Лекция 99 Виброобработка
 Скачать 211.17 Kb.
|
|
Лекция 99 Виброобработка Назначение и условия проведения вибрационной обработки Вибрационная обработка — воздействие на ПЗП пульсирующими давлением и скоростью движения жидкости в затрубном пространстве. Благодаря наличию жидкости в порах породы обрабатываемого пласта по нему распространяются не только создаваемые искусственно колебания, но и возникают отраженные волны. Путем подбора частоты колебания давления можно добиться резонанса (синхронности, равенства) распространения обеих волн, в результате чего возникнут нарушения в пористой среде из-за ее неоднородности, т.е. увеличится проводимость пласта. В ПЗС, находящейся наиболее близко к источнику создаваемых колебаний, будут происходить наибольшие нарушения. Вибровоздействие способствует также снижению вязкости и поверхностного натяжения нефти на границе с водой, разрушению структуры смолистых и парафинистых составляющих нефти. В соответствии с приведенным механизмом действия колебательных процессов в пласте вибровоздействие на ПЗП применяется для увеличения притока нефти в добывающих скважинах, приемистости нагнетательных скважин, повышения эффективности ГРП и солянокислотных обработок. Вибровоздействие рекомендуют проводить в скважинах, в которых призабойная зона ухудшена в процессе вскрытия пласта; в низкопроницаемых и глинистых пластах: перед кислотной обработкой, ГРП или обработкой ПАВ. Не рекомендуют проводить вибровоздействие в скважинах, технически неисправных (нарушенная эксплуатационная колонна, негерметичное цементное кольцо); расположенных близко от ВНК; сильно поглощающих жидкость и имеющих низкие пластовые давления. Анализом промысловых данных установлено, что вибровоздействие дает положительные результаты в скважинах, где величина пластового давления близка к гидростатическому давлению столба жидкости. В этом случае величины пластовых давлений достаточны для получения отраженных волн, сильных импульсов и резонанса столба жидкости, что способствует образованию микротрещин. В скважинах с высоким пластовым давлением и низкой проницаемостью не обеспечивается в достаточной степени оптимального режима работы вибратора. В таких скважинах без применения специальной технологии нельзя добиться эффективности обработок. В качестве рабочей жидкости при вибровоздействии в нефтяных скважинах используются нефть, соляная кислота, керосин и их смеси; в водонагнетательных скважинах — вода, соляная кислота и другие жидкости на водной основе. Техника для проведения вибрационного воздействия Вибровоздействие на ПЗП производят в основном гидравлическими вибраторами. Существуют вибраторы золотникового типа и гидроударники. Гидравлический вибратор золотникового типа (ГВЗ) создает колебания давления вследствие периодического перекрытия золотником потока рабочей жидкости. ГВЗ имеет следующее устройство (рис. 9.12). В корпусе жестко закрепляется ствол в виде стакана с щелевидны- ми прорезями на его образующей. Внизу цилиндра имеется отверстие. На стволе вращается золотник (подвижный элемент, направляющий поток жидкости или газа в нужный канал через отверстия) также с щелевыми прорезями вдоль образующей. Прорези в стволе и золотнике выполнены под некоторым углом к их образующим. Однако направления прирезей в стволе и золотнике противоположные. Таким образом, создается как бы турбинное устройство, у которого направляющим аппаратом является ствол, а рабочим колесом — золотник. В стволе также имеются пусковые отверстия для запуска золотника при перекрытии щелей в стволе. Закачиваемая рабочая жидкость проходит через щели в стволе и попадает в щели в золотнике. В этот момент, из-за расположения отверстий под углом друг к другу, золотник начинает вращаться под действием струи жидкости. Во время своего вращения золотник периодически перекрывает щели в стволе, что приводит к созданию гидравлических импульсов (ударов). Частота гидравлических ударов зависит от числа щелей в золотнике и его оборотов . ГВЗ могут создавать колебательные движения с частотой до 30000 Гц.  Рис. 9.12 Гидравлический вибратор золотникового типа (ГВЗ): 1-ствол; 2-шариковые опоры; 3-циклический золотник. Гидравлический удар сопровождается резким подъемом давления, а это способствует резкому импульсивному истечению жидкости из отверстия в нижней части ствола. Периодическое истечение Жидкости из щелей при вращении золотника приводит к образованию циклических колебаний в жидкости в затрубном пространстве. Кроме созданных вращающимся золотником колебаний образуются еще сложные колебания за счет появления отраженных волн. Исследованиями установлено, что резонансные явления могут возникнуть только при очень низких частотах (несколько герц) создаваемых колебаний. Если частота колебаний достигает сотен герц, то в скважинах глубиной 1000—5000 м резонанс не возникнет. Следовательно, эффективность обработки снизится. При работе гидравлического вибратора НКТ удлиняются. Например, при длине НКТ 1500 м и давлении 5, 10 и 20 МПа удлинение составит соответственно 0,4, 0,8 и 1,5 м; а при длине НКТ 2000 м при тех же давлениях — 0,5; 1,0 и 2,0 м. Для устранения самопроизвольного отворачивания или поломок НКТ на больших глубинах применяют амортизатор. Он снижает амплитуду упругих волн, распространяющихся от вибратора по металлу НКТ (рис. 9.13). Усилия, возникающие вдоль оси амортизатора, передаются на резиновый шнур. Последний деформируется и уменьшает передачу силовых импульсов на НКТ.  Рис. 9.13. Амортизатор резиновый: 1 — корпус; 2 — резиновый шнур; 3 — винт Когда рабочая жидкость подводится к вибратору по НКТ, только 50% энергии давления колебания передается в жидкость в затрубном пространстве. Поэтому разработаны конструкции вибраторов, к которым рабочая жидкость подводится через затрубное пространство. При этом рабочая жидкость входит в контакт с призабойной зоной пласта, затем поступает в специальный фильтр для очистки и по НКТ поднимается на поверхность — в емкость для циркуляции. Возникающие в вибраторе гидроударные импульсы (колебания давления) непосредственно воздействуют на ПЗП. Преимущества этой конструкции вибратора заключаются в следующем: отпадает необходимость перемещения его по толщине пласта, так как столб жидкости в затрубном пространстве раскачивается в значительном интервале; трещины, образовавшиеся за счет колебания давления, можно закреплять песком путем добавления его порций в рабочую жидкость. Для воздействия на большую толщину пласта или одновременного воздействия на верхние продуктивные пласты применяют шланговый вибратор. Его устанавливают выше основного гидравлического вибратора. Для работы шлангового вибратора используется отраженная волна, распространяемая вверх по НКТ. В вибраторах типа ГВЗ энергия этой волны бесполезно терялась. Шланговый вибратор состоит из ниппеля и муфты, соединенных между собой перфорированной трубой. Внутри этой трубы находится шланг, через который проходит рабочая жидкость и далее поступает в гидравлический вибратор (рис. 9.14). В зависимости от эластичности трубы, ее радиуса, толщины стенок и других параметров часть энергии передается жидкости в затрубном пространстве. Для повышения эффективности воздействия на истощенные пласты шланговый вибратор изготавливают из эластичного материала и, наоборот, для более эффективного воздействия на насышеные  со шланговым вибратором. 1 — двухзамковые элементы ниппеля и муфты; 2 — перфорированная труба; 3 — шланг пласты рекомендуют максимально усилить жесткость шлангового вибратора. Вибраторы типа ГВЗ не рассчитаны для рабочих жидкостей с абразивными примесями, применяемых из-за необходимости закрепления создаваемых трещин. Для этой цели разработана конструкция вибратора с фильтрующим устройством ВФ-108. Фильтр крепится к вибратору сверху и состоит из внешней и внутренней перфорированных труб, между которыми находится фильтрующая сетка. В нижней части фильтра имеется трубчатый хвостовик, вставляемый в ствол вибратора. Снаружи фильтра имеется корпус. Между нижним концом фильтра и стволом вибратора устанавливают втулку для подвода отфильтрованной рабочей жидкости к вибратору. Рабочая жидкость, поступая по НКТ во внутрь фильтра, делится на два потока. Один из них с песком идет по трубчатому хвостовику фильтра, минуя рабочую полость вибратора. Другой поток, очищенный от песка, попадает в кольцевое пространство между внешней трубой фильтра и его корпусом, затем через окна втулки направляется в зазор между стволом вибратора и трубчатым хвостовиком фильтра и приводит во вращение золотник вибратора. Технология проведения вибрационного воздействия Основными технологическими параметрами вибровоздействия являются сход и давление закачивания рабочей жидкости для данного типоразмера вибратора. С увеличением расхода жидкости амплитуда колебаний давления в затрубном пространстве увеличивается. Соответственно увеличивается частота пульсации давления. Например, при увеличении расхода от 7 до 50 л/с частота увеличивается от 60 до 500 Гц. Амплитуды колебаний давления также сильно зависят от площади поперечного сечения кольцевого пространства между вибратором и эксплуатационной колонной. Для правильного осуществления процесса вибровоздействия необходимо знать зависимость необходимого давления на устье и максимального абсолютного давления при гидравлическом ударе от глубины скважины. Перед вибровоздействием скважину исследуют: определяют дебит, забойное и пластовое давления, содержание воды в добываемой продукции, коэффициенты продуктивности и приемистости. Для нагнетательных скважин достаточно определение только коэффициента приемистости. По данным исследования составляется план работ. В плане приводятся геолого-промысловые данные о скважине и технологическая схема проведения операции, включающая в себя: глубину спуска вибратора и диаметр НКТ; объемы рабочей и продавочной жидкостей; ориентировочная величина ожидаемого давления; число и мощность агрегатов; последовательность работы и темпы закачивания жидкостей. При планировании параметров технологии вибровоздействия важно знать, какие нагрузки и напряжения испытывают НКТ во время работы вибратора и как будет изменяться среднее давление в зависимости от расхода рабочей жидкости. ГВЗ спускают на НКТ и устанавливают против запланированной для обработки части продуктивного пласта. Место соединения вибратора с НКТ стопорят или заваривают для исключения самоотворачивания его в процессе работы. Над вибратором помещают фильтр для исключения попадания в него твердых осадков. Обвязывают устье скважины с наземным оборудованием (рис. 9.16). Число агрегатов и их тип устанавливают в зависимости от вида рабочей жидкости и типа вибратора.' Рабочую жидкость (соляную кислоту, нефть, керосин или их смеси в нефтяных скважинах; воду, соляную кислоту и другие жидкости на водной основе — в нагнетательных скважинах) закачивают по НКТ насосными агрегатами. Объем рабочей жидкости на одну обработку составляет 80—100 м3; время обработки — 5—8 ч. При давлениях закачивания 40—50 МПа применяют пакеры. Вибратор запускают в работу путем прокачивания в течение 5—8 мин рабочей жидкости с расходом 5—10 л/с. Затем расход постепенно увеличивают и доводят его до оптимального значения для данного типа вибратора. Рабочую жидкость начинают закачивать в НКТ при открытом затрубном пространстве. После появления циркуляции через затрубное пространство его закрывают. Закачивают в скважину весь объем рабочей жидкости, а затем продавочную жидкость. С увеличением давления закачивания на устье свыше 30 МПа и при резком возрастании давления в затрубном пространстве его открывают. При этом рабочую жидкость направляют в специальную емкость для дальнейшего использования. В процессе обработки регистрируют давление и расход. По окончании обработки поднимают НКТ с вибратором, спускают глубинное оборудование и скважину вводят в эксплуатацию путем плавного запуска.  Рис. 9.16. Схема расположения оборудования и обвязки устья при виброкислотной обработке скважины: 1 — гидравлический вибратор; 2 — тяжелый низ; 3 — глинистая корка; 4 — цементное кольцо; 5 — амортизатор; 6 — двухсторонняя заливочная головка; 7 — выкидные линии НКТ; 8 — манометр; 9 — выкидные линии затрубного пространства; 10 — установки насосные УН1-630Х700А (агрегаты 4АН-700); 11 — агрегаты ЦА-320М; 12 - автоцистерна; 13 - резервуар |