Способ освоения скважины

 

Изобретение относится к нефтегазодобыче , в частности к вызову притока из пласта . Цель - ускорение ввода скважины в эксплуатацию, повышение глубины снижения уровня жидкости в стволе и уменьшение скорости всплытия пузырьков воздуха (газа). Для этого в затрубное пространство закачивается многоступенчатая подушка воздуха (газа) и загущенной жидкости с доведением их до башмака насосно-компрессорных труб. На каждой ступени давление подушки воздуха (газа) превышает вышенаходящийся столб загущенной жидкости. Затем производится разрядка затрубного пространства . При этом каждая подушка воздуха (газа) выносит вышенаходящийся столб загущенной жидкости. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 E 21 В 43/25

ГОСУДАРСТВЕННЫ Й КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБ ЕтЕНИЯ, К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4691007/03 (22) 12.05.89 (46) 30,09.92. Бюл. N. 36 (71) Туркменский государственный научноисследовательский и проектный институт нефтяной промышленности (72) Р, А. Аллахвердиев и Э. С. Джани-Заде (56) Минеев E. П, и др, Практическое руководство по испытанию скважин. М.; Недра, 1981, с. 118 — 120.

Амиян А, В, Освоение нефтяных и газовых скважин пенами. ТНТО. — Серия "Нефтепромысловое дело", М.: ВНИИОЭНГ, 1973, с. 30 — 31.

Изобретение относится к нефтегазодобыче и может быть использовано для вызова притока из пласта.

Известен способ освоения скважины путем закачки в затрубное пространство воздуха от компрессора, вытеснение жидкости через трубки с последующей разрядкой затрубного пространства.

Недостатком такого способа является небольшая глубина снижения уровня, которая зависит от максимального рабочего давления применяемой передвижной компрессорной установки.

Известен также способ освоения нефтяных и газовых скважин путем закачки в затрубное пространство пенной системы с доведением ее до устья через насосно-компрессорные трубы с последующей разрядкой через затрубное пространство за счет самоизлива пены вследствие перехода потенциальной энергии сжатых пузырьков воздуха в кинетическую.

„.,5U,», 1765375 Al (54) СПОСОБ ОСВОЕНИЯ СКВАЖИНЫ (57) Изобретение относится к нефтегазодобыче, в частности к вызову притока из пласта. Цель — ускорение ввода скважины в эксплуатацию, повышение глубины снижения уровня жидкости в стволе и уменьшение скорости всплытия пузырьков воздуха (газа). Для этого в затрубное пространство закачивается многоступенчатая подушка воздуха (газа) и загущенной жидкости с доведением их до башмака насосно-компрессорных труб, На каждой ступени давление подушки воздуха (газа) превышает вышенаходящийся столб загущенной жидкости, Затем производится разрядка затрубного пространства. При этом каждая подушка воздуха (газа) выносит вышенаходящийся столб загущенной жидкости, 3 ил.

Недостатком такого способа является

его низкая эффективность в глубоких скважинахх.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является способ включающий нагнетание газовых (воздушных) пачек в эатрубное пространство до тех пор. пока давление не достигнет максимальной величины для установленной компрессорной установки. Затем жидкостью, закачиваемой с помощью насосного агрегата, проталкивают находящийся в загрубное пространство газ к башмаку насосно-компрессорных труб. При снижении давления на выкиде агрегата снова нагнетают газ. Чередование операций работы компрессорной установки и насосного агрегата прс одятдо момента выхода газа через башма насосно-компрессорных труб, Далее за счет нагнетания и энергии расширяющегося газа происходит выброс газовых и жидкостных

1765375 пачек через НКТ, снижение уровня в скважине.

Основными недостатками известного способа являются низкая эффективность и незначительное снижение уровня в скважине.

Целью изобретения является повышение эффективности способа за счет снижения уровня жидкости в стволе и увеличения депрессии на призабойную зону пласта, Поставленная цель достигается тем, что в затрубное пространство скважины последовательно закачивают пачки газа (воздуха) и загущенной жидкости с доведением их до башмака насосно-компрессорных труб, с последующей их разрядкой через затрубное пространство при одновременном перетоке жидкости из труб в затрубное пространство, причем высоту каждой пачки загущенной жидкости устанавливают такой, чтобы давление предыдущей газовой пачки было больше давления находящейся над ней пачки жидкости, На фиг. 1 изображено состояние затрубного пространства скважины, заполненное многоступенчатыми пачками газа и загущенной жидкости; на фиг. 2 — состояние после разрядки затрубного пространства и выравнивания уровней в стволе скважины; на фиг, 3 — блок-схема алгоритма вычисления значений давлений и высот пачек.

Способ осуществляется в спедующел последовательности, Вначале скважину прокачивают жидкостью, После этого в затрубное пространство скважины 1 закачивают пачку газа 2, Затем прокачивающим агрегатом закачивают столб загущенной жидкости 3, При этом давление столба загущенной жидкости устанавливают меньше, чем давление в газовой пачке. Так, последовательно, в зависимости от глубины скважины и давления, развиваемого компрессором, закачивают по расчету пачки газа и загущенной жидкости с доведением их до башмака труб, т. е. до полного заполнения затрубного пространства. При этом прокачивающим агрегатом, при избыточном давлении, осуществляют вытеснение жидкости из затрубного пространства через насосно-компрессорные трубы 4, при заполненной полости труб жидкостью 5. Далее производят разрядку затрубного пространства, При этом каждая пачка газа выбрасывает вышенаходящийся столб загущенной жидкости, Этому способствует и давление столба жидкости в насосно-компрессорных трубах. которое превышает давление а затрубном пространстве. При этом время разрядки затрубного пространства, в зависимости от геолого-технических условий скважины, регулируют установкой насадок или путем ступенчатых остановок процесса разрядки. В условиях отсутствия притока из пласта вода

5 из насосно-компрессорных труб переместится в затрубное пространство до полной стабилизации.

В процессе освоения скважины, когда многоступенчатая пачка газа и загущенной

10 жидкости в затрубном пространстве доводится до башмака труб, то давление столба жидкости в насосно-компрессорных трубах превышаетдавление в затрубном пространстве на величину избыточного устьеаого

15 давления на затрубном пространстве, компенсирующее эту разницу. При разрядке избыточного давления происходит перемещение жидкости из полости труб в затрубное пространство. что дополнитель20 но способствует вь бросу газовых и жидкостных пачек. При этом превышение давления в пачках газа над давлением в столбах жидкости способствует ускорению процесса освоения скважины.

25 Использование загущенной жидкости приводит к уменьшению скорости всплытия газовых пузырьков и тем самым способствует повышению эффективности способа за счет поршневого вытеснения вышенаходя30 щегося столба жидкости.

Загугцение жидкости (воды или нефтепродукта) производится вводом полимеров: водорастворимых (полиакриламлда, гипана, карбоксилметилцеллюлозы и др,) и нефтера35 створимых (полиизобутилена, синтегического каучука и др,).

Изобретение осуществляется следующим образом.

Осуществление способа приводится по

40 скважине со следующими исходными данными, Диаметр эксплуатационной колонны 6"

Диаметр насосно-компрессорных труб

2 1/2"

45 Глубина скважины до забоя 5020 м

Интервал фильтра 4990 — 5010 м

Глубина спуска насосно-компрессорных труб 5000 м

Обьем одного метра насосно-компрес50 сорных труб 0,0031 м

Объем одного метра затрубного пространства между эксплуатационной колонной и наружным диаметром насосно-компрессорных труб 0,0131 м

55 Тип передвижного компрессора УКП вЂ” 80

Тип прокачивающего агрегата ЦА — 320 М

В скважине, заполненной водой, давление на уровне башмака насосно-компрессорных труб составляет 50 МПа, Операцию по освоению скважины, снижению уровня

1765375 осуществляют в следующей последовательности, Вначале в затрубное пространство закачивают компрессором воздух до максимального давления — 8 МПа. При этом выдавливают воду из насосно-компрессорных труб, а высоту воздуш ной пачки on редел я ют из выражения

Рк, m = P жЯ»Н», m где Р», m — давление в воздушной пачке, Па;

Н», m — высота воздушной пачки в затрубном пространстве,м; к — индекс, означает порядковый номер воздушной пачки;

m — индекс, означает номер позиции воздушной пачки в затрубном пространстве; р ж = 1000 кг/м — плотность воды;

g = 9,81 м/с — ускорение свободного падения.

Для исходных данных на устье Р», m =

Р11 = Ро = 8 10 Па, Тогда Нк, m = Н1,1 = Hp =

8 10 00.

1000 9,81

Далее, преобразовав известное уравнение Бойля-Мариотта PV = const для условий затрубного пространства скважины с равным поперечным сечением по всей глубине, получим PH = const.

После первой воздушной пачки в затрубное пространство прокачивающим агрегатом закачивают загущенную жидкость — 0,5 %-ный водный раствор полиакриламида. Высоту столба загущенной воды (Нж) принимают такой, чтобы давление его было меньше, чем давление воздушной пачки на

0,5 МПа, что составляет Нж = 750 м.

Тогда высота воздушной пачки определится из выражения ,Pp Но

12= р гдеро= Р 9 Н,, а P1г = P„g (H12+ Нж)

Тогда Н1,2 =

Hp

Н1,2 + Нж

Здесь значение H1,г находят одним из приближенных методов, например методом итерации. При этом в целях обобщения этой формы обозначим Н1,2 через h1.

64 104 тогда h1 = h1 + 750

h1= 508 м, а Р1,2 = 1000 9,81.(508+ 750) = 1258 10

Па = 12,6 МПа .

Затем в затрубное пространство вновь закачивают воздух (вторую пачку) до достижения давления 8 10 Па, При этом давле6 ние первой воздушной пачи (нижней) равняется

P1,3 = P ж ° 9.(Нж+ H2,1+ H1,3).

Здесь Нг,1+ Н13 = Но = 800 м

Р

5 Р21= Pp=810 Па, Р13= p)y, g (Íæ+ Но)= 1000 9,81 (750+

+ 800) = 1550 10 Па = 15,5 МПа

Высоты первой и второй воздушных пачек определяют соответственно по форму10 лам

Н 1,3=

P„3 Рж 9 Нж+Но

Но 800

Нж + Hо 750 + 800

„г

Н2,1 = Hp Н1,3 = Но = 800Нж+ Но — 413 = 387 м

20 После прокачки второй пачки воздуха в затрубное пространство закачивают воду (вторую пачку) высотой Нж = 750 м, которая продавливает воздушные пачки вниз. При этом с увеличением глубины погружения

25 воздушных пачек высота пачек уменьшается, а давление в них повышается. Давление первой (нижней) воздушной пачки определяется по формуле

P1,4 = p ж g.(2 H>y, + Н1,4+ Н2,2), 30 а давление второй пачки определяется по формуле

P22= Pж 9 (Нж+ Н1,4+ H22); обозначив через Ьг = H1,4+ Н2,2, получим

Ро Hp

35 Н14= р о 2 Н +«12

P2,1 Hp Н2,1

« «2,2 = р Н2,1 Н« + «

Складывая эти равенства, получим

„г

«12= Н14+Нгг= 2 H + +

2 Нж+«12

Hp Hz1

Нж + «12

Полученное выражение представляет

45 собой суммарные высоты двух воздушных пачек. Значение hz вычисляют методом итерации.

8002, 800 387

1500 + hz 750 + hz

50 hz = 550 м.

Тогда

800г 64 . 104

1500 + 550 2050

Н 800 387 309600 — 238 м

750 + 550 1300

Р1,4 = 1000 9,81 (2.750 + 312 +238) = 2050х х10 Па = 20,5 МПа, Pz,2 = 1000 9,81 (750 + 312 + 238) = 1300х х10 Па = 13,0 МПа

1765375

Аналогичным образом определяют давление и высоты последующих пачек.

Таким образом, обобщая изложенные результаты, получают расчетные формулы для вычисления давлений и высот соответ- 5 ствующих воздушных пачек в скважине.

n— . Рк,m..(п — 2К+1 .Н +Н ) и+1 нечетное число к = (1,— г — )

° g " 2 Нж+ЬН+Ьп, п — 1 нечетное число,к = (1,— г — ) . Н», /, и — 2к+1 и — 1 нечетное число, к = (1,— 2 — ) 10

15 (n — 1 )/2

Но —,, Н,m, n— к=1

20 нечетное число, к = и+1

n — 2к

Н Н" / 2

Hæ+ËH +6 ", 2

25 и — четное число к=(1,. )

m=n-2 к+2

rye Н вЂ” m+,1

„=1(m — 1) Нж + Н + " 30

n — 1

Нж + H,n- нечетное число и — 2 — " Нж+ЛH h". и — четноечисло

P>,1, n — нечетное число 35 рж g . h", п — четное число

Нобщ

ЛН=Н„,-(", Н. + где и — количество пачек(водяных и воздушных), при нечетных и, и 3, а при четных п, и >2; 45 к — натуральное число, изменяется от 1

n — 1 до 2

Нк,> — высота "к"-й пачки на первой позиции (на устье), м; 50 — — суммарная высота воздушных па2 чек в затрубном пространстве, м;

Ру — давление на устье, МПа;

Нобщ суммарная BblcoTB Bcex пачек (глубина нижней пачки воздуха), м;

Робщ — общее давление на уровне башмэка насосно-компрессорных труб. МПа;

Нскв = 5000 м — глубина скважины, м;

Л Н вЂ” высота столба жидкости от нижней пачки воздуха до башмака труб. м, Для ускорения и облегчения расчетов на базе приведенных расчетных формул были составлены блок-схема алгоритма и программа вычисления значений давлений и высот воздушных пачек в затрубном пространстве скважины на персональном компьютере (см, фиг. 3).

Как видно из этих данных, для снижения уровня в скважине глубиной 5000 м требуется закачка шести воздушных и шести загущенных водяных пачек. После доведения этих многоступенчатых пачек до башмака насосно-компрессорных труб производят разрядку затрубного пространства. При этом каждая воздушная пачка, начиная сверху, выбрасывает вышенаходящийся столб загущенной воды. При этом одновременно происходит переток воды из труб в затрубное пространство.

Согласно приведенным данным она заполнит в скважине немногим более 1000 м, следовательно, депрессия на пласт составит порядка 40 МПа.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет значительно снизить уровень жидкости в стволе скважины и создавать большие депрессии на пласт. При этом плавность депрессии обеспечиваюг регулировкой выпуска количества жидкости и газа из затрубного пространства во времени, причем данный способ освоения особенно целесобразно применять в глубоких скважинах, а также в скважинах, выходящих из капитального ремонта, где призабойная зона загрязнена и для очистки требуется создание больших депрессий.

Кроме того, в ряде случаев освоения глубоких скважин предложенный способ является единственно возможным способом, позволяющим достичь таких высоких депрессий, получить приток пластового флюида.

Формула изобретения

Способ освоения скважины путем nooseредного нагнетания в затрубное пространство пачек газа и продавочной жидкости с доведением пачек до башмака насосно-компрессорных труб и последующим их выпуском из скважин, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности способа за счет снижения уровня жидкости в стволе скважины и увеличения депрессии на призабойную зону, выпуск нагнетаемых агентов осуществляют через затрубное пространство при заполненной колонне насосно-компрессорных труб скважинной жидкостью с возможностью ее перетока в загоубное пространство, а высоту каждой пачки жид1765375

10 кости устанавливают такой, чтобы давление предыдущей газовой пачки было больше давления находящейся над ней пачки жидкости, при этом в качестве продавочной жидкости используют жидкость, загущенную полимером.

Составитель Р,Аллахвердиев

Редактор З.Ходакова Техред M,Moðãåíòàë Корректор M.Ïåòðoàà

Заказ 3363 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101