будучи тяжелее воздуха, они скапливаются в низких местах – ямах, колодцах, траншеях. При содержании
углекислого газа в воздухе 4–5 % и более заметно его влияние на
человека. При вдыхании весьма высоких концентраций углекислого
газа наступает смерть от остановки дыхания (при 20 % – через несколько секунд).
Концентрация сероводорода в воздухе рабочих помещений не
должна превышать предельно допустимых концентраций (ПДК) –
10 мг/м3 в смеси с углеводородами – 3 мг/м3, в атмосфере воздуха
населенных мест – не более 0,008 мг/ м3. ПДК углекислого газа
в воздухе составляет 1 %. При концентрации газа, превышающей
ПДК, работать разрешается только в противогазе (в фильтрующем –
на открытом воздухе и шланговом – при работе в емкостях, колодцах и закрытых помещениях). Длина шланга не должна превышать
20 м. При большем радиусе загазованной зоны следует применять
кислородные или воздушные изолирующие приборы. При работе
в колодце или траншее на поверхности земли с наветренной стороны должны находиться не менее двух человек, имеющих при себе
противогазы, а работающий в колодце или траншее должен надевать шланговый противогаз и спасательный пояс с привязанной
к нему сигнально-спасательной веревкой.
За концентрацией сероводорода должен быть организован систематический контроль посредством замеров газоанализатором,
индикатором или лабораторного анализа. При выявлении опасных
концентраций сероводорода должны быть немедленно приняты меры по предупреждению отравления людей, поставлена в известность администрация предприятия и в опасной зоне вывешены предупредительные знаки.
Запрещается при исследовании скважин подходить к устью и
пруверной линии без противогаза и соответствующей спецодежды.
Смена диафрагмы на прувере должна проводиться через 15 мин после закрытия скважины с предварительным проведением анализа на
сероводород.
29
Приток жидкости в скважине с сернистой нефтью (нефть, содержащая сероводород), остановившейся во время эксплуатации,
должен вызываться путем нагнетания углеводородного газа, содержащего не более 10 % кислорода по объему, многофазных пен,
инертных (дымовых) газов с содержанием кислорода не более 5 %
или увлажненного воздуха. При аварийных перерывах в освоении
скважины методом нагнетания воздуха следует разрядить затрубное
пространство. На шлейфе скважины у устья должны быть установлены клапаны-отсекатели, перекрывающие выход газа при разрыве
шлейфов.
Работники бригад по добыче нефти и газа, ремонту скважин
должны иметь при себе во время работы индивидуально закрепленные противогазы, индикатор на сероводород и знать правила безопасности и приемы оказания первой помощи пострадавшим.
Работа по ликвидации пропусков газа или газоконденсата
должна выполняться в присутствии наблюдающего независимо от
содержания сероводорода. Газ, содержащий сероводород, при невозможности подключения скважины к газосборной сети, должен
отводиться через продувочную линию и сжигаться в высоких стояках (не менее 10 м) или отсасываться специальным устройством.
Сероводород и углекислый газ вызывают интенсивную коррозию оборудования, а сероводород создаст еще условия интенсивного гидратообразования углеводородных газов. Поэтому в конструкциях газовых и газоконденсатных скважин предусматривают защиту от коррозии.
Контрольные вопросы
1. Коэффициент приемистости нагнетательных скважин.
2. Расположение нагнетательных скважин на месторождении.
3. Методы освоения нагнетательных скважин.
4. Трудности при освоении нагнетательных скважин.
5. Технические приемы при освоении нагнетательных скважин.
30
4. ФОНТАННАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ
НЕФТЯНЫХ СКВАЖИН
Эксплуатация нефтяных скважин ведется фонтанным,
газлифтным или насосным способом.
Подъем жидкости и газа от забоя скважины на поверхность
составляет основное содержание процесса эксплуатации скважин.
Этот процесс может происходить как за счет природной энергии
Wп, так и за счет вводимой в скважину энергии с поверхности Wи.
Газожидкостная смесь, выходя из ствола скважин через
специальное устьевое оборудование, направляется в сепараторы
(отделители жидкости от газа) и замерные приспособления, затем
поступает в промысловые трубопроводы. Для обеспечения
движения смеси в промысловых трубопроводах на устье скважин
поддерживается то или иное давление.
На основании изложенного можно составить следующий
энергетический баланс:
W1 + W2 + W3 = Wп + Wи,
где W1 – энергия на подъем жидкости и газа с забоя до устья
скважины; W2 – энергия, расходуемая газожидкостной смесью при
движении через устьевое оборудование; W3 – энергия, уносимая
струей жидкости и газа за предел устья скважины; если Wи = 0, то
эксплуатация называется фонтанной; при Wи ≠ 0 эксплуатация
называется механизированной добычей нефти.
Передача энергии Wи осуществляется сжатым газом или
воздухом, либо насосами, способ эксплуатации называется
газлифтный или насосный.
Фонтанирование только от гидростатического давления пласта
(Рпл) редко в практике эксплуатации нефтяных месторождений;
условие фонтанирования:
Рпл > r·g·h.
В большинстве случаев вместе с нефтью в пласте находится
газ, и он играет главную роль в фонтанировании скважин. Это
справедливо даже для месторождений с явно выраженным
водонапорным режимом. Для водонапорного режима характерно
содержание в нефти газа, находящегося в растворенном состоянии и
не выделяющегося из нефти в пределах пласта.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]