Способ глушения газового фонтана Советский патент 1980 года по МПК E21B35/00 

Изобретение относится к области глу шения открытых газовых фонтанов. Известен способ глушения фонтана взрьшами IJ. Способ требует больших капитальных затрат, значительного объема подготовительных работ. Известен также способ глушения газового фонтана путем закачки в фонта- нируюи1ую скважину воды с последующим заполнением ствола скважиныутяжеленной промывочной жидкостью 2J. Недостатком известного способа является необходимость при высокодебит ньрс фонтанах прокачки задавочной жидкости с высокими расходат ш, в бопьшах объемах и недостаточная эффективность глушения фонтана. Целью изобретения является повышение эффективности глушения газового фо тана. Поста «1енняя цель достигается тем, что, можду зоклчкой воды и промывочной жилкости заклчивают последовательн ии1нбнто{ гидрптообр.чзоиоиия, гидрато- образоватепь и вторую порцию ингибитора гидратообразования, причем воду закачивают в объеме 5-50 м , а гидратообразоватеяь закачивают о.хлажденным до температуры - 5-70 С. Предлагаемый способ основан на свойстве некоторых газов и легколету- чкх жидкостей образовьшать в определенных термодинамических условиях кристаллогидраты, причем, наиболее активно кристаллогидраты образуются на поверх-, ности раздела твердой, жидкой и газообразной фаз. Природный газ, состоящий, в основном, из метана, сам является хорошим гидратообразователем. Однако, поступая из продуктивного пласта с относительно высокой температурой, он зачастую но в состоянии образовывать гидраты при . взаимодействии с выносимой пораплсльно пластовой водой или с водой зпкпчиваемой в ствол фонтанируюшоЧ сквпжины с поверхности. В некоторых случаях гидраты все теки образуются нп стоиклх

скважины. OnvsaKo, из-за нпгретости стенок сквпжнны за счет тепла выносимого потоком газа из глубинных пластов посл образования гидратов сразу же начинается процесс И.Х разложения на стенках скважины. В результате этого сцепление гидратов со стенкой уменьшается и они выносятся потоком газа на поверхность. В предложенном способе закачка жид кого гидратообразователя в фонтанирующую скважину обеспечивает снижение температуры потока газа и температуры стенок скважины за счет интенсивного теплообмена о.хлажденного гидратообразоватоля при входе в поток гасза, вследствие чего вводимый гидратообразователь и природный гаа будут интенсивно образовывать кристаллогидраты на стенкад скважины и уменьшать проходное сечение ствола скважины.

В качестве жидкого гидратообразователя могут, например, использоваться жидкие пропан, фреон, метан и другие гидратообразователи. В таблице приведены полученные опытным путем отдельные данные равновесных условий некоторых гидратообразователей.

2520 41

Давление, ат

О+12 О+8,3

Температура, С Оценочные расчеты показывают, что при дебите фонтанирующей скважины 1О , температуре стенок скважины и выходящего газа ЗО С скважина окажется закупоренной гидратами уже после закачки 2Sf30 м жидкого пропана с температурой - . Такое незначительное количество жидкого про пана может быть без труда доставлено к фонтанирующей, скважине. Как уже отмечалось, в качестве жидкого гидратообразователя может применяться охлажденный метан, который может быть получен из соседних работающих скважин и охлажден с помощью небольшой передвижной установки. Для обеспечения работоспособности предлагаемого способа гидратообразоватепь должен быть отделен от последовательно закачиваемых в скважину технологических жидкостей (воды и ут желенной промывочной жидкости) порциями ингибитора гидратообразования, предотвращающими закупорку канала, соединяющего ствол фонтанирующей скв жины с наземным технологическим обо рудованием, предназначенным для глушения фонтана. Предлагаемый способ осуществляет следующим образом. В фонтанирующую скважину закачивают воду. В зависимости от конкретной ситуации закачку воды производят либо через бурильные трубы, либо чересз специально пробур м ую наклонЕтую скважину. В первом слуае объем закачиваемой воды и составляет 5-1О м. Во втором слуае этим объемом воды производят идроразрыв с целью осуществления сбойки стволов фонтанирующей скважины и наклонной скважины для глушения фонтана. Поэтому в последнем случае объем закачиваемой воды может составить до 5О м Закачка в скважину этой порции воды необходима Для удаления газа из канала, соединяющего закачивающее оборудование с потоком газа. Это пррдотврашаггг возможное гидратообразование в указанном канале и обеспечивает дпльиойшее успешное проведепие операций по глушению фонтана. Кроме этого, данный объем воды обеспечивает хорошую поверхность раздела между последовательно закачиваемыми флюидами, что предотвращает проръш газа к о.хлаждетиюму гидратообразователю. Затем в фонтанирующую скважину закачивают буфернъй объем ингибитора гидратообразования для предотвращения образования гидратов на грлнице водаохлажденнъ1Й гидратообразователь. П х ходя по соединительному каналу, ингибитор гидратообразования, например, метанол или раствор хлористого кальция, вытесняет оттуда воду и поглоиш гг влагу со стенок канала, дополнитол}5мо снпжая вероятность ЗАкуп(.1рки канала гидр.чгамя. Объем ингибитора гидратообразован закачиваемого в фонтанирующую скваж ну зависит, в основном, от типа канала соединяющего оборудование с потоком за и также, как и при закачке первой порции воды, составляет 5-50 м . После ингибитора гидратообразовани в фонтанирующую скважину закачивают охлажденный до температуры -5-100С газ-гидратообразоватепь. Как следует из приведенной таблицы равновесных условий некоторьсх. гидратообразователе выбранный интервал температур обеспечивает образование гидратов в стволе фонта1 трующей скважины. Охлаждать гидратообразоватепь ниже нецелесообразно, так как это может вызвать переохлаждение и закупорку соединител ного канала ингибитором гидратообразования. Верхний предел охлаждения гид- ратообразователя определен из условия применения в качестве гидратообразова теля фреона-11 и в качестве ингибито ра гидратообразования - хлористого кал ция. Поднимать температуру гидратооб- разователя выше -5®С нецелесообразно так как необходимо иметь запас холода для о.хлаждения ствола скважины и газо вого потока. Объем о.хлажденного газа-гидратообразователя, который необходимо закачать в фонтанирующую скважину для пол ной закупорки ствола скважины в некотором интервале, зависит от типа гид- ратообразователя, температурного режима фонтанирующей скважины, дебита, газа пластового давления и других факторов и может быть определен с помощь несложных расчетов, аналогичных расчетам выполненным в приведенном ниже примере. Поступая в ствол фонтанирующей скв жины охлажденный гидратообразователь будет одновременно участвовать в трех процессах: образование газогидратов за счет взаимодействия охлажденного гидрато- образователя с капельной влагой на стен ках скважины и в потоке фонтанирующего газа; охлаждение газового потока и стенок скважины; испарение охлажденного гидратообразователя за счет его входа в высокоскоростной поток газа (т.е. в область низкого статического давления) и за счет этого дополкитольноо понижение температуры фоитанируЕОиюго потока и стенок скважины (т.е. создание благоприятных, условий для образования газогидратов в стволе скважины). В случае применения охлажденного метана вместо процесса испарения гидратообразователя будет иметь место процесс расширения охлажденного метана и его охлаждения по закону Джоуля-Томсона. После прекращения фонтанирования в скважину закачивают порцию ингибитора гидpaтooбpaзo vaния и утяжеленную промывочную жидкость и проводят обычные работы по ликвидации последствий аварийного фонтанирования. Вторую порцию ингибитора гидрато- образования закачивают для разделения охлайаденного гидратообразователя и утяжеленной прЬйьшочной жидкости. Для более эффективного разделения гидрато- образователя и утяжеленной промывочной жидкости объем ингибитора гидратообра- и в первом случае, берут зования, как 5-5О MB зависимости от типа к размеров соединительного канала. Следует еще раз отметить что при отклонении от рекомендованных объемов закачки ингибитора гидратообразования будет иметь место снижение эффективности предложенного способа. Так, при превышении верхнего предела (50 м) объема закачки неоправдано возрастут затраты на осуществление способа, а при закачке ингибитора в -объеме меньшем 5 м может произойти смешение охлажденного гидратообразователя и воды или утяжеленной промывочной жидкости, следствием чего явится закупорка соединительного канала. Для иллюстрации ниже приведен пример расчета технологических параметров предложенного способа, применяемого при глущении газового фонтана с относительно невысоким дебитом ( 1О м/сут). Пример. Скважина фонтанирует с дебитом газа Ю , диаметр ствола скважины 2ОО мм, температура стенок скважины +2О С, температура газа +ЗО°С. Глушение фонтана произвооят через наклонную скважину, которая стречается со стволом фонтанирующей кважины на-глубине 1ООО м. Давление стволе- фонтанирующей сквяжины на лубине 1ООО м -15О ат. Промьюочная жидкость - вода (1 г/сы). Согласно изобретению, в наклонную кважину закачивают воду и производят идроразрыв пласта в зоне встречи .стволов скважин. На эту операцию расходую 5-5О м воды. После закачки указлкяо- го объема воды в наклонную скважину закачивают ингибитор гидратообрапования для разделения воды и гидратообразователя. Проходя по соединительному каналу, ингибитор гидратообразо- вания, например, метанол или раствор хлористого кальция, поглощает влагу со стенок канала, дополнительно снижая вероятность закупорки канала гидратами. Объем ингибитора гидратообразования равен 5-50 м в зависимости от объема соединительного канала.

После первой порции ингибитора в скважину закачивают о.хлажденный газгид ратообразователь, который попадая в ствол фонтанирующей скважины, создает в нем термодинамические условия благоприятные для образования и интенсивного роста кристаллогидратов на стеках скважины, что влечет за собой уменшение проходного сечения ствола скважины и, соответственно, уменьшение дебита скважины, вплоть до полного прекращения фонтаниробания.

В данном примере рассмотрен процес изменения термодинамических условий в стволе фонтанирующей скважины при закачке в нее в течение 1О мин жвд- кого пропана с температурой - и определен необходимый для закачки объем гидратообраэоватепя и темпы его

закпчки. Расчеты оскоплны ип навсстных теплофизнческих свойствах газов-гидрпто- оброзователей.

Формула изобретения

ну воды с последующим заполнением ствола скважины утяжеленной промьшочной жидкостью, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности глушения фонтана, между закачкой воды и промывочной жидкости закачивают последовательно ингибитор гид- ратообразования, гидратообразователь и вторую порцию ингибитора гидратообразования.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Малеванский В. Д. Открытые газовые фонтаны и борьба с ними - М., Гостоптехиздат, 1963, с. 183-199.