Способ свабирования скважины (его варианты) Советский патент 1986 года по МПК E21B43/00 

тья в ПТС. В момент погружения сваба 3 под УСЖ происходит прекращение изменения величины разрежения, а в слу чае глубоких скважин - величины ПД, По длине тягового элемента 4 в этот момент судят об УСЖ. В результате контроль за УСЖ осуществляют без остановки свабирования ибез дополнительного оборудования. Затем сваб 3 1 16 опускают дальше. Сравнивая длину тягового элемента 4 с той, которая была измерена в момент прекращения изменения величины разрежения или ПД, определяют глубину погружения сваба 3. Такой контроль за глубиной погружения сваба обеспечивает возможность оптимального погружения сваба при каждом его ходе. 2 с,п, ф-лы, 2 ил., 2 табл.

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промьгашенности. Для повьшения производительности св.аб 3 опускают в скважину на тяговом злементе 4, герметизированном на устье. При этом контролируют величину разрежения в полости труб 2 над свабом (ПТС). В случае глубоких скважин этот контроль связан с трудностями из-за малых величин разрежения вследствие большого снижения уровня скважинной жидкости (УСЖ). Поэтому ведут контроль за величиной перепада давления о (ПД) на дроссельном канале, через ко(Л торый осуществляют подсос газа с ус

Изобретение относится к нефтедобывающей промьшшенности и может быть использовано при освоении, пробной эксплуатации или при очистке призабойной зоны нефтяных и водяных скважин.

Цель изобретения - повышение производительности способа.

Су1цность способа по первому варианту заключается в следующем.

Уровень жидкости в скважине меняется как вследствие откачки жи,цкости из скважины при свабировании, так и вследствие притока в скважину из продуктивного пласта. Чрезмерное погруженив сваба под уровень жидкости пр водит к перегрузкам в тяговом органе и наземном приводе и может послужить причиной создания аварийной ситуации Заниженное погружение приводит к снижению производительности и КПД процесса.

Достоверные данные о положенииуровня жидкости получают при каждом ходе сваба следующим образом. При спуске сваба непрерывно контролируют разрежение в полости над свабом и в момент прекращения его изменен;ия по длине тягового элемента судят о положении уровня жидкости в скважине, за тем сравнивая длину тягового элемент при дальнейшем спуске сваба с той, которая была измерена в момент прекращения изменения контролируемого разрежения, определяют глубину погру жения сваба под уровень жидкости и сравнивают, ее с заданной.

Таким образом, согласно предлагаемому способу уровень жидкости в сква жине контролируют при каждом ходе

сваба по характеру изменения разрежения над ним и длине тягового элемента, а также определяют фактическое погружение сваба под уровень, что обеспечивает возможность оптимального погружения сваба под уровень жидкости при каждом ходе, повьппает производительность и КПД процесса.

При этом контроль за уровнем жидкости в скважине, необходимый не только для обеспечения оптимального процесса свабирования, но и для контроля поведения скважины и определения состояния, указывающего на возможность окончания процесса, осуществляют без остановки свабирования и без привлечения дополнительного оборудования. Он основывается на использовании особенностей самого процесса свабирования.

Способ свабирования скважины по второму варианту отличается тем, что при спуске сваба в скважину в полость над ним осуществляют подсос газа через дросселирующий канал и непрерывно контролируют характер изменения перепада давления на нем, а о моменте входа .сваба под уровень жидкости су;дят по излому Характера изменения контролируемого перепада давления, причем площадь сечения дросселирующего канала определяют из соотношения

Oi- р- F

ее V ев

RT

(1 -об )

площадь сечения дросселирующего канала, м, р - плотность подсасываемого газа, кг/м. безразмерный коэффициент потерь при всасывании; площадь поперечного сечения сваба, м J средняя скорость спуска сваба, м/с; безразмерный коэффициент рдсхода; давление газа до входа в .дросселирующий канал, н/м газовая постоянная, Дж (кгК); Т - температура газа, Ki oi - отношение давления в поло сти над свабом к давлению газа до входа его в дросселирующий канал. Рассмотрим процесс расширения газа в полости труб над свабом при его ходе вниз. Если указанная полость герметична, то, полагая процесс расширения газа изотермическим и пренебрегая в первом приближении выделени ем газа из жидкости, можно описать этот процесс уравнением PO-VO PV, (1) где Pg и Vg - давление в полости над свабом и объем этой по лости в начальный момент движения сваба вниз; Р и V - текущие значения давле ния в полости над свабом и объема этой поло сти. Входу сваба в жидкость соответствует определяемое из уравнедавление9 ния (1) соотношением Р Yo.p а V, о. где Vy - объем полости труб над уро внем жидкости, который определяется как Vy F.p . где HU расстояниеот устья до уровня жидкости; площадь поперечного сечения внутреннего .канала труб, по которым движется сваб. Поскольку начальный объем можно представить, как Vo F,p- Н„, (4) где HO - расстояние от устья до сваба (или до уровня жидкости, оставшейся над свабом после очередного хода вверх) при его ходе вниз в момент. когда давление над свабом Р становится равным атмосферному. Соотношение (2) приводится к виду Вследствие того, что после входа сваба под уровень жидкости объем полости перестает изменяться, давление в этой полости также перестает изменяться и устанавливается равным Р„, .определяемым выражением (5). Из вьфажепия (5) следует, что при постоянном Нд (величина которого зависит от объема полостей устьевого оборудования вьш1е выкидной линии, от того, насколько сваб не доводят до устья скважины при ходе вверх, а также и от противодавления в выкидной линии и насьщенности жидкости газом) величина Р,. тем меньше, чем ниже уровень жидкости в скважине. Таким образом, при свабировании глубоких скважин с большим снижением уровня жидкости приходится контролировать весьма малые изменения величины разрежения PU , что связано с техническими трудностями. Согласно способу по второму варианту при подсосе газа в полость над свабом через дросселирующий канал на последнем имеетместо перепад давления, обусловленный разрежением в полости над свабом и зависящий от величины сечения канала, свойств газа, скорости спуска и размеров (диаметра) сваба. Если спуск сваба производят с постоянной скоростью, то при постоянном давлении на входе в дросселирующий канал на нем устанавливается и постоянный перепад давления, который остается неизменным до момента входа сваба под уровень жидкости. После входа сваба в жидкость вследствие прекращения увеличения объема полости труб происходит выравнивание давления в этой полости с давлением газа на входе в дросселирующий канал, т.е. перепад давления на канале падает до нуля, причем вход сваба под уровень жидкости сопровождается изломом кривой изменения перепада на канале, В случае, если скорость спуска сваба не постоянна, перепад давления на канале монотонно изменяется в соответствии с законом изменения скорости сваба до входа под уровень жидкости, который эквивалентен мгновенной S12 остановке сваба и сопровождается так же, как и в предыдущем случае характерным изломом кривой изменения перепада давления на канале. Поскольку величина перепада давления на дросселирующем канале не з.ависит от глубины уровня жидкости, второй вариант способа предпочтительнее лри свабировании глубоких скважин„ Чем больше величина сечения дросселирующего канала, тем быстрее происходит выравнивание давления в; полости труб с давлением на входе в канал и тем круче, а следовательно, и заметнее излом на кривой изменения контролируеного перепада. С другой стороны, чем больше величина сечения дросселирующего канала, тем меньше величина самого перепада давления и для контроля его изменения требуется применение более точных технических средств.г Приведенная зависимость позволяет определять оптимальную величину площади сечения дросселирующего канала fap в зависимости от точности доступного технического средства для измерения перепада, конструктивных особенностей дросселирующего устройства параметров газа и заданных реж:имов свабирования. Точность технического средства характеризуется минимальным перепадом давления, который надежно им измеряется. Если параметры дросселирующего) канала выбрать такими, чтобы на нем при заданных режимах свабирования поддерживалась величина перепада, равная упомянутой минимальной величи не, то в полости труб над свабом дав ление будет меньше давления Р на вхо де в канал именно на эту величину пе репада на канале. Таким образом опре деляется, исходя из точности доступного техйического средства, входящая в зависимость для определения величина, равная отношению давления в полости над свабом к ц.авп&тоо газа на входе его в дросселирующий канал. Конструктивные особенности дроссе лирующего устройства находят отражение в предлагаемой зависимости через безразмерные коэффидиенты потерь при всасывании Т( и расхода jj, которые определяются известным в газовой динамике способом. Параметры газа опре деляются его составом, а режим сваби рования задается исходя из особенно 166 стей конкретной скважины с учетом возможностей оборудования. Знание момента входа сваба под уровень жидкости позволяет определять положение уровня по длине тягового элемента в этот момент, что обеспечивает возможность оптимального погружения сваба при каждом ходе путем сравнения текущей глубины погружения сваба, отсчитываемой по длине тягового элемента с момента излома кривой изменения давления,, с заданной и остановки спуска сваба при ее достижении перед последующим его подъемом. На фиг.1 изображена компоновка технологического оборудования для осуществления свабирования скважины при закрытом устье; на фиг.2 - изменяемая часть оборудования при осзпдествлении способа сзабирования скважины по второму варианту. Технологическое оборудование для свабирования скважины при закрытом устье включает устанавливаемую в скважине 1 колонну труб 2, в которой размещен сваб 3, связанный гибким тяговым элементом 4 с лебедкой 5, имеющей указатель длины находящегося в скважине участка гибкого тягового элемента (не показан), а также устьевое оборудование, включающее фонтанную арматуру 6, превентор 7, спайдер 8, лубрикатор 9, с.альник 10 для герметизации тягового элемента и выкидную линию 11, сообщенную через обратный клапан 12 с системой сбора поднимаемой из скважины жидкости. Полость труб над свабом сообщается с устройством для определения давления (разрежения) в этой полости мановакуумметром 13 или, согласно способу по второму варианту, через дросселирующий канал 14 с источником 15 нейтрального газа (если нет опасности образования взрывоопасных газовых смесей в скважине, то в качестве газа может использоваться атмосферный воздух). Для измерения перепада давления на дросселирующем канале используется дифференциальный манометр 16, Способ осуществляется следующим образом. Агрегат с лебедкой, имеющей указатель длины тягового элемента5 устанавливают относительно скважины таким образом, чтобы тяговый элемент располагался по оси скважины. Выкидную ли-нию фонтанной арматуры сообщают с

системой сбора через обратный клапан На буферную задвижку фонтанной арматуры монтируют превентор, а на него спайдер.. В скважину спускают необходимое количество грузов, обеспечивающих движение сваба вниз, если его собственного веса недостаточно. Последний груз удерживают спайдером. К тяговому элементу, предварительно пропущенному через сальник и лубрика- 10 тор, подсоединяют соответствующий размеру труб в данной скважине сваб с нагнетательным клапаном. Затем сва Соединяют с грузами, а лубрикатор ус танавливают на спайдер. Все соединения устьевого оборудования (превентора с фонтанной арматурой и со спайдером, спайдера с лубрикатором, лубрикатора с сальником) подтягивают до обеспечения герметичности. Внутреннюю полость устьевого оборудования сообщают с мановакуумметром или, согласн способу по второму варианту, через запорный орган, дросселирующий канал площадь сечения которого определяют по предлагаемой формуле, с источником газа. Вход и выход дросселирующего . канала сообщают с дифференциальным манометром. Если при подсосе воздуха в скважине исключено образование взрывоопасных смесей, в качестве источника газа используют атмосферу. После окончания сборки устьевого оборудования освобождают зажатый спайдером груз и начинают спуск сваба в скважину. В процессе спуска сваба непрерывно контролируют положение сваба в скважине путем измерения длины спущенного в скважину тягового элемента и разрежение в полости над свабом по мановакуумметру или, согласно способу по второму варианту, открывают запор ный орган и осуществляют подсос газа (воздуха) через дросселирующий канал и непрерывно контролируют по дифференциальному манометру характер изменения перепада давления на нем. В момент прекращения изменения разрежения в первом случае или в момент излома контролируемого перепада давления во втором по длине спущенного в скважину тягового элемента судят о положении уровня жидкости в скважине при входе в нее сваба. Затем, принимая этот уровень за точку отсчета, непрерывно определяют текущую глубину погрухсения сваба под уровень жидкости и сравнивают ее с заданной. При достижении заданной глубины погружения спуск

сваба прекращают и начинают его подъ- ем. Е1агнетательньш клапан сваба, который при входе в жидкость открывается и пропускает жидкость в полость труб над свабом, с началом подъема сваба закрывается, и столб жидкости над свабом поднимается по мере подъема сваба на поверхность. Не доходя до устья скважины на некоторое расстояние, определяемое из соображений безопасности в зависимости от скорости подъема, подъем сваба прекращают и начинают его спуск. При этом описанные операции повторяют в той же последовательности, определяя при каждом ходе новое положение уровня жидкости в скважине и обеспечивая каждый раз заданное погружение сваба под уровень жидкости. Когда достигается заданный технологический эффект (при освоении скважины - фонтанирование жидкости или заданное снижение уровня, при очистке призабойной зоны - подъем заданного объема жидкости и т.п.), периодический спуск - подъем сваба прекращают; сваб поднимают в лубрикатор, фиксируют грузы под HjrM спайдером и герметизируют их превентором, после чего стравив давление из полости лубрикатора, производят его отсоединение от спайдера и приподъем. Затем отсоединяют сваб от грузов и извлекают его из лубрикатора. Тяговыр элемент отсоединяют от сваба и присоединяют к грузам. Лубрикатор снова устанавливают на спайдер и поднимают грузы в лубрикатор, запорный орган фонтанной арматуры под превентором закрывают, стравливают давление из полостей превентора, спайдера и лубрикатора и производят их демонтаж, после чего скважину сдают в последующую эксплуатацию. Пример 1. Осуществляют пробную эксплуатацию водяной скважины свабированием с целью оценки ее продуктивности при следующих параметрах: глубина скважины 240 м, внутренний диаметр эксплуатационной колонны 154 мм, глубина залегания водоносного пласта 225 м, статический уровень жидкости в скважине 15 м, средняя скорость спуска и подъема сваба 1,5 м/с. Свабирование ведут непосредственно о эксплуатационной колонне. Допустиая расчетная глубина погр окения сваа Под уровень жидкости-70 м. 912 При каждом ходе сваба вниз непрерывно контролируют по вакууметру разрежение в полости над ним и в момент прекращения его изменения определяют по длине спущенного э скважину тягового элемента положение уровня жидкости в скважине, затем, сравнивая p,smну тягового элемента при дальнейшем спуске сваба с той, которая быпа измерена в момент прекращения изменения контролируемого разрежения:, определяют текущую глубину погружения сваба под уровень жидкости, а при достижении .максимально допустимого погружения (70 м) начинают подъем сваба со столбом жидкости над ним. Свабирование осуществляют до тех пор, пока уровень жидкости в скважине не перестанет снижаться, при следугащшс двух ходах после того, как повторяются значения уровня, производят замер де.бита скважины. Для сравнения ту же скважину свабируют известным способом. После каж.дого спуска сваба определяют уровень жидкости в скважине звукометрическим методом при помощи серийно выпускаемой системы контроля уровня ж вдкости в скважине СКУ-1, Бригада увеличена на 1 человека - оператора по исследованию скважин, работающего с упомянутой системой. Во время производства замера сваб оставляют неподвижньм в нижнем положении. Чтобы не превысить допустимую глубину погружения сваба под уровень жидкости, при каж;з;ом ходе его спускают на глубину, больигую, чем при предыдущем ходе, на величину, заведомо меньшую, чем допустимая глубина погружения, в расчете на подъем ЗФовня в результате притока жидкости из пласта в скважину за время между замерами уровня. После того, как динамический уровень установится, при последующих двух ходах производят за мер дебита скважины. Параметры и ре зультаты свабирования скважины предлагаемым и известным способами приве дены в табл, 1 , Как видно из табл. 1, для достиже ния того же технологического результата предлагаемым способом свабирова ния требуется в 2,3 раза меньше вре мени при меньшей численности занятого персонала и в i;1,5 раза меньше за трат энергии. Полагая одинаковой полезную работу в обоих случаях, можно заключить, что и КПД процесса при 6 О редлагаемом способе свабирования во только же раз выше. Пример 2. Свабируют с целью очистки призабойной зоны и освоения агнетательную сква.жину после капитального ремонта при следующих параетрах: глубина забоя 1733 м, интервал перфорации 1640-1646 м характеристика пласта. - коллектор обводненный, осолоненнь й водой от закачки обводненность продукции скважины 100%j газовый фактор отсутствуетJ пластовое давление 16,0 МПа плотность продукции 1090 кг/м, плотность задавочной жидкости 1200 кг/м начальный уровень жщ,кости в скважине 150 м внутренний диаметр эксплуатационной колонны 130 мм насосно-компрессорные трубы внутренним диаметром 62 мм, глубина спуска колонны насосно-компрессорных труб 1620 м допустимая с точки зрения прочности тягового элемента и мощности привода глубина погружения сваба под уровень жидкости при сваби1эовании по колонне насосно-компрессорных труб 550 м; средняя скорость спуска и подъема сваба 2 м/с|, объем жидкости, который необходимо поднять из скважины, равен двум объемам заполняющей скважину , жидкости, т,.е. 42 м . Скважину свабируют при заьсрытом устье путем периодического спуска в колонну насоснокомпрессорных труб сваба на тяговом элементе, герметизглрованном на устье сальником, погружения его под уровень жидкости на заданную глубину с последующим подъемом сваба со столбом жидкости над ним и отводом этой жидкости через обратный клапан в систему сбора. При каждом ходе сваба вниз осуществляют подсос атмосферного воздуха в полость над свабом через дросселирующий канал, непрерывно контролируя характер изменения перепада давления на нем по дифференциальному манометру и одновременно контролируя глубину спуска сваба по длине опущенного в скважину тягового элемента. Площадь сечения дросселирующего канала определяют из соотношения Л Р Fce-V i 5,4-10 .м , . p-. Г: где И 0,9 и JJ 0,85 - определены исходя из конструкции канала р 1 кг/мз, R 400 Дж(), Т 300 К и Р 9, - взяты для атмосферного воздуха, 2 м/с и 3-Ш-э соответственно средняя скорость и площадь поперечного сечения сваба. Отношение давления в полости над свабом к давлению воздуха до входа в канал (в данном случае к атмосферному) принято равным 0,9, поскольку имеющийся дифференциальный манометр позволяет надежно контролировать изменения давления в 0,98-10 Н/м (0,1 атм). Диаметр цилиндрического дросселирующего канала определяют исходя из площади сечения 0,0084 м 8,4 мм При спуске сваба с постоянной ско 2 м/с на канале ростью устанавливает ся переп&д давления 0,98-10 Н/м . По началу резкого падения величины ЭТОГО перепада давления (т.е. излома кривой измерения перепада) судят о моменте входа сваба под уровень жидкости, а по длине тягового элемента .в этот момент - о глубине уровня жид кости в скважине. Затем, сравнивая длину тягового элемента при дальнейшем спуске сваба с той, которая была измерена в момент начала резкого падения перепада на дросселирующем канале, определяют текущую глубину погружения сваба под уровень жидкости, а при достижении допустимого погруже ния в 550 м начинают подъем сваба со столбом жидкости над ним. Свабирование осуществляют до- извлечения из скважины заданного объема жидкости, на что требуется 28 циклов спуска подъема сваба. Работы посвабированию выполняет бригада из двух человек. Основные параметры и результаты свабирования скважины сведены в табл. 2

Таблнца1 Формула изобретения 1. Способ свабирования скважины, включающий периодический спуск в скважину сваба на тяговом элементе, герметизированном на устье, погружение его под уровень жидкости, подъем сваба со столбом жидкости над ним с отводом жидкости в систему сбора и непрерывный контроль глубины погружения сваба в жидкость, осуществляемый по разнице длины тягового элемента, спущенного в скважину, и уровня жидкости в ней, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности, при спуске сваба непрерывно контролируют разрежение в полости труб над свабом, а об уровне -жидкости в скважине судят по длине тягового элемента в момент прекращения изменения разрежения. 2. Способ свабирования скважины, включающий периодический спуск в скважину сваба на тяговом элементе, герметизированном на устье, погружение его под уровень жидкости, подъем сваба со столбом жидкости над ним с отводом жидкости в систему сбора и непрерывный контроль глубины погружения сваба в жидкость, осуществляемый по разнице длины тягового элемента, спущенного в скважину, и уровня жидкости в ней, отличающийся тем, что, с целью повьппения производительности, при спуске сваба в скважине над ним осуществляют подсос газа с ее устья через дросселирующий канал и непрерывно контролируют изменение перепада давления на нем, а об уровне идкости в скважине судят по длине ягового элемента в момент прекращеия изменения перепада давления.

15

2

703

1253 746

1296 780

1330 808

1358 847

1380 847

1397 858

1408

866

1416

872

.

1422

878

1428

881

1431

883

1433

884

1434

884

1434

884

1434

884

1434

884

1434

884

1434

884

1434

884

1434

884

1434

884

1434

16

Продолжение табл.2

6

50

20,8

27,5

50

21,6

28,7

50

22,0

29,7

50

22,6

30,5

50

23,0

31,1

50

23,3

31,6

50

23,5

31,9

50

23,6

32,1

50

23,7

32,3

50

23,8

32,4

23,8

32,5

23,9

32,6

23,9

32,6

23,9

32,6

23,9

32,6

23,9

32,6

23,9

32,6

23,9

32,6

23,9

32,6

23,9

32,6

23,9

32,6

23,9

32,6 613,4 816,8

16

15

фиг 2