Лекционныйкомплекс по ремонту скважин. 3 Лекционный комплекс РЕМОНТ СКВАЖИН. Общий характер работ по подземному ремонту скважин

• Название: Общий характер работ по подземному ремонту скважин
• Анкор: Лекционныйкомплекс по ремонту скважин
• Дата: 17.02.2023
• Размер: 223.5 Kb.
• Имя файла: 3 Лекционный комплекс РЕМОНТ СКВАЖИН.doc
• Тип: Лекция; #941643
• страница: 3 из 4

Тема: Гидравлический расчет промывки

Для успешного выноса песка на поверхность необходимо, чтобы скорость восходящего потока промывочной жидкости превышала скорость падения частиц песка в жидкости, находящейся в покое. Скорость падения частиц больше для частиц с большим диаметром. Поэтому при расчете промывки необходимо ориентироваться на максимальные размеры зерен песка по фракционному составу. Скорость подъема размытой пробки будет
v_n = v,-w_cp,
где v_n - скорость подъема размытых песчинок;

vв - скорость восходящего потока жидкости;

^wcp - средняя скорость свободного падения песка в жидкости (критическая скорость).

Если обозначить глубину, на которой производится промывка, через Н, то время, потребное для подъема на поверхность размытого песка, будет
T = H/vn
Общие гидравлические потери при промыве будут равны

h = h₁ + h2 + h₃ + h₄,

где h1 - потери при прохождении нисходящего потока жидкости;

h2 - потери при прохождении смеси жидкости с размытым песком;

h3 - потери от уравновешивания разности удельных весов в трубах;

h4 - потери на пути от насоса до промывочных труб (в шланге, в вертлюге и в промывочной линии от насоса до шланга).

Давление на забой скважины при обратной промывке будет больше, чем при прямой промывке, на величину разности в гидра­влических потерях в кольцевом пространстве и подъемных трубах.

Это давление равно

p = (H + h2 + h3) ρжg

где H - глубина промывки в м;

р_ж - плотность промывочной жидкости в кг/м³.

При прямой промывке hменьше, чем при обратной.

Промывка водой. Потери напора при прямой промывке определяются по формуле

h1 = λ H1/d * vн²/2g

где H1 - длина промывочных труб в м;

d - диаметр промывочных труб в м;

v_n- скорость нисходящего потока жидкости в промывочных

трубах в м/сек;

g- ускорение силы тяжести, равное 9,81 м/сек²;

λ – коэффициент трения для воды, зависящий от диаметра труб и равный:

Диаметр Труб, мм	38	50	63	75	100	125	150	175	200
λ	0,040	0,037	0,035	0,034	0,032	0,030	0,028	0,025	0,020

Потери при движении жидкости с размытым песком в кольцевом пространстве при прямой промывке равны
H2 = φλH/D –d1 * vв²/2g,
где φ - коэффициент, учитывающий повышение гидравлических потерь от наличия песка в жидкости; принимается φ = 1,1 ÷ 1,2;

D - внутренний диаметр колонны в м;

d1 - наружный диаметр промывочных труб в м;

vв - скорость восходящего потока жидкости в м/сек.

При определении потерь обратной промывке необходимо в формулу подсчёта потерь в кольцевом пространстве подставить скорость нисходящего потока чистой жидкости vв, а коэффициент φ учитывать в формуле движения смеси (воды с песком) по центральной трубе со скоростью vв.

Добавочный напор, который необходимо преодолеть в связи с разностью статических напоров в промывочных трубах и в кольце­вом пространстве вследствие наличия песка в восходящем потоке, можно определить по формуле К. А. Апресова
h3 = (1 – m) * Fl/f * [pп/pж * (1 –wc/vв) – 1]
где m - объем пустот между отдельными частицами песка, заполняемый жидкостью; принимается равным 0,25 - 0,40;

1 - т - объем зерен песка, приходящийся на единицу объема пробки;

F - площадь сечения эксплуатационной колонны в м²;

l - высота пробки, промытой за один прием (одно – и двухтрубка) в м;

f - при прямой промывке - площадь сечения кольцевого пространства; при обратной промывке - площадь се­чения промывочных труб в м²;

p_п - плотность песка, для кварцевого песка р_п = 2600 ÷ 2700 кг/м³;

рж - плотность промывочной жидкости; р_ж = 800 ÷ 1000 кг/м³;

w_с - скорость свободного падения частиц песка в жидкости (критическая скорость) в м/сек;

vв - скорость восходящего потока в м/сек.

Потери напора в шланге и вертлюге (при прямой промывке водой) могут быть определены по следующим опытным данным:

Расход, л/сек	3	4	5	6	7
Потери напора, кг/см2	0,4	0,8	1,2	1,7	2,2
Потери напора, н/м2	0,4*103	0,8*105	1,2*105	1,7*105	2,2*105
Расход л/сек	8	9	10	15	20
Потери напора, кг/см2	2,9	3,6	5	11	20
Потери напора, н/м2	2,9*103	3,6*105	5*105	11*105	20*105

Потери напора и нагнетательной линии можно определить по общей формуле гидравлики.

Остальными потерями (от поворота струи при выходе из промы­вочных труб, от сообщения скорости восходящему потоку и др.) ввиду их малой величины в техническом расчете можно пренебречь.

Промывка нефтью. При промывке нефтью изменения в подсчете будут только при определении коэффициента трения λ, который при турбулентном режиме подсчитывается по формуле Блазиуса и предварительно определяется число Рейнольдса.

Лекция № 11

Тема: Крепление пород призабойной зоны

С целью уменьшения и даже прекращения поступления песка в скважину осуществляют крепление пород призабойной зоны путем закачки:

а) цементного раствора;

б) песчаноцементной смеси;

в) химических реагентов.

Сущность крепления цементом заключается в закачке в пласт цементного раствора, который, затвердевая в призабойной зоне, укрепляет породу и повышает ее устойчивость размыву. В пласты с небольшой мощностью и слабым поглощением закачивают неболь­шое количество цемента (2-3 т). При больших интервалах фильтра в высоких коэффициентах продуктивности нагнетают большую порцию (порядка 4-6 т). При большой длине фильтра или при одновременной эксплуатации двух или нескольких объектов зака­чивать цемент рекомендуется в два или несколько этапов. Сначала крепят в призабойную зону в верхней части фильтра. Для изоляции нижней части в скважину засыпается песок. После крепления верх­ней части фильтра песок вымывается и обрабатывается нижняя часть.

Сущность крепления пород призабойной зоны цементнопесчаной смесью заключается при закачивании в прифильтровую часть через отверстия фильтра слоем песка и цемента. Весовое соотношение песка и цемента 3 : 1 дает наиболее проницаемую и устойчивую.

К размыву бетонную массу.

Для отделения нефти из призабойной зоны и создания условий дли лучшего схватывания цемента перед обработкой в скважину закачивают несколько кубических метров воды с добавкой ПАВ (например, 0,01% сульфонола), после этого приступают к непосредственной обработке.

В колонну заливочных труб закачивают 0,5 м 3 водо-цементного раствора с целью предотвращения осадка песка из песчаноцементной смеси внутри заливочной колонны. При больших фильтрах смесь прокачивают в несколько приемов. Вначале обрабатывают верхнюю часть фильтра, затем среднюю и, наконец, нижнюю. После продавливания смеси скважину оставляют в покое для затвердения цемента на 48 ч, после чего разбуривают стакан, забой промывают и опреде­ляют поглотительную способность пласта.

Другим методом борьбы с поступлением песка на забои — кре­пление рыхлых пород при помощи пластмасс. Применяемые пласт­массы, в условиях нормальной температуры представляющие собой жидкости, под влиянием полимеризации, конденсации и реакций в скважине переходят в нерастворимую прочную твердую пластмассу. В качестве такого вещества применяют фенолформальдегидную смолу, растворимую в воде и не растворимую в нефти. Исходными реаген­тами для получения смолы служат: сырые фенолы, 40%-ный форма­лин и раствор технического едкого натра.

АзНИИ ДН рекомендует следующий рецепт приготовления смолы (в весовых частях):

а) сырые фенолы - 100;

б) 40%-ный формалин - 100;

в) 40%-ный технический едкий натр 7,5.

Получающаяся смола представляет собой легко подвижную жидкость вишнево-коричневого цвета плотностью 1130-1150 кг/м³. Смола затвердевает при низкой температуре, ниже 603 С - только в присутствии соляной кислоты, а при температуре свыше 130° С - без нее. В соответствии с этим свойством смолы призабойную зону крепят в зависимости от температуры двумя способами: для скважин с температурой на забое 60° С и выше и для скважин с температурой на забое ниже 60° С. Сущность первого способа заключается в сле­дующем. В призабойную зону задавливают смолу в таком количе­стве, чтобы все поровое пространство намеченной зоны крепления было заполнено смолой. После задавки смолы в пласт скважину оставляют в покое на время, необходимое для затвердения смолы. Чем выше температура пласта, тем процесс твердения происходит быстрее: при температуре 60° С в течение 12 суток, при 70° С 8 суток, при 80° С — 5 суток и при 90° С - 3 суток.

Не рекомендуется обрабатывать смолами следующие скважины:

а) с дефектами эксплуатационной колонны;

б) при притоке в скважину посторонних вод;

в) при низких столбах жидкости в скважине (менее 100 м);

г) при наличии обвалов в призабойной зоне с разрушением кровли пласта.

Краснодарский филиал ВНИИнефть разработал и внедрил креп­ление рыхлых пород крепителем «М» - карбамидной смолой. Под действием катализатора - соляной кислоты - происходит поликонденсация крепителя и образуется гель, который затем превращается в твердую массу. Отвердение в присутствии соляной кислоты про­исходит при температуре 30°С и выше. С повышением содержания соляной кислоты и ростом температуры отвердение ускоряется.

Лекция № 12

Тема: Капитальный ремонт скважин

Нормальная эксплуатация скважин иногда нарушается по тем или иным причинам. При неумеренных депрессиях происходят смя­тие или сломы обсадных колонн. По небрежности обрываются трубы, желонки и другое оборудование. При прорыве вод скважина начи­нает резко снижать производительность, и для восстановления нор­мальной эксплуатации нужно произвести те или иные ремонтные работы.

Скважины, в которых нельзя произвести ремонт силами бригад по подземному ремонту, переводят в категорию скважин, требу­ющих капитального ремонта. В этот фонд переводят скважины, вышедшие из бурения, но не поступившие в эксплуатацию. Пере­чень работ, входящих в состав капитальных ремонтов, следу­ющий:

а) ликвидация крупных аварий с подземным оборудованием;
исправление сломанных и смятых колонн; разбуривание и промывка
крепких песчаных пробок;

б) крепление пород призабойной зоны цементом, песком, смолами и др.;

в) изоляция верхних и подошвенных вод, возврат на другие
горизонты;

г) работы, связанные с воздействием на призабойные зоны для увеличения производительности: соляно-кислотные обработки, гидравлический разрыв и др.;

д) зарезка и бурение второго ствола.

Перечисленные работы выполняют конторы по капитальному
ремонту, в распоряжении которых имеются бригады, оснащенные всем необходимым оборудованием и инструментом. На промыслах, где отдельные виды работ носят массовый характер, например, соляно-кислотные обработки, в составе контор по капитальному ремонту выделяются самостоятельные цехи.

Бригады по капитальному ремонту производят спуско-подъемные операции при помощи передвижных подъемников типа «Бакинец», А-40 и А-50. Для сложных работ устанавливают оборудование, применяемое при бурении, и усиливают эксплуатационную вышку. На промыслах Башкирии для капитального ремонта применяют также передвижные мачты ПТМГ-40.

Вследствие неудачного цементирования или повреждения обсадных колонн (слом, трещины, пропуск в резьбовом соединении) в сква­жину прорываются посторонние воды. При обводнении скважины не всегда удается возобновить эксплуатацию одним лишь цементи­рованием. Иногда требуется ремонт поврежденной обсадной колонны. Так, слом исправляют оправочными долотами или оправками. Если оправить не удается, то поврежденное место фрезеруют. Иногда выше слома отворачивают трубу, извлекают ее из скважины и после подъема спускают новую колонну с направляющей воронкой на конце и затем свинчивают ее с оставшимися в скважине трубами. Смятые места выправляют оправками. Если не удается оправить, то в колонне прорезают окно выше испорченного места. Из окна бурят второй ствол и через окно в пробуренную часть спускают трубы.

Бригады не только исправляют дефекты колонн, но и производят сложные работы, связанные с извлечением труб, сидящих в песча­ной пробке.

Для извлечения труб, прихваченных при тампонаже цементом, применяют трубные фрезеры, которые также используют для освобождения труб от песчаной пробки.

При прорыве в скважину подошвенных или верхних вод с оттес­нением нефти водой скважина может быстро потерять производи­тельность. В зависимости от характера воды и прочих условий в сква­жине производят те или иные изоляционные работы, которые при условии дальнейшей эксплуатации того же объекта иногда назы­вают изоляционно-оздоровительными работами. Если проводятся работы по изоляции потока воды с последующей ликвидацией этой скважины, то их называют изоляционно-ликвидационными.

Наиболее частыми видами работ при капитальном ремонте явля­ются возвраты на вышележащие горизонты. При истощении эксплуа­тировавшегося пласта, если скважина полностью обводняется пла­стовой водой, или по техническим причинам не удается исправить поврежденную обсадную колонну, или когда не удается очистить забой скважины от оставшихся нем посторонних предметов, экс­плуатацию данного горизонта прекращают и скважину возвращают на вышележащий горизонт. Работа по возврату заключается и за­ливке забоя цементным раствором и в простреле отверстий против верхнего пласта. Минимальная высота цемента над фильтром перекрываемого^: горизонта составляет 10 м., хотя и отдельных случаях она может быть и меньше.

Все изоляционные работы связаны с тем или иным видом цемен­тирования. Бригады по капитальному ремонту производят следу­ющие виды цементировочных работ:

а) заливка цемента желонками;

б) заливка цемента через заливочные трубы без давления;

в) цементирование под давлением.

Цементирование забоя с помощью желонки применяют редко и лишь при отсутствии оборудования для других видов цементиро­вания. Иногда прибегают к цементированию желонкой для дополни­тельной заливки при недостаточном цементном стакане. Заливочная желонка отличается от тартальной более удлиненной пикой.

Цементирование забоя через заливочные трубы без давления производят: вручную, сифонной заливкой и с помощью насоса. Цементирование через трубы вручную применяют редко: при отсутствии насоса или при необходимости создания цементного стакана небольшой высоты. Сифонная заливка более технически совершенна. В сква­жину спускают заливочные трубы до моста заливки, присоединяют вертлюг и промывают забой. По окончании промывки отсоединяют вертлюг .и приподнимают зали­вочные трубы, в их верхний конец ввинчи­вают специальную головку (рис. 217), к от­воду которой присоединяют шланг 5 с сеткой на конце. В верхний конец головки ввинчи­вают воронку 1. Цемент затворяют в чане 6'. Приготовив раствор, опускают в чан ко­нец шланга с сеткой, закрывают краны 2 и 3, заполпяют при помощи ведер воронку 1 це­ментным раствором и затем открывают краны 2 и 3. После того как раствор из воронки опустится в трубы, кран 2 быстро закрывают и одновременно открывают кран 4. Вследствие образования вакуума цементный раствор из чана 6 через шланг 5 начнет поступать в зали­вочные трубы. Затем этим же методом (сифоном) закачивают воду для продавки цементного раствора из труб. После окончания продавки скважину промывают для удаления лишнего цемента.

Наиболее технически совершенна заливка с помощью насоса пли цементировочного агрегата. Цементирование можно производить как без давления, так и под давлением. Цементирование без давления производят так же, как и при сифонной заливке, только цементный раствор подается насосом. Для более надежного перекрытия экс­плуатационного горизонта от поступающих в него вод применяют цементирование под давлением. Для цементирования пользуются цементировочными агрегатами. Все оборудование их устанавли­вается на площадках грузовых автомобилей.

Для цементирования неглубоких скважин применяют агрегат ЦА-80, который состоит из поршневого насоса НЦП-1 производи­тельностью 30 л/сек и максимальным давлением 80•105 н/м* (80 кг/см²), водяного ротационного насоса, цементомешалки, меха­низмов для привода насоса, замерных баков и приемного чана. Более мощный цементировочный агрегат ЦА-150. Он имеет два на­соса НЦП-2 производительностью 30 л/сек и может развивать давле­ние до 150•105 н/м² (150 кг/см²). Имеются агрегаты, развивающие давление до 300•105 и 400•105 н/м². Это ЦА-300, ЦА-320М, ЗЦА-400.

За­ливочные агрегаты соединяются с зали­вочной головкой жестко - трубами высо­кого давления. Цемент закачивают в за­ливочные трубы через верхние отводы заливочной головки при открытых за­движках на нижних отводах. Чтобы в процессе заливки цементный раствор не проник в пространство между заливочными трубами и эксплуатационной колонной, задвижки на нижних струнах закрывают в тот момент, когда по расчету цемент­ный раствор еще находится в заливоч­ных трубах и не дошел до их башмака. Этим предупреждается возможность при­хвата труб цементом. После этого про­должают продавливание цемента при за­крытых задвижках на нижних струнах. Продавливание приостанавливают, когда по расчету в заливочных трубах остается 0,3-0,5 м³ цемента. По окончании продавливания приступают к вымыванию излишнего цемента до появления на по­верхности чистой воды. По окончании вымывания цемента разбирают заливочную обвязку, поднимают заливочные трубы и оставляют скважину в покое для затверде­ния цемента.

Для снижения расхода цемента в сильно поглощающих скважи­нах предварительно вводят в пласт песок в смеси с водой до момента частичного восстановления циркуляции, а затем производят цементирование. В скважине с сильно дренированными пластами вводя: до 25 — 30 м³ песка. Для изоляции притоков посторонней воды в по­глощающих скважинах используют цемент, в который добавляют алюминиевый порошок, а также цементы на углеводородной основе.

После изоляционных работ проверяют качество тампонажа. Существуют два метода испытаний:

1. 
   Понижение уровня жидкости;
   
2. 
   Нагнетание жидкости.
   

Нагнетание (опрессовку) производят в скважине, свободной от заливочных труб. На устье устанавливают заливочную головку и соединяют с насосом. Давление при испытании, учитывая изношен­ность обсадных труб, не поднимают выше 40-60 кг/см². После нагнетания закрывают кран на головке и если в течение 30 мин. давление снизится не более чем на 1-2 кг/см²), считают, что колонна выдержала испы­тание на герметичность. Цемент и уплотненные песчаные пробки разбуривают при помощи ротора. В зависимости от глубины скважины разбуривают или со станка или с подъемника. Для разбуривания ротором требуются бурильные трубы, подвод электроэнергии, а также выполнение дру­гих вспомогательных операций, усложняющих и удорожающих производство работ. Работы по разбуриванию значительно облегча­ются и удешевляются при применении малолитражного 125-мм турбобура, так как при работе с ним отпадает надобность в роторе и бурильном станке. Кроме того, 125-мм турбобур спускают в сква­жину на насосно-компрессорных трубах.

Лекция № 14