Способ освоения скважины Советский патент 1990 года по МПК E21B43/25 

ве газообразователя используют гидриды щелочных и щелочноземельных металлов.

Количество реагента и объем прода- вочной жидкости определяют исходя из планируемой величины снижения гидростатического давления по графику, построенному согласно формуле:

pcH 2-Tof(F;;;v)

f

j -А-Ю -Рв-С- д-Езгч (..

де Р. - снижение гидростатического давления, МПа; ,

f

Ч плотность скважиннои жидкости,

объем газа, выделяющегося с единищз массы газообразователя,

g - ускорение свободного падения,

F,,- площадь затрубного простран- JT2

ства, м ; F - площадь поперечного сечения

насосно-компрессорных труб,

м G - масса газообразователя, кг;

V аа объем продавочной жидкос г

ти,

атмосферное давление, МПа. Величину q определяют из уравнения взаимодействия гидрида щелочного или щелочноземельного металла с водой:

МеН„ + nH,f+Me(OH);

(2)

упругого состава позволяет устранить явление барботацш, повысить эффективность использования упругой энергии . газа.

Вывод формулы, связывающей планируемую .величину снижения гидростатического давления с объемом продавоч- ной жидкости и массой газообразователя, производится, из следующих соображений..

При снижении гидростатического давления часть объема скважины сказывается свободным от жидкости.

Величину этого объема можно вьфа- зить зависимостью

V НС„( РЗ

).

(3)

20

где V - объем скважинного пространства, свободный от жидкости;

И

он

глубина уровня скважиннсь жидкости после снижения гидростатического давления; ,F T: площади трубного и затрубного

пространств соответственно. Исходя из того, что снижение гидростатического давления производится посредством последовательной закачки в затрубное пространство скважины реагента-газообразователя и продавочной жидкости и, допуская, что -с нижении избыточного давления в зат- рубном пространстве после продавки реагента происходит полный вынос или излив продавочной жидкости, объем скважинного пространства, освободившийся от жидкости, можно представить в виде

Изобретение относится к нефтегазодобывающей пром-ти. Цель - повышение эффективности способа за счет исключения преждевременного реагирования скважинной жидкости с газообразователем. Перед освоением скважины задаются величиной снижения гидростатического давления P сн и определяют необходимое количество газообразователя в виде гидридов щелочных или щелочно-земельных металлов и объем продавочной жидкости по графику, построенному согласно математической формулы. Из расчетного количества газообразователя приготавливают его взвесь в углеводородной жидкости. Закачивают жидкость в затрубное пространство и продавливают в скважину вязко-упругим разделителем и продавочной жидкостью. При открытом затрубном пространстве осуществляют выпуск продавочной жидкости за счет упругой энергии газа, образовавшегося при взаимодействии газообразователя с водой. Снижают избыточное давление в затрубном пространстве до атмосферного, после чего процесс понижения гидростатического давления в скважине считают законченным. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

40

где Ь, гГ - стехиомегрические коэффициенты, определяющие коли- ч.ество взаимодействующих и образовавшихся в результате реакции веществ; а -.коэффициент, характеризую- 45

щий валентность щелочного или щелочноземельного металла ;

Me - индекс щелочного или щелочноземельного металла. ,50

Задаваясь величиной снижения гидростатического давления, которая определяется конкретными геолого-промысловыми условиями и зная q, определя- ют необходимое количество реагента и объем продавочной жидкости.

Использование в качестве разделителя газа и продавочной жидкости вязко40

45

V (,)-F,, ,

(4)

где Н - глубина контакта раздела

между продавочной жидкостью и газовой подушкой ; толщина газовой подушки ; Н - глубина контакта между газовой подушкой и скважиннои жидкостью.

. Приравнивая выражения (3) и (4), определяют величину К через Н „р, Н, Fg и .

Нс„ (Frp+ ,). (5)

Откуда

Н - F зт(.) ,J

(6)

Величина Н может меняться в зависимости от количества газообразователя G, его способности выделить некоторое количество газа из единиць массы q и лавления, под которым находится газо159

рая подушка - Р

Давление Р

PI

р + Р

f у

представляют

где Р - избыточное давление в затрубье на устье скважины} Р(,р - давление от столба продавочной жидкости.

Р равно давлению столба жидкости в НКТ и его представляют как

j5qH, где J) плотность скважин ,

ной жидкости, так как

н н„р+

Нг,

(8) (9)

то Р + PgHnp pgCHp ч- Нпр)5 Ру РSHp.

Объем газа V, вьщеляемого некоторым количеством газообразователя в . нормальных условиях, т.е. при атмосферном давлении Р, выражают как

V, G .q.

Объем газа V,, выделяющегося при

давлении Р,,, определяют из соотноше/

ния

(10)

Р,- V

2

(10

(11)

откуда

V,- Ро

V. -5(12)

Учитьшая (7) - (9) для величины Р записывают

РГ feHnp+pgH.

(13)

Тогда, выражая V как V fY ,.-Е и принимая во внимание (12):

н.. F -s-pilI t (,,) вт (1)

где 10 - числовой коэффициент пропор

циональности. Выражение (14) приводится к виду

j g-F3T-H - -f-SFi -H p. Н

10

G -q,

(15)

Решая данное квадратное уравнение относительно Н , и используя только

иляе 15905А46

положительные корни, так как тельные не имеют физического получают:

„..К|.|:н1771о..о.а.Р,,,„

Выражая величину Н через

ir

HCH через и подставляя (14) в (6), получают окончательную формулу

сн

- S

2-1об(р;-;р

.v ..

20

Формула справедлива лишь при условии использования в процессе снижения гидростатического давления газообразователя.

Пример 1. Исходные данные: ос- 25 воению подлежит скважина, обсаженная эксплуатационной колонной диаметром 146 мм, диаметр спущенных насосно-ком- прессо ных труб 73 мм, следовательно РЗГ 0,008 м - 0,003 м Сква- 30 заполнена водой f 1000 кг/м, планируемая величина снижения гидростатического давления 8,0 МПа, используемый реагент-газообразователь - гидрид кальция CaHj (гидрид щелочно- -i ; j земельного металла).

Согласно уравнению (2) определяют объем газа, вьщеляющегося при взаимо- действии 1 кг газообразователя с водой - q:

35

40

СаН +2H,D Са (OH)i+2Н j .

Откуда видно, что из 1 г-мрль гидрида кальция образуется 2 г-моль водо- 45 Р°ДЭ. Зная молекулярный вес гидрида кальция и водорода, а также, что объе 1 г-моль газа равен 22,4 л, определяют объем газа, вьщеляющегося из 1 кг гидрида кальция:

-50

1,.

Затем по диаграмме (фиг. 1), на которой графически представлено урав- 55 нение (1), исходя из заданной величины снижения гидростатического давления, определяют необходимое количество гидрида кальция и объем продавоч- ной жидкости.

Для этого, на оси, соответствуют щей изменению величины снижения гидростатического давления Р находят точку с отметкой, равной 8,0 МПа. Перпендикулярно оси Pg проводят из этой точки линию до пересечения ее с кривой снижения гидростатического давления, соответствующей объему продавоч- ной жидкости 8 м. Затем из точки ресечёния проводят линию параллельную РЛЬ. По точке пересечения этой

осью G определяют необходимое количество газообразователя, равное 100 кГ. Таким образом, для обеспе- 15 чения снижения гидростатического давления на 8,0 МПа необходимое количество гидрида кальция составляет 100 кг при объеме продавки 8 м.

С целью предотвращения преяздевре- 20 менного реагирования гидрида кальция с водой его в количестве 100 кг перемешивают в отдельной емкости с ди-1 зепьным топливом (углеводородной жид15905448

Согласно уравнению (2) определяют объем газа, вьщеляющегося при взаимодействии 1 кг гидрида лития с водой Ч-

В данном случае

ОСИ г , j t-H

линии с

LiH+H20 LiOH+H I.

Откуда видно, что из 1 г-моль гидрида лития, в результате его взаимодействия с водой образуется 1 г-моль водорода. Зная молекулярный вес гидрида лития и водорода, а также, что объем 1 г-моль газа равен 22,4 л, определяют объем газа, вьщеляющего из 1 кг гидрида лития:

q я 2,8 .

Затем по диаграмме (фиг. 2), на которой графически представлено уравнение (1), исходя из заданной ве.ичи- ны снижения гидростатического давления, определяют необходимое количество

ч t t „ гидрида лития и.объем продавочной жид костью) в соотношении 1 кг на 1 л. По- «мк м

тг rjf РИ

лученную таким образом-взвесь насосДля этого на оси, соответствующей

изменению величины снижения гидростатического давления РСН находят т.очку

ным агрегатом подают взатрубное пространство скважины и продавливают вяз коупругим разделителем в объеме 75 л

с отметкой, равной 8,0 МПа. Перпендикулярно оси РСН проводят из этой точки линию до пересечения ею кривой снижения гидростатического давления,соответствующей объему продавочной жидкости 8м. Затем из точки пересечения проводят линию, параллельную оси Р,. По точке пересечения этой линии с осью G определяют необходимое количество гидрида лития, равное 35 кг.

и продавочной жидкостью в объеме 8 м , 30

35

40

В процессе закачки происходит се- диментационное разделение гидрида , кальция и дизельного топлива с последующим химическим взаимодействием гидрида кальция с водой и-вьщелением газа.

После проведения указанных операций насосный агрегат останавливают, а затрубное пространство скважины открывают. Благодаря упругой энергии сжатого газа происходит вытеснение всей закачанной жидкости в объеме 8 м. После снижения избыточного давления в затрубном пространстве до атмосферного процесс снижения гидростатического давления в скважине заканчивается.

П -р и м е р 2.. Исходные данные: освоению подлежит скважина, обсаженная эксплуатационной колонной диамет- ром 146 мм, диаметр спущенных насос- .но-компрессорных труб 73 мм, следова45

50

РЗТ 0,008 F тр 0,003 м

с отметкой, равной 8,0 МПа. Перпендикулярно оси РСН проводят из этой точки линию до пересечения ею кривой снижения гидростатического давления,соответствующей объему продавочной жидкости 8м. Затем из точки пересечения проводят линию, параллельную оси Р,. По точке пересечения этой линии с осью G определяют необходимое количество гидрида лития, равное 35 кг.

Таким образок, для обеспечения снижения гидростатического давления на 8,0 МПа необходимое количество гидрида лития составляет 35 кг при объеме продавочной жидкости 8 м о

С целью исключения преядевременно- го реагирования гидрида лития с водой его в количестве 35 кг перемешивают в отдельной емкости с дизельным топливом (углеводородной жидкостью) в соотношении 1 кг на 1 л. Полученную таким образом взвесь насосным агрегатом подают в затрубное пространство скважины и продавливают вязкоупругим разделителем в объеме 75 л и продавочтельно , . ,

Скважина заполнена водбй жидкостью в

планируемая величина снижения гидро- ; В процессе закачки происходит седистатического давления 8,0 МПа, исполь-ментационное разделение гидрида лития

зуемый газообразователь-гидрид литияи дизельного топлива с последующим хи(LiH) - гидрид щелочного металла.

объеме 8 м

мическим взаимодействием гидрида лиLiH+H20 LiOH+H I.

Откуда видно, что из 1 г-моль гидрида лития, в результате его взаимодействия с водой образуется 1 г-моль водорода. Зная молекулярный вес гидрида лития и водорода, а также, что объем 1 г-моль газа равен 22,4 л, определяют объем газа, вьщеляющего из 1 кг гидрида лития:

q я 2,8 .

Затем по диаграмме (фиг. 2), на которой графически представлено уравнение (1), исходя из заданной ве.ичи- ны снижения гидростатического давления, определяют необходимое количеств

с отметкой, равной 8,0 МПа. Перпендикулярно оси РСН проводят из этой точки линию до пересечения ею кривой снижения гидростатического давления,соответствующей объему продавочной жидкости 8м. Затем из точки пересечения проводят линию, параллельную оси Р,. По точке пересечения этой линии с осью G определяют необходимое количество гидрида лития, равное 35 кг.

Таким образок, для обеспечения снижения гидростатического давления на 8,0 МПа необходимое количество гидрида лития составляет 35 кг при объеме продавочной жидкости 8 м о

С целью исключения преядевременно- го реагирования гидрида лития с водой его в количестве 35 кг перемешивают в отдельной емкости с дизельным топливом (углеводородной жидкостью) в соотношении 1 кг на 1 л. Полученную таким образом взвесь насосным агрегатом подают в затрубное пространство скважины и продавливают вязкоупругим разделителем в объеме 75 л и продавочной жидкостью в

объеме 8 м

и дизельного топлива с последующим хи

мическим взаимодействием гидрида лития с водой и выделением газа. После проведения указанных операций насосный агрегат останавливают, а затруб- ное пространство скважины открывают о Благодаря упругой энергии сжатого газа происходит вытеснение всей закачанной жидкости в объеме 8м . После снижения избыточного давления в затрубном пространстве до атмосферно- го, процесс снижения избыточного давления в скважине Заканчивают.

Формула изобретения

J2,0

П,0

W.O

3,0

8, в

5,0

f,0

У.О

г,о

wo 200 300 Mff ff.jre flat/

.я 054410

гель, а в качестве газообразователя используют гидриды щелочных и щегидридылочноземельных металлов.

2, Способ по п. 1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что массу газообразователя и объем продавонного агента определяют из выражения

он

riO«()

(4

J С-д-Рэтч У„р+ -- ;,

5

0 5 о

сн

8

г Де снижение гидростатического давления, МПа; . плотность скважинной жидкости,

ускорение свободного падения,

площадь поперечного сечения насосно-компрессорных труб, м

- площадь затрубного пространства, м ;

объем продавочного агента, м. ;

атмосферное давление, МПа; масса газообразователя, кг; объем газа, выделяющегося с единицы массы газообразователя,

пр Р

G q Ifn /ftdiotr 0.

ui-e,mH

PCM,

m //.,

w,o

I

±

(2,(r

DO.K. 0, M

50 WO 150 200 250 300 350 itOO 0,HI

Фиг.2

(2,(r

DO.K. 0, M