Способы вызова притока флюида

МАТЕРИКОВАЯ ДОБЫЧА НЕФТИ

ВЫЗОВ ПРИТОКА И ОСВОЕНИЕ СКВАЖИН

Основы вызова притока и освоения скважин

Гидродинамические характеристики процессов

Способ замены жидкости в скважине (промывка)

Способ закачки газообразного агента (газлифт)

Способ вызова притока и освоения при помощи пен

Метод понижения уровня

— технологический процесс снижения противодавления на забое простаивающей скважины, ликвидации репрессии на пласт и создания депрессии, под действием которой начинается течение флюида из пласта в скважину.

— комплекс технологических и организационных мероприятий, направленных на перевод простаивающей по той или иной причине скважины в разряд действующих.

Основной целью вызова притока и освоения является снижение противодавления на забое скважины, заполненной специальной жидкостью глушения, и искусственное восстановление или улучшение фильтрационных характеристик призабойной зоны для получения соответствующего дебита или приемистости.

Физические основы процессов

Рассмотрим скважину заполненую до устья жидкостью глушения. Давление, создаваемое столбом этой жидкости на забой скважины, определится из соотношения:

Если давление на забое больше пластового давления Р_заб > Р_пл , то на пласт действует репрессия ΔР_р = Р_заб — Р_пл.

Под действием этой репрессии часть жидкости глушения может поглощаться пластом. Процесс снижения противодавления на пласт может быть осуществлен разными техническими средствами; при этом возможны следующие последовательно реализуемые варианты изменения забойного давления:

1. Рост забойного давления до максимальной величины Р_{заб макс} — первая фаза вызова притока, при которой поглощение пластом жидкости глушения возрастает.
2. Снижение забойного давления до величины пластового давления (Р_заб = Р_пл) — вторая фаза вызова притока, при которой поглощение пластом жидкости глушения снижается до нуля.
3. Снижение забойного давления ниже величины пластового и создание определенной депрессии — третья фаза вызова притока: ΔР = Р_заб — Р_пл.

Таким образом, первая и вторая фазы — фазы поглощения, а третья — фаза притока; физические основы вызова притока и освоения скважины заключаются в исследовании степени и характера изменения противодавления на пласт, что связано с необходимостью проведения ряда гидродинамических расчетов технологических процессов вызова притока и освоения.

Критерии выбора метода вызова притока

Так как возможности и техническая реализация известных методов вызова притока и освоения существенно различаются, выбор наилучшего для конкретных условий зависит от следующих критериев:

1. Величина пластового давления:
   • с нормальным пластовым давлением (давление равно гидростатическому, вычисленному при плотности воды ρ_в = 1000 кг/м 3 );
   • с пониженным пластовым давлением (давление ниже гидростатического) или с аномально низким пластовым давлением;
   • с повышенным пластовым давлением (давление выше гидростатического) или с аномально высоким пластовым давлением.

1. Коэффициент проницаемости призабойной зоны скважины, насыщенной различными флюидами:
   • с низкой проницаемостью;
   • с хорошей проницаемостью.

При этом необходимо учитывать изменение проницаемости в течение всего периода времени от первичного вскрытия до начала вызова притока.

1. Механическая прочность коллектора:
   • рыхлые, слабосцементированные породы;
   • крепкие, хорошосцементированные породы.
2. Фильтрационные характеристики призабойной зоны (коэффициенты подвижности k / μ и гидропроводности kh / μ).
3. Имеющиеся в распоряжении технические средства снижения забойного давления.

Учет вышеприведенных основных критериев при выборе метода вызова притока позволит получить наилучший технико-экономический эффект.

Методы и способы вызова притока и освоения сквважин

Известна следующая классификация методов вызова притока и освоения скважин:

1. Метод облегчения столба жидкости в скважине (жидкости глушения).
2. Метод понижения уровня.
3. Метод «мгновенной» депрессии.

Общая характеристика методов вызова притока и освоения сводится к рассмотрению изменения забойного давления в функции времени, а условия эффективного применения определяются совокупностью параметров, отражающих геологические, технологические, технические и организационные факторы с учетом известных критериев.

Метод облегчения столба жидкости в скважине

В период времени t > t₂ реализуется 3 фаза — фаза притока жидкости из пласта за счет создания депрессии ΔP.

Известны следуюшие способы реализации метода облегчения столба жидкости в скважине:

• промывки (прямая, обратная, комбинированная; промывки осуществляются различными жидкостями);
• закачка газообразного агента (газлифт);
• с помощью струйных аппаратов;
• с применением двухфазных пен;
• пенами с использованием эжекторов;

Метод понижения уровня

Особенностью данного метода является отсутствие первой фазы, что делает его предпочтительнее, благодаря меньшему «загрязнению» ПЗС в период вызова притока.

К методу понижения уровня относятся:

• тартание желонкой;
• свабирование;
• с помощью воздушной подушки;
• с использованием пусковых клапанов;
• поинтервальное снижение уровня в скважине;
• применение газообразных агентов;
• понижение уровня глубинным насосом.

Тартание желонкой — не только способ вызова притока и освоения, но и исторический способ эксплуатации скважин с очень низкими пластовыми давлениями. Осуществляется желонкой, представляющей собой отрезок толстостенной трубы (как правило, бурильной), в нижней части которой имеется обратный клапан. Спускается в скважину на канате с помощью лебедки. Так как объем желонки невелик, то процесс вызова притока тартанием достаточно медленный. Работа проводится при открытом устье, что представляет определенную опасность, особенно при фонтанных проявлениях. Спуск желонки, как правило, проводится в обсадную колонну.

Метод «мгновенной» депрессии

Особенностью данного метода является кратковременность второй фазы (t₁ — t₂)

К методу «мгновенной» депрессии относятся:

• способ падающей пробки;
• задавка жидкости глушения в пласт.

Задавка жидкости глушения в пласт — при этом вся или большая часть жидкости глушения залавливается в пласт за счет подключения компрессора, давление которого воздействует на уровень жидкости глушения. Когда расчетный объем жидкости глушения поглощен пластом, компрессор отключается и давление в газонаполненной части скважины резко снижается (стравливание давления газа в атмосферу). При этом существенно снижается и забойное давление, провоцируя поступление флюидов из пласта в скважину.

Источник

Освоение и испытание скважин. Способы вызова притока флюидов из пласта

ЛЕКЦИЯ 16

Методы заканчивания скважин и вскрытия продуктивных горизонтов.

Вскрытие пластов и освоение скважины должны быть проведены качественно. Под качеством технологии вскрытия пласта и освоения скважин следует понимать степень изменения гидропроводности пласта после выполнения соответствующей операции.

В разрезе нефтяных и газовых месторождений встречается большое количество пористых пластов-коллекторов (песков, песчаников, известняков), разобщенных друг от друга глинами, мергелями, плотными песчаниками и другими породами. Эти пласты могут быть нефтеносными, газоносными, водоносными и сухими.

Особое внимание уделяется конструкции забоя. В практике бурения применяют следующие основные конструкции забоев при заканчивании скважин (см. рис. 16.1).

Рисунок 16.1 — Схемы конструкций забоев при заканчивании скважин:

1 — обсадная колонна; 2 — фильтр; 3 — цементный камень; 4 — пакер; 5 — перфорационные отверстия; 6 — продуктивный пласт; 7 — хвостовик

1. Установка эксплуатационной колонны в кровле продуктивного горизонта и цементирование с последующим вскрытием пласта и спуском специального фильтра (рис. 16.1, б) или хвостовика (рис. 16.1, д). В некоторых случаях в устойчивых породах продуктивной части разреза фильтр или хвостовик не спускаются (рис. 16.1, а).

2. Полное вскрытие пласта со спуском комбинированной колонны с манжетной заливкой ее выше объекта и с фильтром в нижней части против пласта (рис. 16.1, в).

3. Полное вскрытие пласта со спуском колонны со сплошным цементированием и последующим перфорированием колонны против продуктивных горизонтов (рис. 16.1, г).

Пподготовка скважины к освоению

После завершения буровых работ скважину готовят к вызову притока пластовой жидкости и испытанию. Для этого на верхний конец эксплуатационной колонны устанавливают фонтанную арматуру, а на территории близ скважины размещают и обвязывают с этой арматурой емкости для сбора и хранения жидкостей, сепараторы, факельное устройство, мерники, аппаратуру для измерения дебитов жидкой и газообразной фаз, давления и температуры, для отбора проб жидкости, выходящей из скважины, и др. Временно устанавливают и обвязывают с устьем скважины компрессоры и насосные агрегаты, которые нужны для промывки скважины и вызова притока пластовой жидкости.

Фонтанную арматуру можно разделить на две части: трубную головку и фонтанную елку. Трубная головка служит для подвески НКТ, а фонтанная елка — для отвода добываемой из скважины жидкости в наземные емкости и для герметизации устья. Между трубной головкой и фонтанной елкой расположена центральная задвижка высокого давления. Трубная головка и фонтанная елка снабжены боковыми отводами, каждый из которых оборудован двумя задвижками высокого давления, манометрами, а отводы елки — также термометрами и штуцерными камерами. К боковым отводам трубной головки при необходимости подсоединяют компрессоры и насосные агрегаты.

Рабочее давление фонтанной арматуры должно быть не меньше наивысшего ожидаемого давления на устье скважины. До установки на скважине арматуру опрессовывают пробным давлением, указанным в паспорте. После монтажа арматуры на устье проверяют опрессовкой герметичность трубной головки и фонтанной елки.

Способы вызова притока из пласта, освоение скважины

Вод освоением подразумевают комплекс работ по вызову притока флюида из продуктивного пласта, очистке приствольной зоны от загрязнения и обеспечению условий для получения возможно более высокой продуктивности скважины.

Чтобы получить приток из продуктивного горизонта, необходимо давление в скважине снизить значительно ниже пластового. Существуют разные способы снижения давления, основанные либо на замене тяжелой промывочной жидкости на более легкую, либо на плавном или резком понижении уровня жидкости в эксплуатационной колонне. Для вызова притока из пласта, сложенного слабоустойчивыми породами, применяют способы плавного уменьшения давления или с небольшой амплитудой колебания давлений, чтобы не допустить разрушения коллектора. Если же продуктивный пласт сложен весьма прочной породой, то часто наибольший эффект получают при резком создании больших депрессий. При выборе способа вызова притока, величины и характера создания депрессии необходимо учитывать устойчивость и структуру породы коллектора, состав и свойства насыщающих его флюидов, степень загрязнения при вскрытии, наличие близрасположенных проницаемых горизонтов (например, водоносных), прочность обсадной колонны и состояние крепи скважины. При очень резком создании большой депрессии возможно нарушение прочности и герметичности крепи, а при кратковременном, но сильном увеличении давления в скважине — поглощение жидкости в продуктивный пласт.

Замена тяжелой жидкости на более легкую. Колонну НКТ спускают до перфорационных отверстий. Замену жидкости обычно ведут способом обратной циркуляции: передвижным поршневым насосом в межтрубное пространство закачивают жидкость, плотность которой меньше плотности промывочной жидкости в эксплуатационной колонне. По мере того, как более легкая жидкость заполняет межтрубное пространство и вытесняет более тяжелую жидкость в НКТ, давление в насосе возрастает. Оно достигает максимума в тот момент, когда легкая жидкость подходит к башмаку НКТ, и не должно превышать давления опрессовки эксплуатационной колонны

, (16.1)

, (16.2)

где r_пр и r_ож — плотности тяжелой и облегченной жидкостей, кг/м 3 ; z_НКТ — глубина спуска колонны НКТ, м; Р_НКТ и Р_МТ — гидравлические потери в колонне НКТ и в межтрубном пространстве, Па.

Путем совместного решения уравнений (16.1) и (16.2) можно найти предельно допустимое снижение плотности жидкости в колонне (r_пр — r_ож) за один цикл циркуляции в случае, если продуктивный пласт сложен устойчивой породой. Если же порода слабоустойчива, величину снижения плотности за один цикл циркуляции уменьшают еще более, порою до r_пр — r_ож = 150 — 200 кг/м 3 . При планировании работ по вызову притока следует учитывать это и заблаговременно готовить емкости с запасом жидкостей соответствующих плотностей, а также оборудование для регулирования плотности.

При закачивании более легкой жидкости следят за состоянием скважины по показаниям манометров и по соотношению расходов закачиваемой в межтрубное пространство и вытекающей из НКТ жидкостей. Если расход выходящей жидкости увеличивается, это признак начавшегося притока из пласта. В случае быстрого увеличения расхода на выходе из НКТ и падения давления в межтрубном пространстве выходящий поток направляют через линию со штуцером.

Если замены тяжелой промывочной жидкости на чистую воду или дегазированную нефть недостаточно для получения устойчивого притока из пласта, прибегают к другим способам увеличения депрессии или стимулирующего воздействия.

Когда коллектор сложен слабоустойчивой породой, дальнейшее снижение давления возможно заменой воды или нефти газожидкостной смесью. Для этого к межтрубному пространству скважины подсоединяют поршневой насос и передвижной компрессор. После промывки скважины до чистой воды регулируют подачу насоса так, чтобы давление в нем было значительно ниже допустимого для компрессора, а скорость нисходящего потока была на уровне примерно 0,8 — 1 м/с, и включают компрессор. Поток воздуха, нагнетаемого компрессором, смешивается в аэраторе с потоком воды, подаваемой насосом, и в межтрубное пространство поступает газожидкостная смесь; давления в компрессоре и насосе при этом начнут возрастать и достигнут максимума в момент, когда смесь подойдет к башмаку НКТ. По мере продвижения газожидкостной смеси по колонне НКТ и вытеснения воды давления в компрессоре и насосе будут снижаться. Степень аэрации (т. е. отношение объема и воздуха к объему воды в смеси при атмосферном давлении) и уменьшения статического давления в скважине увеличивают небольшими ступенями после завершения одного-двух циклов циркуляции так, чтобы давление в межтрубном пространстве у устья не превышало допустимого для компрессора.

Существенный недостаток этого способа —- необходимость поддержания достаточно больших расходов воздуха и воды. Значительно сократить расход воздуха и воды и обеспечить эффективное уменьшение давления в скважине можно при использовании вместо водовоздушной смеси двухфазной пены. Такиепены готовят на основе минерализованной воды (лучше пластовой из продуктивного горизонта), воздуха и подходящего пенообразующего ПАВ.

Снижение давления в скважине с помощью компрессора. Для вызова притока из пластов, сложенных прочными, устойчивыми породами, широко применяют компрессорный способ снижения уровня жидкости в скважине. Сущность одной из разновидности этого способа такова. Передвижным компрессором нагнетают воздух в межтрубное пространство с таким расчетом, чтобы возможно глубже оттеснить уровень жидкости в нем, аэрировать жидкость в НКТ и создать депрессию, необходимую для получения притока из продуктивного пласта. Если статический уровень жидкости в скважине перед началом операции находится у устья, глубину, до которой можно оттеснить уровень в межтрубном пространстве при нагнетании воздуха, легко найти из уравнения равновесия давлений

, (16.3)

, (16.4)

где z_сн — глубина снижения уровня, м; Р_комп — наибольшее давление, создаваемое компрессором, Па;

Если же статический уровень находится на глубине z_cт значительно ниже устья, то при снижении уровня в межтрубном пространстве до глубины z_cн на величину h_мт = z_сн — z_cт, уровень жидкости в НКТ поднимется на величину h_HKТ = (h_мтF_мт)/ F_НКТ, а уравнение равновесия примет вид

, (16.5)

где F_НКТ и F_мт — соответственно площади сечения проходных каналов в НКТ и в межтрубном пространстве, м 2 .

Из уравнения (16.5) можно найти предельно возможную глубину оттеснения уровня жидкости в межтрубном пространстве. Если z_cн > z_HKT, то нагнетаемый воздух прорвется в НКТ и начнет аэрировать жидкость в них, как только уровень в межтрубном пространстве опустится до башмака НКТ. Если же z_cн

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник