Способ теплового разрушения гидратной пробки в скважине Советский патент 1993 года по МПК E21B37/06 

Изобретение относится к нефтегазодо- бывающей промышленности и может быть применено при проведении ремонтных работ, а конкретно для ликвидации гидратных пробок в нефтяных и газовых скважинах.

Известен способ теплового разрушения гидратной пробки в скважине с помощью забойного нагревателя.

Данный способ имеет ограниченную применимость: только для маломощных пробок. При наличии в гидратной пробке парафина или механических примесей эффективность способа также низкая.

Более универсален известный способ теплового разрушения гидратной пробки в скважине, включающий спуск полой колонны, оборудованной обратным клапаном, в колонну насосно-компрессорных труб, нагрев промывочной жидкости, нагнетание ее в полую колонну и отведение продуктов разрушения в отвод насосно-компрессорных труб на устье.

Данный способ требует наличия ротора в подъемнике для обеспечения возможности проворота полой колонны, размещенной внутри насосно-компрессорных труб. При вращающейся колонне трудно обеспечить герметичность устьевого оборудования, так как сальниковое устройство быстро выходит из строя.

Так как вес полой колонны небольшой, то эффективную нагрузку на долото создать нельзя. Поэтому скорость разрушения гид- ратной пробки низкая. В целом скорость разрушения всей гидратной пробки снижается еще и по той причине, что она разрушаVI

О Os О

СО

ется частями, определяемыми высотой локальных гидратных образований. При этом после разрушения каждой такой части делается промывка в течение 1,5-2,б ч для разогрева гидратных отложений в затрубном пространстве. Как правило, за один цикл разрушают не более 30-40 м гидратной пробки. То-есть при высоте пробки в 400 м приходится делать не менее 10 циклов промывки. Это удлиняет общее время работ.

Так как в процессе разрушения гидратной пробки в колонне нэсосно-компрессор- ных труб межтрубное пространство не герметизировано, то возможен выброс газа через устье.

Трудно определить момент окончания разложения всех гидратов в межтрубном пространстве.. Этот момент определяется только по окончанию выхода газа из межтрубного пространства после полного его прогрева. Но так как газ из межтрубного пространства выходит свободно, то это тоже может привести к выбросу.

Таким образом основными недостатками известного способа являются низкая эф- фективность разрушения гидратных отложений в колонне насосно-компрессор- ных труб и межтрубном пространстве и слабый уровень фонтанной безопасности.

Целью настоящего изобретения является повышение эффективности разрушения гидратных отложений в колонне насосно- компрессорных труб и межтрубном пространстве и повышение уровня фонтанной безопасности.

Указанная цель достигается тем, что в известном способе разрушения гидратной пробки в скважине, включающем спуск полой колонны, оборудованной обратным клапаном в колонну насосно-компрессор- ных труб, нагрев промывочной жидкости, нагнетание ее в полую колонну и отведение продуктов разрушения в отвод насосно-ком- преесорных труб на устье, полую колонну оборудуют гидромониторным наконечником, отводы колонны насосно-компрессорных труб и межтрубного пространства - узлами дросселирования, причем площадь проходного сечения узла дросселирования, установленного на отводе колонны насосно-компрессорных труб, выбирают меньшей площади проходного сечения узла дросселирования, установленного на отводе межтрубного пространства, в качестве промывочной жидкости используют жидкость с температурой замерзания ниже температуры гидратообразования, нагнетание промывочной жидкости в полую колонну осуществляют с поддержанием скорости истечения через гидромониторный наконечник в пределах 70-90 м/с, при этом после возникновения гидравлической связи пространства над пробкой с пространством под пробкой в колонне насосно-компрессорных

труб под действием нисходящего потока промывочной жидкости, осуществляют разрушение пробки в межтрубном пространстве восходящим потоком промывочной жидкости и завершают процесс разрушения

после установления циркуляции через отвод межтрубного пространства и падения давления в отводе колонны насосно-компрессорных труб.

На фиг. 1-3 изображены различные стадни разрушения гидратной пробки: на фиг. 1 - момент начала разрушения гидратной пробки в колонне насосно-компрессорных труб; на фиг. 2 - то же, момент промывки после окончания разрушения гидратной

пробки в колонне насосно-компрессорных труб; на фиг. 3 - момент окончания разрушения гидратной пробки в межтрубном пространстве скважины.

На чертежах показана колонна 1 насосно-компрег.сорных труб, спущенная внутрь обсадной колонны 2, полая колонна 3, оборудованная обратным клапаном (не показан), и обвязка устья скважины, имеющая отводы 4 и 5 с узлами дросселирования 6 и

7 и задвижками 8 и 9. Отвод 4 подсоединен к кольцевому пространству 10 между колонной 1 насосно-компрессорных труб и полой колонной 3. Отвод 5 подсоединен к межтрубному пространству 11. Кроме этого, в

обвязке устья скважины установлена герметизирующая головка (не показана), позволяющая обеспечить герметизацию кольцевого пространства 10 при любых работах в скважине. В обвязке имеется шлипсовая катушка, позволяющая производить спускоподъемные операции с полой колонной 3 при наличии давления в колонне 1 насосно-компрессорных труб. На чертежах шлипсовая катушка не показана. На конце

полой колонны 3 установлен гидромониторный наконечник 12, выполненный в виде обычной насадки. Промывка скважины производится промывочной жидкостью 13. Ствол скважины перекрыт гидратной пробкой 14.

Способ осуществляют следующим образом.

При установлении факта образования гидратной пробки 14 в обвязке устья скважины устанавливают герметизирующую головку и одну или две шлипсовые катушки. На отводах 4 и 5 устанавливают узлы дросселирования 6, 7, после чего приступают к спуску внутрь колонны 1 насосно-компрессорных труб полой колонны 3, имеющей на нижнем конце гидромониторный наконечник 12. При достижении поверхности газо- гидратных отложений 14 через полую колонну 3 начикают заканчивать нагретую (например, до 80° С) промывочную жидкость 13, в качестве которой используют жидкость с температурой замерзания ниже температуры гидратообразования. Гидраты образуются при разной температуре, не чаще всего при температуре до -8° С. Поэтому в качестве таких жидкостей могут применяться жидкости, имеющие температуру замерзания ниже приведенных выше температур: углеводородные жидкости с малым содержанием парафинов и растворы солей. Но, учитывая, углеводородные жидкости пожа- ровзрывоопасны, лучше применять растворы солей: поваренной соли, ... хлористого кальция. Так раствор хлористого кальция при концентрации соли 14,7 и 29,9 % замерзает при температуре соответственно - 10,2 и-55° С.

При закачивании промывочной жидкости 13 обеспечивают достижение удельного давления струи по гидратной пробке 14 не менее 30 кгс/см2. Это достигается при скорости истечения струи из гидромониторного наконечника 12 в пределах 70-90 м/с. Чтобы обеспечить эффективное разрушение гидратной пробки 14, нужно добиться компенсации реактивного действия струи промывочной жидкости 13, выходящей из наконечника 12. Для этого колонну 3 разрушают на 600-900 кг (при полой колонне диаметром 48 мм и колонне 1 насосно- компрессорных труб, диаметром 73 мм). По мере разрушения гидратной пробки 14 происходит увеличение веса на крюке талевой системы. Растормаживая тормозную систему лебедки подъемника, обеспечивают постоянство осевой нагрузки на наконечник 12.

Установка обратного клапана в полой колонне 3 исключает обратный переток жидкости и обеспечивает нормальные условия труда при наращивании. Обратный клапан обеспечивает высокий уровень фонтанной безопасности так как продукты разрушения гидратной пробки 14, в том числе и газ, будут выноситься на дневную поверхность только по кольцевому пространству 10 и отводу 4. Наличие узла дросселирования 6 дает возможность регулировать величину давления в кольцевом пространстве 10 и управлять скоростью выхода газа 15.

После разрушения всей гидратной пробки 14 в колонне 1 насосно-компрессор- ных труб полую колонну 3 опускают ниже на 50-100 м, так чтобы конец колонны 3 был на уровне низа пробки 14 в межтрубном пространстве 11. и производят промывку скважины через полость колонны 1 в течение 1,5-2,0 ч. В результате межтрубное пространство 11 прогревается до температуры 5 выше равновесной гидратообразования и гидраты 14 полностью разрушаются. Так как площадь проходного сечения узла дросселирования б, установленного на отводе 4 колонны. 1 насосно-компрессорных труб,

меньше площади проходного сечения узла дросселирования 7, установленного на отводе 5 межтрубного пространства 11, то промывка ведется с противодавлением. В результате при разрушении всей гидратной

5 пробки 14 в межтрубном пространстве 11, начинается циркуляция по межтрубному пространству 11 и отводу 5. Появление этой циркуляции - свидетельство полного разрушения гидратной пробки 14 в межтрубном

0 пространстве 11. Так как сечение узла дросселирования 6 меньше сечения узла 7, то в этом момент происходит резкое падение давления в колонне 1, кольцевом пространстве 10 и отводе 4. Производят промывку

5 скважины до полного удаления газа 15, находящегося под гидратной пробкой 14. Наличие узла 7 дросселирования и задвижек 8, 9 позволяет оперативно управлять процессом глушения скважины. Выходящий газ

0 сжигается в факеле (не показан) или отводится в сторону от устья скважины.

Пример. Способ опробовался на нефтяной сквэжинес большим газовым фактором (до 150). Глубина скважины - 2050 м,

5 в скважину, обсаженную эксплуатационной колонной диаметром 146 мм. спущена колонна 1 насосно-компрессорных труб диаметром 73 мм на глубину 1109 м.

Для ликвидации газогидратных отложе0 ний 14, заполнивших колонну 1 и межтрубное пространство 11 на глубине 370-600 м, на полой колонне 1048 мм спустили гидромониторный наконечник 12. При достижении наконечником 12 поверхности пробки

5 14 в колонну 3 начали закачивать раствор хлористого кальция 13, нагретого до 80° С и насыщенного до полного насыщения. Давление в колонне 3 составляло 100-120 кгс/см , перепад давления на узле дроссе0 лирования 6-30 кгс/см . Для уравновешивания реактивной нагрузки, действующей на наконечник 12, весом колонны 3 на него создают осевую нагрузку в 600-700 кг. 8 процессе разрушения гидратной пробки 14

5 полую колонну 3 постоянно расхаживают, чтобы на стенках колонны 1 насосно-компрессорных труб не оставалось гидратных отложений. В результате всех этих операций происходит не только термогидромониторное, но и физическое разрушение гидратной

пробки 14 (при насыщении пробки 14 молекулами солевой фракции промывочной жидкости 13 происходит переход пробки 14 из твердого состояния в жидкое). Скорость разрушения пробки 14 зависит от температуры промывочной жидкости 13, скорости ее выхода из гидромониторного наконечника 12, вида ее и величины концентрации соли в ней, а также величины осевой нагрузки на наконечник 12, свойств пробки 14 и др. факторов. В данном случае скорость проходки гидратной пробки 14 в колонне 1 насосно- компрессорных труб составляла 50 м/ч.

Благодаря наличию обратного клапана в полой колонне 3 процесс ее наращивания происходил быстро и без осложнений. Момент окончания разрушения всей пробки 1 характеризовался провалом полой колонны 3. Если пробка 14 не цельная, а состоит из нескольких частей, то момент окончания разрушения каждой части пробки 14 будет характеризоваться подобным провалом колонны 3. Пробка 14 кончилась на глубине 600 м. Колонну 3 спустили ниже на 100 м и продолжили промывку скважины в колонне 1 насосно-компрессорных труб до появления циркуляции через отвод 5, Через 1 час 40 мин появилась циркуляция через отвод 5 межтрубного пространства 11. Одновременно давление снизилось на 20 кгс/см и

на узле 6 и в полой колонне 3. Произвели

промывку скважины в течении 1.0 часа до

полного удаления газа 15 из скважины. По: еле этого промывку прекратили. Давление

как в колоннах 1. 3, так и кольцевом 10 и

межтрубном 11 пространствах отсутствовало. Произвели подъем полой колонны 3 и скважину ввели в эксплуатацию.

На полую ликвидацию гэзогидратных отложений 14 затратили 12 часов. Это почти в 4 раза быстрее, чем в случае применения способам рототйпа.

Применение предлагаемого способа позволяет ускорить ликвидацию газо- гидратных отложений за счет его высокой эффективности при одновременном повышении уровня фонтанной безопасности работ, При этом сокращается расход средств на устранение названных осложне- ний и улучшаются условия труда при ведении таких работ.

Использование: в нефтяных и газовых скважинах для ликвидации гидратных пробок, Сущность изобретения: полую колонну оборудуют гидромониторным наконечником и обратным клапаном. Спускают в колонну насос но-ко мп рессорных труб. Нагревают промывочную жидкость и подают ее в полую колонну с определенной скоростью. После разрушения пробки в колонне насосно-компрессорных труб проводят разрушение гидратной пробки в межтрубном пространстве, Завершают процесс разрушения после установления циркуляции через отвод межтрубного пространства и падения давления в отводе колонны насосно-компрессорных труб. Отводы колонны насосно-компрессорных труб и межтрубного пространства оборудуют узлами дросселирования. Площадь проходного сечения узла дросселирования в отводе колонны насосно-компрессорных труб выбирают меньшей площади проходного сечения узла дросселирования в отводе межтрубного пространства. 3 ил. ел

Формула изобретения

Способ теплового разрушения гидратной пробки в скважине, включающий спуск полой колонны, оборудованной обратным клапаном в колонну насосно-компрессорных труб, нагрев промывочной жидкости, нагнетание ее в полую колонну и отведение продуктов разрушения в отвод насосно- компрессорных труб на устье, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью повышения эффективности разрушения гидратных отложений в колонне насосно-компрессорных труб и межтрубном пространстве и повышения уровня фонтанной безопасности, полую колонну оборудуют гидромониторным наконечником, отводы колонны насосно-компрессорных труб и межтрубного пространства -узлами дросселирования, причем площадь проходного сечения узла дросселирования, установленного на отводе колонны насосно-компрессорных труб.

выбирают меньшей площади проходного сечения узла дросселирования, установленного на отводе межтрубного пространства, в качестве промывочной жидкости используют жидкость с температурой замерзания ниже температуры гидратообразования, нагнетание промывочной жидкости в полую

колонну осуществляют с поддержанием скорости истечения через гидромониторный наконечник в пределах 70-90 м/с, при этом после возникновения гидравлической связи пространства над пробкой с пространством под пробкой в колонне насосно-компрессорных труб под действием нисходящего потока промывочной жидкости осуществляют разрушение пробки в межтрубном пространстве восходящим потоком промывочной жидкости и завершают процесс разрушения после установления циркуляции через отвод межтрубного пространства и падения давления в отводе колонны насосно-компрессорных труб.

tiз11

//

01096Л

Редактор

фс/вЗ

Составитель В.Куртов Техред М.Моргентал

, / Корректор Л.Ливринц