Способ освоения скважины Советский патент 1992 года по МПК E21B43/25 

Изобретение относится к нефтегазодобыче и может быть использовано для вызова притока из пласта.

Известен способ освоения скважины путем закачки е затрубное пространство воздуха от компрессора, вытеснение жидкости через трубки с последующей разрядкой затрубного пространства.

Недостатком такого способа является небольшая глубина снижения уровня, которая зависит от максимального рабочего дав- ления применяемой передвижной компрессорной установки.

Известен также способ освоения нефтяных и газовых скважин путем закачки в затрубное пространство пенной системы с доведением ее до устья через насосно-ком- прессорные трубы с последующей разрядкой через затрубное пространство за счет самоизлива пены вследствие перехода потенциальной энергии сжатых пузырьков воздуха в кинетическую

Недостатком такого способа является его низкая эффективность в глубоких скважинах.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) является способ включающий нагнетание газовых (воздушных) пачек в затрубное пространство до тех пор пока давление не достигнет максимальной величины для установленной компрессорной установки. Затем жидкостью, закачиваемой с помощью насосного агрегата, проталкивают находящийся в загрубное пространство газ к башмаку насосно-компрессорных труб. При снижении давления на выкиде агрегата снова нагнетают газ. Чередование операций работы компрессорной установки и насосного агрегата прссодят до момента выхода газа через башмак насосно-компрессорных труб. Далее за счет нагнетания и энергии расширяющегося газа происходит выброс газовых и жидкостных

сл С

х|

СЛ

ы

xj СЛ

пачек через НКТ, снижение уровня в скважине.

Основными недостатками известного способа являются низкая эффективность и незначительное снижение уровня в скважи- не.

Целью изобретения является повышение эффективности способа за счет снижения уровня жидкости в стволе и увеличения депрессии на призабойную зону пласта.

Поставленная цель достигается тем, что в затрубное пространство скважины последовательно закачивают пачки газа (воздуха) и загущенной жидкости с доведением их до башмака насосно-компрессорных труб, с последующей их разрядкой через затрубное пространство при одновременном перетоке жидкости из труб в затрубное пространство, причем высоту каждой пачки загущенной жидкости устанавливают такой, чтобы давление предыдущей газовой пачки было больше давления находящейся над ней пачки жидкости.

На фиг. 1 изображено состояниезатруб- ного пространства скважины, заполненное многоступенчатыми пачками газа и загущенной жидкости; на фиг. 2 - состояние после разрядки затрубного пространства и выравнивания уровней в стволе скважины; на фиг. 3 - блок-схема алгоритма вычисле- ния значений давлений и высот пачек.

Способ осуществляется в следующей последовательности.

Вначале скважину прокачивают жидкостью. После этого в затрубное пространство скважины 1 закачивают пачку газа 2. Затем прокачивающим агрегатом закачивают столб загущенной жидкости 3. При этом давление столба загущенной жидкости устанавливают меньше, чем давление в газо- вой пачке. Так, последовательно, в зависимости от глубины скважины и давления, развиваемого компрессором, закачивают по расчету пачки газа и загущенной жидкости с доведением их до башмака труб, т. е. до полного заполнения затрубного пространства. При этом прокачивающим агрегатом, при избыточном давлении, осуществляют вытеснение жидкости из затрубного пространства через насосно-ком- прессорные трубы 4, при заполненной полости труб жидкостью 5. Далее производят разрядку затрубного пространства, При этом каждая пачка газа выбрасывает вышенаходящийся столб загущенной жидкости, Этому способствует и давление столба жидкости в насосно-компрессорных трубах, которое превышает давление в затрубном пространстве. При этом время разрядки затрубного пространства, в зависимости от

геолого-технических условий скважины, регулируют установкой насадок или путем ступенчатых остановок процесса разрядки. В условиях отсутствия притока из пласта вода из насосно-компрессорных труб переместится в затрубное пространство до полной стабилизации.

В процессе освоения скважины, когда многоступенчатая пачка газа и загущенной жидкости в затрубном пространстве доводится до башмака труб, то давление столба жидкости в насосно-компрессорных трубах превышает давление в затрубном пространстве на величину избыточного устьевого давления на затрубном пространстве, компенсирующее эту разницу. При разрядке из- быточного давления происходит перемещение жидкости из полости труб в затрубное пространство, что дополнительно способствует выбросу газовых и жидкостных пачек. При этом превышение давления в пачках газа над давлением в столбах жидкости способствует ускорению процесса освоения скважины.

Использование загущенной жидкости приводит к уменьшению скорости всплытия газовых пузырьков и тем самым способствует повышению эффективности способа за счет поршневого вытеснения вышенаходящегося столба жидкости.

Загущение жидкости (воды или нефтепродукта) производится вводом полимеров: водорастворимых (полиакриламида, гипана, карбоксилметилцеллюлозы и др.) и нефтера- створимых (полиизобутилена, синтетического каучука и др.).

Изобретение осуществляется следующим образом.

Осуществление способа приводится по скважине со следующими исходными данными.

Диаметр эксплуатационной колонны 6 Диаметр насосно-компрессорных труб 2 1/2

Глубина скважины до забоя 5020 м Интервал фильтра 4990-5010м Глубина спуска насосно-компрессор- ных труб 5000 м

Обьем одного метра насосно-компрессорных труб 0,0031 м3

Объем одного метра затрубного пространства между эксплуатационной колонной и наружным диаметром насосно-компрессорных труб 0,0131 м3

Тип передвижного компрессора УКП - 80 Тип прокачивающего агрегата ЦА - 320 М В скважине, заполненной водой, давление на уровне башмака насосно-компрессорных труб составляет 50 МПа. Операцию по освоению скважины, снижению уровня

осуществляют в следующей последовательности. Вначале в затрубное пространство закачивают компрессором воздух до максимального давления - 8 МПа. При этом выдавливают воду из насосно-компрессорных труб, а высоту воздушной пачки определяют из выражения

Рк, т Рж.д-Нк, т,

где Рк, т - давление в воздушной пачке, Па;

Нк, т - высота воздушной пачки в за- трубном пространстве, м;

к - индекс, означает порядковый номер воздушной пачки;

m - индекс, означает номер позиции воздушной пачки в затрубном пространстве;

р ж 1000 кг/м - плотность воды;

g 9,81 м/с2 - ускорение свободного падения.

Для исходных данных на устье Рк, m Pi.1 Ро 8Л06 Па. Тогда Нк. m N1.1 Н0

8 10 1000-9,81

Далее, преобразовав известное уравнение Бойля-Мариотта PV const для условий затрубного пространства скважины с равным поперечным сечением по всей глубине, получим РН const.

После первой воздушной пачки в затрубное пространство прокачивающим агрегатом закачивают загущенную жидкость - 0,5 %-ный водный раствор полиакрилами- да. Высоту столба загущенной воды (Нж) принимают такой, чтобы давление его было меньше, чем давление воздушной пачки на 0,5 МПа, что составляет Нж 750 м.

Тогда высота воздушной пачки определится из выражения РО Но

Ж,2

Pl.2

ние первой воздушной пачи (нижней) равняется

Р,З РЖ . д.(Нж + Н2,1+ Hi,3).

Здесь H2,i + Hi3 Но Р2,1 Ро 8 106Па,

800 м,

0

Р1,з рж- д-(Нж+Н0) 1000 -9,81 (750 -г 800) 1550104 Па 15,5 МПа

Высоты первой и второй воздушных пачек определяют соответственно по формулам

5

Н0

РЖ g Нс

РЖ g (Нж + Н0)

Н6

800

Нж + Нг

750 + 800

Н0

413м,

0

5

0

5

Н2о

Нж + Но

800H2,i Ho-Hi,3 H0-413 387м

После прокачки второй пачки воздуха в затрубное пространство закачивают воду (вторую пачку) высотой Нж 750 м, которая продавливает воздушные пачки вниз. При этом с увеличением глубины погружения воздушных пачек высота пачек уменьшается, а давление в них повышается. Давление первой (нижней) воздушной пачки определяется по формуле

Р1,4 рж-д.(2 Нж +Н1.4+Н2,2),

а давление второй пачки определяется по формуле

Р2,2 рж-9(Нж+ Hi,4 + H2.2);

обозначив через П2 Ж,4 + N2,2. получим

Ро

Н1,4:

Р1.4

Н-Ш

Н0

Н2,1

Но

2 Нж + п2

Но Н2.1

Нж +П2

Складывая эти равенства, получим

П2 Hi,4 + H2,2 Н0 Н2,1

Но

2 Нж + п2

Изобретение относится к нефтегазодобыче, в частности к вызову притока из пласта. Цель - ускорение ввода скважины в эксплуатацию, повышение глубины снижения уровня жидкости в стволе и уменьшение скорости всплытия пузырьков воздуха (газа). Для этого в затрубное пространство закачивается многоступенчатая подушка воздуха (газа) и загущенной жидкости с доведением их до башмака насосно-компрессорных труб. На каждой ступени давление подушки воздуха (газа) превышает вышенаходящийся столб загущенной жидкости. Затем производится разрядка затрубного пространства. При этом каждая подушка воздуха (газа) выносит вышенаходящийся столб загущенной жидкости. 3 ил.

где Ро РЖ g Но,

a Pi,2 рж g(Hi,2+ Нж)

Тогда Hi,2

И2

Н1,2+НЖ

Здесь значение Hi,2 находят одним из приближенных методов, например методом итерации. При этом в целях обобщения этой формы обозначим Hi.2 через hi.

Тогда hi

64 1(Г

hi +750

hi 508м,

a Pi,2 1000-9,814508 + 750) 1258И04 Па 12,6 МПа,

Затем в затрубное пространство вновь закачивают воздух (вторую пачку) до достижения давления 8-10 Па. При этом давле- X1Q4 Па 13 0 МПа

Р2,2 1000-9,81

Нж +П2

Полученное выражение представляет собой суммарные высоты двух воздушных пачек. Значение h2 вычисляют методом итерации.

800

2 1500+h2 h2 550 м. Тогда

+

800 387 750 + h2

5

Н1,4 Н2,2

800

64 10

1500 +550 800 387

2050 309600

312м,

238м,

X1Q4 Па 13 0 МПа

750+550 1300 Р1.4 ЮОО-9.81(2.750 + 312+238) 2050х хЮ4 Па 20,5 МПа,

Р2,2 1000-9,81-(750 + 312 + 238) 1300х

Аналогичным образом определяют давление и высоты последующих пачек.

Таким образом, обобщая изложенные результаты, получают расчетные формулы для вычисления давлений и высот соответствующих воздушных пачек в скважине.

f -g4JL:4r±1-H -fH°)

( . П + 1 Ч

/ п - нечетное число к ( л-п- )

Рк,

/Ож-д--5-2 --нж+ДН+ьп.

г л п - 1 ч

п - нечетное число, к ( t-2- )

Но - НК. + 1 Нж + Но ,

г л п 1 л п - нечетное число, к ( Г,-2- )

(п-1)/2

У Но - Е Нк.т n нечетное число к ,т-

П + 1

Но-Нк, Нж+ДН+ЬД,

п - четное число к( 1, )

т п-2к+2

rfiНЈ-т+1,1

.hЈ HO-2

, t(m -1) -Нж+АН +ЬЛ

Нж + Н0 ,п- нечетное число Нж+АН h-. n-четное число

Р1.1 , п- нечетное число РУ 1 /Эж g h - , п- четное число

AH HCKB-(J4J--H +hf ) где п - количество пачек (водяных и воздушных), при нечетных п, гг 3. а при четных п, п 2;

к - натуральное число, изменяется от 1

п -1

до -2- ;

Нк,1 - высота пачки на первой позиции (на устье), м;

h Д -суммарная высота воздушных пачек в затрубном пространстве, м;

Ру - давление на устье, МПа;

Нобщ - суммарная высота всех пачек (глубина нижней пачки воздуха), м;

Робщ - общее давление на уровне башмака насосно-компрессорных труб. МПа;

Нскв - 5000 м - глубина скважины, м;

Д Н - высота столба жидкости от нижней пачки воздуха до башмака труб м.

Для ускорения и облегчения расчетов на базе приведенных расчетных формул были

составлены блок-схема алгоритма и программа вычисления значений давлений и высот воздушных пачек в затрубном пространстве скважины на персональном компьютере (см, фиг. 3).

0 Как видно из этих данных, для снижения уровня в скважине глубиной 5000 м требуется закачка шести воздушных и шести загущенных водяных пачек. После доведения этих многоступенчатых пачек до башмака

5 насосно-компрессорных труб производят разрядку затрубного пространства. При этом каждая воздушная пачка, начиная сверху, выбрасывает вышенаходящийся столб загущенной воды. При этом одновре0 менно происходит переток воды из труб в затрубное пространство.

Согласно приведенным данным она заполнит в скважине немногим более 1000 м, следовательно, депрессия на пласт соста5 вит порядка 40 МПа.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет значительно снизить уровень жидкости в стволе скважины и создавать большие депрессии на пласт. При этом

0 плавность депрессии обеспечивают регулировкой выпуска количества жидкости и газа из затрубного пространства во времени, причем данный способ освоения особенно целесобразно применять в глубоких сква5 жинах, а также в скважинах, выходящих из капитального ремонта, где призабойная зона загрязнена и для очистки требуется создание больших депрессий.

Кроме того, в ряде случаев освоения глу0 боких скважин предложенный способ является единственно возможным способом, позволяющим достичь таких высоких депрессий, получить приток пластового флюида.

5 Формула изобретения

Способ освоения скважины путем поочередного нагнетания в затрубное пространство пачек газа и продавочной жидкости с доведением пачек до башмака насосно-комп0 рессорных труб и последующим их выпуском из скважин, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности способа за счет снижения уровня жидкости в стволе скважины и увеличения депрессии на приза5 бойную зону, выпуск нагнетаемых агентов осуществляют через затрубное пространство при заполненной колонне насосно-компрессорных труб скважинной жидкостью с возможностью ее перетока в загоубное пространство, а высоту каждой пачки жидкости устанавливают такой, чтобы давление предыдущей газовой пачки было больше давления находящейся над ней пачки жидФиа/

кости, при этом в качестве продавочной жидкости используют жидкость, загущенную полимером.

Фиг. 2

ввод Но.Ро, Рж,Нскв,Нж,а

Рк,т ;Нк, wv, Ho,

РУ

печать

я,к,к,п ;Нк, т; не, Ру

Н а ч ало

нет

лоне ц

Фиё.З