УДАЛЕНИЕ ГИДРАТНЫХ ПРОБОК И РАСТЕПЛЕНИЕ СКВАЖИН

 

В процессе подъема пластовой жидкости по колонне лиф­товых труб гидростатическое давление уменьшается по мере ее перемещения вверх. Если величина этого давления стано­вится ниже давления насыщения, из пластовой жидкости вы­деляется попутный газ. Часть его растворяется в пластовой воде, неизбежном компоненте пластовой жидкости. При тем­пературах и давлениях, соответствующих равновесному со­стоянию смеси, и ниже этих значений происходит реакция

 

СН₄ + 6Н₂О = СН₄× 6Н₂О,

 

образуются кристаллогидраты углеводородов и появляется кристаллическое вещество.

Метан, этан, пропан и бутан образуют кристаллогидра­ты при отрицательных температурах, а при повышенном дав­лении и положительных температурах их возникновению способствует наличие легких углеводородов и обводненность скважин.

Кристаллогидраты осаждаются на стенках колонны лиф­товых труб и в затрубном пространстве. Прекращение экс­плуатации скважины способствует интенсивному образова­нию кристаллогидратов. Этому процессу способствует и по­нижение температуры пластовой жидкости в полости сква­жины. Наиболее интенсивно гидраты осаждаются на стенках труб в интервале 100 - 900 м при любых способах эксплуа­тации скважин - фонтанном, с помощью электроцентробеж­ных насосов и штанговых скважинных установок.

Отложения гидратов возможны на различных участках - в полости лифтовых труб, кольцевом пространстве, а также и тут, и там.

Для удаления гидратных пробок существует ряд методов, наиболее эффективным из которых является промывка сква­жины горячим соляным раствором (при t = 70 - 80°С). При использовании установок с КГТ гидраты удаляют в результа­те подачи технологической жидкости во внутреннюю полость НКТ, если эксплуатацию скважины проводят фонтанным способом, или с помощью электроцентробежных насосов. Ес­ли скважина оборудована штанговой скважинной насосной установкой, то технология удаления гидратной пробки резко усложняется. В этом случае КГТ спускают в кольцевое про­странство между колонной НКТ и эксплуатационной.

Для ликвидации гидратных пробок и растепления скважин в составе комплекса поверхностного оборудования должна быть установка (подогреватель) для нагрева технологической жидкости. Это может быть или нагреватель проточного типа, как в установках фирм " Dreco", или емкость с необходимым запасом жидкости, предварительно нагреваемой от внешнего источника тепла (см. рис. 5.3).

Наибольшие затраты времени и энергетических ресурсов требуются при проведении работ по растеплению скважины. В данном случае имеет место образование массива гидратов и льда как в колонне лифтовых труб, так и в кольцевом про­странстве эксплуатационной колонны. Состав внутрискважинного оборудования при этом аналогичен приведенному на схеме, представленной на рис. 5.2.

Порядок работ остается тем же, что и при удалении пес­чаных пробок, однако темп их выполнения снижается, по­скольку ликвидация гидратной или парафиногидратной проб­ки является более энергоемким процессом. Технологическая жидкость после взаимодействия с отложениями гидратов уменьшает температуру и поднимается вверх по кольцевому пространству между КГТ и НКТ.

В процессе удаления следует контролировать температуру технологической жидкости на входе и выходе КГТ, а также у устья скважины. Слишком низкая температура восходящего потока свидетельствует о наличии гидратов в кольцевом про­странстве, что чревато повторным образованием пробки в ко­лонне лифтовых труб, потерей циркуляции и последующим прихватом колонны гибких труб.

После спуска КГТ до уровня, где гидраты отсутствуют, вы­полняется интенсивная промывка НКТ технологической жид­костью с целью гарантированного удаления гидратов из коль­цевого пространства.

К наиболее сложным работам по растеплению следует отне­сти ПРС скважин, эксплуатируемых штанговыми скважинными насосами. Штанги, расположенные в полости лифтовой колон­ны (колонны НКТ), как правило, снабжены скребками или цен­траторами, что препятствует спуску в них колонны гибких труб.

При наличии гидратной пробки в подобной скважине пре­дусматривают выполнение достаточно длительного и трудо­емкого ремонта. Если используют традиционный агрегат под­земного ремонта, то сначала, применяя штанголовки, отвин­чивают и извлекают по частям колонну штанг, находящуюся выше гидратной пробки. Далее спускают колонну промывоч­ных труб, промывают и удаляют участок пробки как можно большей длины, а затем повторно извлекают штанги. По мере того, как извлечение штанг становится затруднительным, вновь осуществляют промывку и проводят последующее извлече­ние. Этот процесс повторяют до тех пор, пока колонна штанг не будет извлечена полностью.

После удаления колонны штанг спускают колонну промы­вочных труб и выполняют длительную промывку скважины горячей водой или нефтью. После растепления пробки в кольцевом пространстве и восстановления циркуляции по затрубью либо поднимают колонну НКТ, либо спускают штан­говый насос и начинают эксплуатацию скважины.

Возможным способом доставки нагретой жидкости тепло­носителя в полость скважины является спуск колонны гиб­ких труб в кольцевое пространство между эксплуатационной и колонной НКТ. К настоящему времени специалистами в ТПП " Когалымнефтегаз" накоплен уникальный опыт по про­ведению подобных работ [1].

Для перемещения КГТ по скважине применяют эксцен­тричную планшайбу, аналогичную планшайбам для спуска при­боров в кольцевое пространство. На отверстие, предназначен­ное для ввода аппаратуры, устанавливют уплотнитель облег­ченной конструкции. Промывка скважины по существу по­вторяет описанную выше технологию, при которой КГТ раз­мещают в НКТ. Отличие заключается в длительности про­мывки отдельных интервалов, поскольку требуется не только удалить продукты, слагающие пробку в кольцевом простран­стве, но и прогреть колонну НКТ настолько, чтобы разло­жить гидрат, находящийся в ней. Все эти операции не вызы­вают каких-либо проблем, кроме одной - спуска и подъема КГТ в кольцевом пространстве. Поскольку колонна НКТ располагается в полости скважины произвольным образом и форму ее оси существующими в настоящее время методами и приборами определить невозможно, существует риск защем­ления колонны гибких труб.

Опасность защемления усугубляется еще и тем, что в про­цессе растепления увеличивается температура колонны НКТ и ее длина увеличивается. Поскольку верхний и нижний концы закреплены сверху планшайбой, а нижний еще и за­щемлен пробкой, то удлинение колонны сопровождается по­терей устойчивости и дальнейшим искривлением ее оси. Все это приводит к радиальным смещениям этой оси колонны и уменьшению величин зазоров между ней и внутренней стен­кой эксплуатационной колонны. А это, в свою очередь, про­воцирует защемление КГТ, располагающейся в зазоре.

Из сказанного следует, что выполнение подобных работ, весьма эффективных, но очень рискованных, в настоящее время является не сферой техники, а скорее основано на интуиции и мастерстве операторов агрегатов КГТ, осуществляющих ремонт.

Процесс удаления гидратной пробки может быть ускорен в результате включения в работу штанговой насосной установ­ки одновременно с промывкой кольцевого пространства. В этом случае остатки пробки удаляются за счет потока техно­логической жидкости, поступающей из затрубья через скважинный насос во внутреннюю полость НКТ. Для достижения подобного режима работы необходимо использовать агрегат, обеспечивающий возможность функционирования станка-ка­чалки в процессе спускоподъемных операций с КГТ.

Такой агрегат устроен следующим образом (рис. 5.4, а, б). На раме 24 транспортной базы 1 установлена рама агрегата 25, в средней части которой размещен барабан 6 для колонны гибких труб 5. Для укладки трубы на барабан при наматыва­нии и разматывании служит укладчик 4.

За кабиной водителя транспортной базы 1 располагается бак масляной системы 3, а рядом с ним (в транспортном по­ложении) - кабина оператора 2. В рабочем положении по­следняя находится на поворотной консоли сбоку агрегата.

В кормовой части агрегата расположен эжектор 8, а под ним - герметизатор устья 14 гибкой трубы 5. Эжектор 8 и герметизатор 14 находятся над устьем скважины 22 с устьевым оборудованием, включающим эксцентричную планшайбу 21 с уплотнением 18 устьевого штока 17 и шар­нир 20.

Герметизатор устья 14 снабжен криволинейным полым элементом 16 (изогнутой трубой), установленной ниже него. В низу криволинейного элемента 16 размещен дополнитель­ный уплотнительный узел 19. Герметизатор вместе с криво­линейным элементом 16 и дополнительным ушютнительным узлом 19 шарниром 20 соединены с эксцентричной планшай­бой 21, установленной на устье скважины 22. Внутренняя полость криволинейного полого элемента 16 соединена с луб­рикатором 15, обеспечивающим подачу смазывающей жидко­сти. (В качестве лубрикатора применяют стандартное устрой­ство для подачи смазки к узлам трения, широко используе­мое в станочном оборудовании. Поэтому в настоящем описа­нии оно подробно не рассматривается.)

В рабочем положении эжектор 8 опирается на устье скважины 22, передавая на нее усилие через криволинейный элемент 16, корпус дополнительного уплотнительного узла 19 и шарнир 20, смонтированный на эксцентричной план­шайбе 21.

Устьевой шток 17 колонны штанг, приводящих в действие скважинный насос, соединен траверсой 12 с канатной подвес­кой 11. Последняя, в свою очередь, связана с головкой балан­сира 9 станка-качалки 10. (На схеме показана только часть переднего плеча балансирного станка-качалки.)

Механизм установки эжектора 8 в рабочее положение вы­полнен в виде гидравлического подъемника, состоящего из стоек 7, шарнирно соединенных с рамой 25 агрегата. Стойки 7 служат направляющими для подвижной площадки 13, на ко­торой смонтирован эжектор 8. Перемещение площадки 13 от­носительно стоек 7 осуществляется гидравлическими цилин­драми (последние на рис. 5.4 не показаны). Рама 25 агрегата снабжена четырьмя аутригерами 23.

Для нагнетания технологической жидкости в колонну гиб­ких труб в процессе проведения операций подземного ремон­та агрегат оборудован насосами. Они расположены вдоль борта транспортной базы и имеют гидропривод. Питание исполни­тельных органов гидропривода обеспечивается блоком насо­сов, приводимым в действие от коробки отбора мощности ходового двигателя транспортной базы агрегата.

Работа агрегата осуществляется следующим образом. После прибытия на место из транспортного положения аг­регат переводят в рабочее, для чего стойки 15 поднимаются гидроподъемниками в наклонное положение (см. рис. 5.4, а), а площадка 13 устанавливается на высоте, обусловлен­ной конкретными размерами и высотой устья 22 обслужи­ваемой скважины. Эжектор 8 вместе с герметизатором устья 14 и криволинейным элементом 16 с дополнительным уплотнительным узлом устанавливаются на шарнире 20 обо­рудования устья скважины. Кабина машиниста 2, укреплен­ная на консоли, поворачивается на 90° (см. рис. 5.4, б). При этом из кабины хорошо видны и барабан 6 с укладчиком 4, и зона устья скважины с эжектором 8 и герметизатором 14 устья.

В процессе работы агрегата гибкая труба 5 с барабана 6 через укладчик 4 направляется в эжектор 8 и подается им в герметизатор 14. При подъеме трубы укладчик 4 обеспечива­ет равномерную намотку трубы 5 на барабан 6.

 

 

 

Рис. 5.4. Установка для спуска КГТ в кольцевое пространство.

Вид: а - сбоку

 

Рис. 5.4. Установка для спуска КГТ в кольцевое пространство.

Вид: б — сверху

 

При спуске гибкая труба 5, выходящая из эжектора 8, че­рез герметизатор 14 направляется в изогнутую трубу 16, до­полнительный уплотнительный узел 19 и попадает в полость скважины 21. В процессе перемещения по изогнутой трубе 16 происходит упругое деформирование гибкой трубы 5. Это обеспечивается соответствующим подбором соотношения ра­диуса кривизны изогнутой трубы и радиуса гибкой трубы.

Для обеспечения упругого деформирования гибкой трубы 5 радиус ее кривизны должен удовлетворять условию

 

R ³ r × E / s _у

 

где R - радиус кривизны гибкой трубы 5 (равен радиусу кривизны

изогнутой трубы 16);

r - наружный радиус гибкой трубы в поперечном сечении;

Е - модуль упругости материа­ла гибкой трубы;

s_у - предел упругости материала гибкой трубы.

 

Например, при использовании в качестве материала гиб­кой трубы малоуглеродистой стали радиус кривизны состав­ляет 12 - 13 м.

Для уменьшения сил трения, возникающих при перемеще­нии гибкой трубы внутри изогнутой трубы, ее внутренняя полость заполнена смазкой, которая подается лубрикатором 15. Истечению смазки из полости гибкой трубы препятствуют герметизатор устья 14 и дополнительное уплотнение 19.

При выходе гибкой трубы из дополнительного уплотне­ния 19 ее ось приобретает прямолинейную форму в силу упругих свойств материала, из которого она изготовлена. Труба 5 спускается в кольцевое пространство между экс­плуатационной колонной и НКТ. Спуск гибкой трубы со­провождается прокачиванием через нее технологической жидкости, обеспечивающей промывку полости скважины и прогрев НКТ. После промывки ледяной (гидратной) пробки и прогрева колонны НКТ проводится запуск привода штан­гового скважинного насоса (балансирный станок-качалка 10). При этом головка балансира 9 начинает качаться и пе­ремещать канатную подвеску 11 вместе с устьевым штоком 17. В результате штанговый скважинный насос начинает откачку пластовой жидкости, которая поднимается по внут­ренней полости НКТ.

Конструкция предлагаемого устройства позволяет эксплу­атировать скважину штанговым насосом и одновременно осу­ществлять промывку кольцевого пространства технологиче­ской жидкостью до тех пор, пока скважина не выйдет на ста­ционарный режим. Далее, не прекращая работы скважинного насоса, проводится подъем колонны гибких труб, демонтиру­ется эжектор, и агрегат подземного ремонта удаляется со скважины.

 

УСТАНОВКА ЦЕМЕНТНОЙ ПРОБКИ

 

Одной из целей установки цементной пробки может быть изоляция части перфорационных отверстий. Необходимость выполнения подобных работ обусловлена, например, проры­вом подошвенных пластовых вод. В этом случае цемент на­гнетают непосредственно в перфорационные отверстия, рас­положенные в определенном интервале.

Наземное оборудование должно включать помимо тради­ционного набора цементировочный насос и емкость для це­ментного раствора.

Установка цементной пробки может осуществляться непо­средственно в полости эксплуатационной колонны (рис. 5.5). В этом случае предварительно в изолируемый участок экс­плуатационной колонны намывают песок, сверху устанавли­вают разделительную пробку, после чего закачивают необхо­димый объем цементного раствора.

Если цемент закачивают в пласт, то выполняют следую­щие операции (рис. 5.6):

• на первом этапе колонну гибких труб опускают таким образом, чтобы обрез трубы находился в зоне перфорацион­ных отверстий, которые подлежат изоляции. Спуск колонны выполняют при обеспечении циркуляции воды;

• на втором этапе закачивают расчетный объем цементного раствора;

• на третьем этапе поднимают гибкую трубу на 8 - 10 м и закрывают задвижку на выходе из колонны НКТ;

• на четвертом этапе, используя воду в качестве продавочной жидкости, цемент закачивают в пласт.

 

⇐ Предыдущая6789101112131415Следующая ⇒

Поделиться: