ЛЕКЦИЯ 10. РЕЖИМЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ ГАЗОВЫХ СКВАЖИН

25. Особенности конструкций газовых скважин

Конструкция газовой скважины определяется: числом, длиной и диаметром обсадных, промежуточных, технических колонн, конструкцией забоя скважины, высотой подъема цемента за колоннами, конструкцией и типом колонной головки.

Выбор конструкции скважин производится в зависимости от ряда факторов: глубины залежи, пластовых давлений, пластовых температур, дебетов газа и конденсата, условий проводки скважины, свойств пластового газа. При выборе конструкции скважин учитываются как начальные параметры залежи, так и их изменение в процессе эксплуатации месторождения.

В отличие от нефтяных, водяных и нагнетательных к газовым скважинам предъявляются повышенные требования к герметичности, к прочности колонн.

В газовых скважинах давление в верхней части колонн (на устье) значительно ближе к забойному в связи с малой плотностью газа. При эксплуатации скважин высока вероятность утечек газа, его миграция в вышележащие пласты, грифонообразование и даже открытое фонтанирование, в колоннах наблюдаются значительные дополнительные напряжения под воздействием давления и температуры газа. Температурные воздействия особенно велики в зоне многолетнемерзлых пород. При восстановлении естественной температуры в остановленных скважинах в зонах ММП возможны активные смятия колонн за счет расширения воды за колонной при переходе ее в лед. Чем больше диаметр колонны, тем больше вероятность смятия.

В газовых скважинах имеют место высокие скорости восходящего потока газа (до 10-20 м/сек). При наличии в газе мехпримесей (в Западной Сибири это явление обычное) в фонтанных трубах, в скважинном оборудовании, в фонтанной арматуре могут наблюдаться явления эрозионного разрушения, т.е. имеет место повышенный износ оборудования.

Экспериментально установлено, что при наличии в газе СО₂, H₂S или жирных кислот резко возрастает скорость коррозии, которая может достигать 0, 1 - 0, 2 мм/год. С ростом дебита скважин коррозия увеличивается. Наиболее неблагоприятные условия эксплуатации скважин наблюдаются тогда, когда происходит эрозия и коррозия одновременно. В этих случаях необходимо применение насосно-компрессорных труб (НКТ) из особых сортов стали - 18 ХIГ МФА, а при эксплуатации скважин ингибиторов коррозии (катапин БПВ, катапин КИ-I, аминокислоту РА-23).

Следовательно, конструкция газовой скважины должна обеспечить ее безопасную эксплуатацию, возможность предупреждения и ликвидацию выбросов или фонтанов как в процессе бурения, опробования, так и при ее длительной эксплуатации. Достигается это герметичностью, прочностью, применением труб соответствующих марок стали, смазкой резьбовых соединений специальными смазками, подъемом цемента на максимальную высоту (до устья), соответствующим оборудованием забоя.

Вместе с тем диаметры эксплуатационных колонн газовых скважин применяются в более широких пределах, чем в нефтяных скважинах. Диаметры нефтяных скважин определяются стандартами насосного оборудования, а в газовых - пропускной способностью. Для контроля герметичности газовых скважин все обсадные трубы перед спуском должны впрессовываться при повышенных на 20 % давлениях по сравнению с обычными давлениями опрессовки водой. Сроки начала схватывания цементов рекомендуется определять по условиям на забое. Прочность цементного камня из облегченных смесей через 24 часа должна быть не менее 10 кгс/см² при испытании на изгиб и 40-50 кгс/см² при испытании на сжатие.

Проницаемость цементного камня не должна превышать 2-5 мД. Подъем цемента до устья повышает устойчивость обсадной колонны, обеспечивает возможность более высоких давлений в колонне, улучшает защиту от коррозии пластовыми водами.

Повышенный расход цемента и некоторое усложнение технологии крепления скважин окупается безаварийной эксплуатацией. При аварии - фонтане дебит скважин может достигать 10-30 млн.м³/сут. и ее ликвидация требует огромных сил и материальных затрат.

26. Технологические режимы эксплуатации газовых скважин

В процессе добычи газа скважины, шлейфы, сепараторы, теплообменники, абсорберы, десорберы, турбодетандеры, компрессоры и другое оборудование промысла работают на определенном технологическом режиме.

Под технологическим режимом эксплуатации скважин понимается поддержание на забое (устье) скважин или наземных сооружениях заданных условий изменения дебита, давлений, температур, осуществляемых путем их регулирования, и обеспечивающих соблюдение правил охраны недр, окружающей среды и безаварийную эксплуатацию скважин и наземного оборудования.

Некоторые технологические режимы эксплуатации могут быть выражены математическими формулами, другие основаны на определенных принципах ограничения дебита или забойного давления. Технологический режим работы скважин зависит от геолого-эксплуатационных характеристик месторождения, свойств газа, конденсата и воды, от условий подачи газа и конденсата потребителям, заданных кондиций газа и конденсата.

Обычно на каждую эксплуатационную скважину ежеквартально устанавливаются ряд параметров, т.е. технологический режим ее эксплуатации, который включает в себя: дебит скважины , дебит конденсата , пластовое давление , забойное давление , депрессию на пласт , устьевое давление , затрубное давление , устьевую температуру , дебит воды и т.д., всего свыше 20 параметров, включая конструкцию скважины и забоя. (При дебитах свыше I млн.м³/сут режим утверждается РАО " Газпром", при меньших дебитах - газодобывающим объединением).

Все перечисленные параметры могут быть изменены в следующем квартале в зависимости от задач разработки и эксплуатации месторождения, так как изменяются факторы, ограничивающие дебеты газовых скважин. Смена режима приводит к изменению числа скважин или изменению общего отбора газа из месторождения.

В практике эксплуатации газовых скважин на различных месторождениях газ отбирают при следующих режимах:

1. Режим постоянного допустимого градиента давления на стенке скважины

(10.1)

Применяется в слабосцементированных рыхлых пластах.

2. Режим постоянной максимально-допустимой депрессии на забое

(10.2)

Применяется в пластах слабосцементированных, неустойчивых, рыхлых. Дебит скважин в процессе разработки постоянно снижается за счет снижения и рассчитывается по уравнению

(10.4)

3. Режим поддержания постоянного оптимального дебита

Режим назначается в скважинах, вскрывших крепкие, устойчивые, сцементированные коллекторы.

В этом случае должна постоянно повышаться депрессия на пласт, т.к. снижается . Забойное давление при этом режиме определяют по уравнению

(10.5)

При достижении начала разрушения коллектора необходимо сменить данный технологический режим на режим постоянной максимально-допустимой депрессии:

4. Режим постоянного забойного давления

(давление начала конденсации), (10.6)

при этом снижаются во времени Q и .

Дебит определяется выражением

(10.7)

Назначается при разработке газоконденсатных месторождений с целью максимального извлечения конденсата.

5. Режимпостоянного устьевого давления

(10.8)

Назначается при необходимости подачи газа в транспортную систему заданного давления (для продления бескомпрессорного периода эксплуатации месторождения).

Со временем Q и снижаются. Дебит рассчитывается по уравнению

(10.9)

6. Режим предельного безводного дебита

(10.11)

q* - безразмерный предельный безводный дебит, находится по специальным графикам (рис 16).

При всех перечисленных режимах работы скважин представляется возможным определить во времени следующие параметры:

Для этого используются:

■ уравнение материального баланса;

■ уравнение притока газа;

■ барометрическая формула давления;

■ данные исследования скважин на приток;

■ данные обработки КВД, КСД;

■ данные газоконденсатных исследований.

Рис. 16. Зависимость предельного безводного дебита от степени

вскрытия пласта

Технологические режимы эксплуатации газовых скважин могут меняться на различных этапах разработки месторождения, т.к. изменяются факторы, ограничивающие дебиты газовых скважин.

Вопрос о смене режима эксплуатации решается исходя из газогидродинамических и технико-экономических соображений, поскольку изменение режима приводит к изменению общего отбора газа из месторождения.

⇐ Предыдущая 4 5 6 7 8910 11 12 13 Следующая ⇒