Практические занятия 2009

УДК 622.276.7

НИ

В 14

В 14

Я.В. Вакула, И.И. Маннанов, С.Е. Емельянычева

Расчёты и технологии подземного и капитального ремонта скважин:

Учебно-методическое пособие по проведению практических занятийГ

по

дисциплине «Подземный и капитальный ремонт скважин» для студентов

специальности 130503 «Разработка и эксплуатация нефтяныхАи газовых

месторождений» всех форм обучения. – Альметьевск: Альметьевский

государственный нефтяной институт, 2009. – 164 с.

ка

Учебно-методическое пособие по проведению прак ических занятий по

е

курсу «Подземный и капитальный ремонт скважин» представляет совокупность

теоретических и практических

т

основ подземн го ремонта скважин. В нём

рассматриваются алгоритмы осуществлен я

отдельных

видов ремонтных

работ, назначение используемого оборудован я,

о

теоретически обосновываются

параметры

проведения

отдельных видов ремонтных

работ и приводятся

примеры практических расчетов.

и

При составлении

данного

методического

пособия

были использованы

л

современные руководящие документы по выполнению технологических

операций, материалы учебников современныхб

авторов по текущему и

капитальному ремонту скважин.

б

и

Печатается по решению учебно-методического совета АГНИ.

Рецензенты:

ая

Заместитель началь ика ОРС по ПРС

НГДУ «Елхов ефть»

н

С.Ю. Миркулов

н

Зав. кафед ой БНГС, д.т.н.,

о

Хузина Л.Б.

профессор кафед ы БНГС

е

к

т

р

л

© Альметьевский государственный

нефтяной институт, 2009

2

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Э

Содержание

Г

НИ

Введение

5

................................................................................................................

Тема 1.Эксплуатационная скважина, как объект подземного ремонта, виды

ремонтов, критерии оценки

А

6

1.1. Скважина ....................................................как объект подземного ремонта

ка

6

1.2. Виды ремонтов скважин

7

1.3. Критерии .............................................................................оценки ремонтов

е

9

1.4. Расчет допустимого давления на эксплуатационную олонну в процессе

ремонта скважины

т

12

Тема 2.Основные ........технологические операции и направления их развития

16

2.1. Подъемные механизмы

о

16

2.2. Расчет подбора оборудования и оснастки талевой системы для

производства ремонтных работ в скважине

л

и

20

2.3. Расчет скорости подъёма крюка

б

24

2.4. Расчет ..количества труб, поднимаемых на каждой скорости подъёмника

26

2.5. Определение ...............................времени на спуск и подъем инструмента

27

б

29

2.6. Расчёт ............................................................талевого каната на прочность

Тема 3. Глушение ...............................и освоение скважини

в процессе ремонта

31

3.1.Глушение скважины

ая

31

3.1.1.Условия ..............................................и требования к глушению скважин

31

3.1.2. Проведение ..................................................................процесса глушения

32

н

35

3.1.3. Расчеты ....................................................................на глуше ие скважин

3.2. Освоение . .........................................................................................скважин

42

о

42

3.2.1. Способы . .......................................................................освое ия скважин

3.2.2. Техн ....л гическиен

ограничения при ведении работ по вызову притока

45

р

46

3.2.3. Вызов . ..................................................................п итока свабированием

т

55

3.2.3. Расчет .................................................................................вызова притока

к

57

Тема 4. Ремонт ......., связанный с очисткой скважин от различных отложений

4.1.Технология ..........................................................и виды промывок скважин

57

л

3

60

4.2.Гидравлический .............расчет промывки для удаления песчаной пробки

Э

Темае

5. Обследование ......................и исследование скважин перед ремонтом

73

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

5.1.Цель и методы исследования скважин

НИ

...........................................................

73

5.2.Обследование технического состояния и подготовка эксплуатационной

колонны к ремонтным работам

Г

74

............................................................................

Тема 6.Изоляционные работы ..............................................................................

А

75

6.1.Виды тампонажных работ

75

6.2.Назначение тампонажных материалов .........................и требования к ним

78

6.3. Расчеты на цементирование скважин

ка

80

Тема 7. Основные виды технологических .....операций капит льного ремонта

94

7.1.Аварийные работы

т

е

99

7.1.1.Классификация и виды аварийных работ

99

7.1.2.Причины возникновения аварий................................................................

о

100

7.1.3. Оборудование и инструмент для ликвидации аварий и технологии их

применения.

.........................................................................................................

л

104

123

7.1.1.Разрушение ...........................................аварийных объектов в скваж не

б

Тема 8. Восстановление ..............................скважин бездействующегои

фонда

127

8.1. Критерии ..............выбора фонда скважин для урения боковых стволов

127

8.2. Технология ..............................................строительства боковых стволов

129

б

138

Тема 9. Ремонтные . ....................работы, связанные с воздействием на пласт

9.1.Классификация .......................ремонтных ра отис воздействием на пласт

138

ая

140

9.2. Основные .........принципы проведения гидравлического разрыва пласта

9.3.Расчет процесса ......................................гидравлического разрыва пласта

143

Приложения .........................................................................................................

н

152

о

н

т

р

к

е

л

Э

4

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Введение

НИ

На поздней стадии разработки месторождений в значительной степени

возрастает

объем

работ

связанный

ремонтом

скважин. При этом наряду с

А

усложнением самих ремонтов, что связано со старением фонда скважин,

усложняется и перечень осуществляемых технологий при ведении ремонтныхГ

работ.

ка

Подземный ремонт скважин — самый трудоемкий процесс в

нефтедобывающей промышленности.

Значительная доля времени простоя скважин приходится на ремонтные

е

работы, которые в среднем занимают 2—3% всего времени производительной

жизни скважины. Это означает,

что на ремонт каждой д йствующей скважины

в среднем тратится до одного дня в месяц.

о

т

Подземный

ремонт

включает

все

по

смене или

рабо ы

профилактическому осмотру глубинного оборуд вания (насоспо-компрессор-

и

ных труб, штанг, глубинных насосов или их деталей, защитных

приспособлений и др.), по очистке забоя скваж ны от песка и грязи, отложений

л

парафина и солей, по ликвидации аварий (напр мер, обрывы штанг, труб), а

также работы, связанные с изоляцией вод, с переходом на другой

эксплуатационный объект, с изменением способа эксплуатации и ликвидацией

скважин и пр.

и

ригадой на открытом воздухе в любое

Подземный ремонт выполняется

б

матическихб

время года и суток, часто в тяжелых кл

и погодных условиях.

Подготовка технически грамотных и опытных кадров, способных

обеспечить высокое качество ра от по подземному ремонту скважин является

ая

одной из важнейших задач.

Целью настоящого методического пособия является ознакомление

молодых кадров нефтяной промышленности с некоторыми вопросами основ

подземного ремонта скв жин, обучение современным технологическим

процессам, ознакомление с оборудованием и инструментом, применяемым при

подземном

ремо

н

ефтяных

и газовых скважин, обучение

правильному,

те

технически грамот ому ведению работ на этом важном участке нефтяной и

о

ности, изучению особенностей выполнения практических

газовой промышле

расчетов при рем нте скважин.

р

При составления данного методического пособия были использованы

современные уководящие

документы

по

выполнению

технологических

т

мате иалы

учебников

современных

авторов

по

текущему и

операций,

к

капи альному ремонту скважин.

Э

л

е

5

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

Практическое занятие №1 (1ч)

Г

НИ

1.1. Скважина как объект подземного ремонта

Эксплуатационная скважина, предназначенная для извлечения из недр

земли углеводородов или нагнетания в них

жидких и газообразных веществ,

представляет собой

направленный цилиндрический ствол

в земнойА

коре, в

который спущены

колонны

стальных труб, а пространство между колоннами

и стенками ствола заполнены цементом, что обеспечивает его надежное

крепление и разобщение пластов. Последняя колонна э сплуатационная,

являющаяся

каналом,

соединяющим эксплуатационный

объект

с

дневной

поверхностью,

ка

которое

имеет с этим объектом гидродинамич ское сообщение,

может осуществляться через специальные отверс ия в крепие

ствола (трубах и

цементном

камне)

или по всей

поверхности

в интервале эксплуатируемого

объекта.

т

В эксплуатационной колонне размещаетсяо

внутрискважинное

оборудование,

предназначенное

для

реал зац

технологических

процессов

подъема или нагнетания жидкости и газа. Наиустье скважины установлено

эксплуатационное

оборудование,

соответствующее

технологическому

процессу.

л

Основные

требования

к

эксплуатационной

скважине

за

период

б

следующие:

эксплуатации до ее физической л кв дац

ü оптимальный дебит (приемистость) без потерь продукции,

ü отсутствие

поступления

и

продукцию

скважины

посторонних

в

флюидов,

б

ü отсутствие утечек из скважины,

ü работа скважинного оборудования в заданном режиме.

Эти требования могут быть удовлетворены в том случае, если продукция

из эксплуатируемого

объекта

поступает в скважину без дополнительных

ая

препятствий, исключе а возможность движения флюидов за колонной и их

перетекания

из

од ого

пласта

в

другой,

обеспечены

герметичность и

н

равномерность сече ия эксплуатационной колонны, исправность скважинного

оборудования.

н

В пр цессе эксплуатации в скважине могут возникнуть различные

осложнения

и

оаварийные ситуации, являющиеся причиной значительных

отклонений от ее эксплуатационных возможностей вплоть

до

остановки и

перевода в

рфонд бездействующих.

Для

восстановления эксплуатационных

хара теристик скважины требуется проведение ремонтных работ.

т

Объектом восстановления и ремонта может быть:

е

к

призабойная

зона

пласта или скважины;

ü

ü

скважина,

как

техническое

сооружение

(ствол

скважины,

креп енный обсадными трубами и цементом)

Э

л

6

ü

внутренняя

полость эксплуатационной колонны (канал,

соединяющий эксплуатируемый пласт с дневной поверхностью)

ü

устье

скважины

(устьевое эксплуатационное

оборудование

и

арматура).

Причины, вызывающие необходимость

ремонта указанных

объектов и

виды выполняемых работ различные.

НИ

Призабойной зоной

пласта (ПЗП) принято называть примыкающую к

стволу скважины в интервале гидравлического сообщения

Г

часть

эксплуатируемого объекта. Численное значение радиуса ПЗП (глубина зоны) не

А

конкретизуется. При вскрытии продуктивного объекта бурением эта величина

может определяться глубиной проникновения в пласт фильтрата бурового

раствора, в которой коэффициент проницаемости меньше, чем в пласте в

естественных условиях.

В процессе эксплуатации подразумевается активно

работающая зона,

подвергающаяся воздействию депр ссии. ка

Понятие «призабойная зона скважины

(ПЗС)»

более широкое. В нее

е

входит вся толщина продуктивного пласта и соприкасающиеся интервалы,

связанные с формированием конструкции заб я и планируемымит

технологиями

воздействия на эксплуатационный объект.

В призабойной зоне – крепление неустойч выхо

пород эксплуатируемого

пласта,

расширение

и

создание

новых

фильтрационных

каналов,

и

и

освобождение действующих от загрязнения, предотвращение или ограничение

поступления воды в эксплуатационный о ъект и т.д.

В

скважине

как техническом

л

сооружении – восстановление

герметичности

и

проходимости

колонны,

ликвидация

путей

движения

пластовых вод и газа за колонной

т.п.

б

Внутри

эксплуатационной

колонны

–

освобождение

канала

от

и

аварийных объектов и про ок (скважинного оборудования и инструмента,

песка, отложений солей и парафинаб

, металлических сальников, гидратов и пр.),

установка и замена скважинного оборудования и приспособлений.

На устье скв жины – ремонт и замена устьевого оборудования,

герметизация его соединений с обсадными колоннами.

Выбор тех ологии

ремонта

и

воздействия

на призабойную зону

ая

определяется геологическим строением, свойствами пластовых флюидов и

рядом

других

факторов,

с

учетом

вариантов

и

технологий

вскрытия

н

продуктивного пласта, определяющих конструкции забоя

Текущийр

о

н

1.2. Виды ремонтов скважин

ремонт скважин — комплекс работ по проверке, частичной или

полной замене подземного оборудования, очистке его, стенок скважин и забоев

т