Способ ликвидации асфальтосмолопарафиногидратных пробок в скважине Советский патент 1993 года по МПК E21B37/00 

Изобретение относится к нефтегазовой промышленности, а именно к способам очистки скважин.

Целью изобретения является повышение эффективности способа за счет исключения прихвата кабеля при одновременном исключении выпадения гидратов на стенки скважины после разрушения пробки и повышения безопасности.

Сущности изобретения заключается в следующем. В способе ликвидации АСПГО в скважине, включающем спуск в ствол на кабеле нагревательного устройства, герметизацию устья скважины с помощью сальника, нагрев пробки нагревательным устройством и его передвижение по стволу скважины до полного разрушения пробки, в качестве жидкости для заполнения скважины используют жидкость, содержащую гид- рофобизирующие добавки. При этом под

сальником дополнительно формируют оторочку из неньютоновской жидкости для герметизации устья скважины, температуру жидкости с гидрофобизирующими добавками поддерживают выше температуры замерзания воды путем подбора удельного сопротивления кабеля, а начальное напряжение сдвига неньютоновской жидкости определяется из выражения

г p(g-r)

т°- 2h где Т0 - начальное сопряжение сдвига, Па;

Р - избыточное давление в скважине в момент прорыва газа после разрушения пробки, Па;

R, r - радиусы сальника и кабеля соответственно; h - высота сальника, м.

Заполнение ствола скважины жидкостью, содержащей гидрофобизирующие добавки, обеспечивает формирование на

00

СЬ 00

N

ю

стенке скважины тонкой пленки, предотвращающей образование центров кристаллизации гидратов и, следовательно, их дальнейший рост, В качестве таких жидкостей можно использовать дизельное топливо + ПАВ, масло + ПАВ, нефть, содержащую активные компоненты, спирт, содержащий 1-4 атомов углерода и водорастворимый этоксилированный алкилфенол и т.п. Для предотвращения приморозки кабеля в зоне вечномерзлотных пород температуру жидкости поддерживает выше 0°С путем ее подогрева кабелем. Для этого удельное сопротивление кабеля выбирают из следующих соображений. Количество тепла, выделяемое кабелем, должно обеспечивать положительную температуру на внутренней стенки скважины.

Запишем уравнение теплового потока через цилиндрическую стенку на единицу длины

Q 21 (tci - tea) m

Fan л ,п da и;

d2lnҐT

где di, da внутренний и наружный диаметры обсадной колонны соответственно, м;

tci, tc2 - температура на внутренней и наружной поверхности стенки соответственно, °С; Я - теплопроводность материала стенки, Вт/м°С.

Количество тепла, выделяемого в единицу времени при прохождении тока через кабель, определяется из выражения.

,

(3)

где р - удельное сопротивление кабеля, Ом/м;

- сила тока, А.

Приравнивая (1) и (2) получим выражение для выбора удельного сопротивления кабеля,

2A(tdi -tc2)

- d2,nЈ,

Формируемая под сальником оторочка служит для предотвращения прорыва газа в момент разрушения пробки в зазор между сальником и кабеля. Для этого используются жидкости, обладающие начальным напряжением сдвига (т0). которое может определяться на стандартных реовиекози- метрах. В качестве таких жидкостей можно применять консистентные смазки, растворы полиизобутилена в углеводородных растворителях, растворы синтетических полимеров, а также смазки с наполнителем (например, из резиновой крошки). Наличие этих жидкостей обеспечивает их движение только после приложения определенных на

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

грузок. В противном случае они не двигаются и могут выполнять роль затвора.

Подбор жидкостей осуществляется следующим образом. Рассмотрим равновесие жидкости в зазоре между сальником и кабелем.

Нагрузка на жидкость определяется из выражения

G Р )..(4)

Сила сопротивления для неньютоновской жидкости - . F Г02л- (R+r)h.(5)

При равенстве (т.е. при отсутствии движения)

G F; Р зг (RV) Г0 2 w(R+ r)h, (6) отсюда

.:: W

Выбор жидкости с таким г0 обеспечивает надежную герметизацию устья скважины в момент прорыва газа после разрушения пробки.; .

Способ осуществляется следующим образом.

Скважина, содержащая пробку, снабжается устьевым оборудованием, позволяющим производить спускоподьемные Операции с нагревательным устройством под давлением и подачи энергии к нему. Затем в скважину спускается нагревательное устройство и закачивается жидкость, содержащая гйдрофобизирующие добавки (нефть). При этом верхний уровень жидкости должен находиться между центральной задвижкой выше бокового ответвления тройника и сальниковым узлом. Затем между центральной задвижкой выше бокового ответвления тройника от верхнего уровня жидкости до точки входа кабеля .в сальниковое устройство формируется оторочка из неньютоновской жидкости с начальным напряжением сдвига. К одной из выкидных линий устьевой арматуры подсоединяется цементировочный агрегат для пополнения скважины. Нагревательное устройство подводиться к пробке и на него подается напряжение. По мере разрушения пробки от тепла нагревательное устройство спускается по стволу скважины. Жидкость продвигается вместе с ним, С цементированного агрегата производится долив жидкости. При этом оторочка остается на месте.

В момент разрушения пробки прорывающийся газ прижимает оторочку к сальнику, происходит уплотнение 1азора между сальником и кабелем и сохраняется герметизация скважины. После уравновешивания пластового давления нагревательное устройство извлекается из скважины и ее переводят в режим нормальной эксплуатации.

Пример конкретной реализации способа:

а) выбор удельного сопротивления кабеля.

Исходные данные

Лцемент 0,9 Вт/мтрад,1 tci 1°С; tc2 -1°С; di 0,175 м: d2 0,210 м; I 50 А,

Подставляя эти данные в (3), получим 2-0,9-2

0,210 In

0,210

2500

ОТТТБ

0,038 Ом/м.

Таким образом можно использовать стандартные геофизические кабели, у которых сопротивление (в зависимости от марки) варьируется в пределах от 0,011 до 0,045 Ом/м

б) выбор жидкости

Исходные данные: R 6.5 мм; г 6.3 мм; Р 0,2 108Па; h 1500 мм.

Подставляя эти данные в (7), получим

г -0,2

То - ---

108 0,2

1.3 10J Па.

2 1500

Измерения на приборе Воларовича с коаксиальными цилиндрами показали, что смазка солидол с резиновой крошкой размером 0,01-0,5 мм и концентрацией 8 10 обладает т0 4 10 Па и может быть использована для осуществления способа.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить эффективность и без- ,, опасность при проведении работ по удалению АСПГЛ из скважин.

0

.5

0

5

0

Формула изобретения

Способ ликвидации асфальтосмолопа- рафиногидратных пробок в скважине, вклю- чающий спуск в скважину на кабеле нагревательного устройства до поверхности пробки, заполнение скважины до устья жидкостью, герметизацию устья скважины сальниковым узлом. нагрев пробки нагревательным устройством и его продвижение по скважине до полного разрушения пробки, отличающийся тем, что, с целью повышения его эффективности за счет исключения прихвата кабеля при одновременном исключении выпадения гидратов на стенки скважины после разрушения пробки и повышения безопасности, в качестве жидкости для заполнения скважины используют жидкость, содержащую гидрофобизирующие добавки, при этом под сальником дополнительно формируют оторочку из неньютонрвской жидкости для герметизации устья скважины, температуру жидкости с гидрофобизирующими добавками поддерживают выше температуры замерзания воды, путем подбора удельного сопротивления кабеля, а начальное напряжение сдвига неньютоновской жидкости определяют из выражения

TO - P(R-r)/2h, где Т0 - начальное напряжение сдвига, Па;

Р - избыточное давление в скважине в момент прорыва газа после разрушения пробки Па;

R - радиус сальника, м:

г - радиус кабеля, м;

h - высота сальника, м.

Использование: нефтегазовая промышленность для очистки скважин от асфальтосмолопарафиногидратных отложений. Сущность изобретения: нагревательный элемент на кабеле опускают в скважину и заполняют ее жидкостью, содержащей гид- рофобизирующие добавки. Формируют под сальниковым узлом оторочку из неньютоновской жидкости. Начальное напряжение сдвига неньютоновской жидкости определяют из выражения Т0 P(R-r)/2h, где Т0 начальное напряжение сдвига, Па; Р - избыточное давление в скважине в момент прорыва газа после разрушения пробки, Па; R - радиус сальника, м; г - радиус кабеля, м; h - высота сальника, м,