Оборудование для вызова притока нефти и газа в скважину

Лекция 7 Оборудование для вызова притока нефти и газа в скважину Общие сведения Оборудование для вызова притока нефти и газа в скважину принято называть оборудованием для освоения скважин. Вызов притока нефти и газа из пласта требует очистки забоя от грязи и снижение давления на забое скважины. Снижение забойного давления достигается несколькими способами: - снижение удельного веса столба жидкости в скважине путем замены глинистого раствора жидкостями меньшего удельного веса (вода, нефть); - разгазированием столба жидкости в скважине путем нагнетания в нее воздуха или газа; - снижение столба жидкости в скважине (освоение скважины свабированием «поршневанием» и другими методами); - созданием переменных нагрузок на пласт в режиме депессия-репрессия (вызов притока использованием скважинного струйного аппарата). Очистка забоя скважины и призабойной зоны скважины в большинстве случаев происходит одновременно с вызовом притока, при этом забой и призабойная зона самоочищаются от грязи при движении жидкости и газа из пласта в скважину. Освоение скважины путем снижения удельного веса жидкости в скважине заменой находящейся в ней жидкости на более легкую осуществляет после окончания бурения скважины, когда она заполнена глинистым раствором. Замена одной жидкости другой с меньшим удельным весом уменьшает забойное давление. Для вызова притока нефти и очистки забоя заменяют глинистый раствор водой, при необходимости с переходом на нефть. В скважину спускают до фильтра колонну труб НКТ, а затем промывочным агрегатом нагнетают воду в кольцевое пространство между обсадной колонной и колонной НКТ. Глинистый раствор при этом вытесняется водой на поверхность по колонне труб НКТ. Если после промывки водой притока нефти нет, то переходят на промывку нефтью, которая имеет по сравнению с водой меньший удельный веси в большей степени. Чем вода снижает давление на забое. Основным видом оборудования при данном способе освоения скважин являются установки насосные для промывки скважин, рассмотренные ранее. Освоение скважины при помощи сжатого газа или воздуха заключается в разгазировании столба жидкости, чем обеспечивается снижение забойного давления. В скважину спускают колонну труб НКТ, а в межтрубное пространство между обсадной колонной и спущенной колонной труб нагнетается компрессором под давлением сжатый газ или воздух. Давление газа вытесняет жидкость из межтрубного пространства в колонну труб НКТ и далее на устье скважины. Газ, вытеснив жидкость из затрубного пространства, поступает в колонну труб НКТ, жидкость газируется, удельный вес ее уменьшается, чем обеспечивается снижение забойного давления. Снижение забойного давления на пласт вызывает приток продукции из пласта в скважину. Нагнетание газа не прекращается до тех пор, пока скважина не очистится от воды и глинистого раствора и не перейдет на нефть или газ. Когда скважина начнет фонтанировать, нагнетание газа в нее прекращают. Для применения данного способа на промыслах применяют передвижные компрессорные установки высокого давления. Создание переменных нагрузок на пласт в режиме депрессия – репрессия заключается в установке на колонне труб НКТ, с пакером струйного аппарата на заданной глубине скважины. Рабочая жидкость с поверхности под давлением подается в струйный аппарат, в котором происходит процесс энергообмена между потоками рабочей и инжектируемой пластовой жидкостей. В результате пластовая жидкость в смеси с отработавшей рабочей жидкостью поднимается на устье скважины. Технологический процесс воздействия на призабойную зону скважины заключается в создании переменных нагрузок на пласт в режиме депрессиярепрессия, за счет чего осуществляется вызов притока продукции из пласта. Продолжительность депрессивного воздействия на пласт 5-10 минут, перерыв между циклами 5-30 мин, число циклов обработки 20-30. Одновременно призабойной в зоны процессе пласта вызова и притока удаление осуществляется технологических очистка жидкостей, закачанных в пласт. Компоновка оборудования представлена на рис. 9.102. На колонне труб 2 с опресовочным узлом 3, циркуляционным клапаном 4 установлен струйный аппарат 5 типа УОС1, пакер 6 и фильтр-хвостовик 7. На устье скважины монтируется фильтром рабочей жидкости и устьевое оборудование, обеспечивающее обвязку с насосной установкой и замерными емкостями [9.3]. Рис. 9.102. Компоновка оборудования с устройством УОС1 в скважине: 1- фильтр; 2- трубы НКТ; 3- опресовочное седло; 4- циркуляционный клапан; 5- устройство УОС1; 6- пакер; 7- хвостовик с фильтром. Струйный аппарат, составляющий основу скважинного оборудования, получил название устройство для обработки скважины типа УОС1. Устройство УОС1 (рис. 9.103) состоит из корпуса с проходными каналами и эжекторной приставки [9.3]. Эжекторная приставка представляет собой струйный аппарат, состоящий из сопла 5, камеры смещения 8 с диффузором, размещенных в корпусе 6. Эжекторная приставка крепится к корпусу устройства 1 с помощью болтов и хомута. Устройство работает на основе передачи энергии одной рабочей жидкости к другой – инжектируемой, чем обеспе5чивается создания требуемой депрессии в зоне продуктивного пласта скважины. Рис. 9.103. Устройство обработки скважины типа УОС1: 1,6- корпус; 2- заглушка; 3- гнездо; 4- кольцо стопорное; 5- сопло; 7кольцо уплотнительное; 8- камера смешения; 9- диффузор; 10- винт; 11кольцо резиновое; 12- заглушка; 13- шар; 14- медная проволока Рабочая жидкость, подаваемая по колонне НКТ под давлением, из сопла 5 вытекает с высокой скоростью, смешиваясь в камере смешения 8 с пластовой (инжектируемой) жидкостью. Полученный смешанный поток через диффузор 9 по затрубному пространству поступает на устье скважины. Работа струйного аппарата вызывает движение жидкости из призабойной зоны скважины. Время его работы называется депрессивным циклом воздействием. Остановка до следующего запуска перерывом. Техническая характеристика устройства Максимальное рабочее давление, МПа Диаметр проходного канала, мм Внутренний диаметр: мм сопла камеры смешения Угол раскрытия диффузора, град Коэффициент эжекции при расходе рабочей жидкости, не превышающей 600л/мин Габаритные размеры, мм (диаметр  длина) Масса, кг УОС1 50 20 5,6 8 8 0,2 107  650 60 Передвижные компрессорные установки Передвижные компрессорные установки обеспечивают разгазирование столба жидкости при освоении скважин газом или воздухом. Передвижные компрессорные установки раннее выпускались типа УКП-80 на гусеничной прицепной тележке ТГТ-20 «Восток» или УКС-80 на салазках, в состав которых входил четырехступенчатый, трехцилиндровый, вертикального исполнения компрессор типа КП-80, с максимальным рабочим давлением 80 кгс/см2 (8МПа), и дизельный привод типа В2-300А, мощностью 173 кВт. Выпуск таких компрессорный установок был прекращен, ввиду недостаточной производительностью и низким рабочим давлением. Заменили их компрессорные передвижные установки типа КПУ-16/100 и КПУ-16/250, смонтированные на фургоне-прицепе типа ЧМЗАП-5524, изготовленным из листовой стали. В установках применялся воздушный, поршневой, крейцкопфный, восьмицилиндровый, пятиступенчатый, оппозитный компрессор типа 6М5-160 и такой же, но шестиступенчатый компрессор 6М5-16/250 с производительностью 16 м3/мин и соответственно рабочим давлением 10 и 25 МПа. Позднее налажен выпуск самоходных компрессорных станций автомобиля КРАЗ-257Б1. типа СД-9/101М1смонтированных на шасси Компрессорная станция типа СД-9/101М1 (рис. 9.104) представляет собой шасси автомобиля на котором установлен поршневой, оппозитный, двухрядный, четырехцилиндровый, четырехступенчатый компрессор типа 2ВМ-4-9/101, выпускаемый в сборе с редуктором и дизельный привод. Привод компрессора осуществляется от двигателя 2Д12Б через редуктор, карданный вал и муфту сцепления. Станция укомплектована сборным трубопроводом для подключения к скважине [9.2]. В процессе сжатия атмосферный воздух через фильтр попадает на вход компрессора, где последовательно компремируется в четырех ступенях и по нагнетательному трубопроводу через обратный клапан подается в скважину. Рис. 9.104. Передвижная компрессорная станция СД-9/101М1: 1- глушитель; 2-капот; 3- воздухоочиститель; 4- топливный бак; 5- топливный бак дизеля; 6- холодильник II ступени; 7- подогреватель; 8- холодильник IV ступени; 9- холодильник I ступени; 10- цилиндр II и IV; 11- бак расширительный; 12- блок охлаждения; 13- клиноременная передача 14- водопровод; 15- система смазки компрессора; 16- компрессор; 17- рама; После каждой ступени сжатия воздух охлаждается в холодильниках, выполняющих одновременно функции влаго-маслоотделителей. Для ограничения давления воздуха по ступеням сжатия после каждого холодильника установлены предохранительные клапаны. Автоматика станции обеспечивает контроль за ее работой, аварийную защиту, сигнализацию и освещение пульта управления и подкапотного пространства. Блок охлаждения включает два вентилятора с приводом от вала компрессора через клиноременную передачу, бак расширительный, радиатор и трубопроводную обвязку. Техническая характеристика компрессорной станции 2ВМ-9/101 Мощность, потребляемая станцией, кВт 150 3 Подача компрессора, м /мин 9 Давление нагнетания, МПа 9,81 -1 Частота вращения вала компрессора, мин 750 -1 Частота вращения вала двигателя при номинальной подаче, мин 1356 Относительная влажность сжимаемого воздуха, не более,% 98 3 Максимальная запыленность воздуха, кг/м 50 Вместимость заправочных емкостей, л: топлива 380 масла дизеля 70 антифриза дизеля 160 воды охлаждения компрессора 260 воздушного фильтра 1,6 Габаритные размеры станции, включая автомобиль, мм 9650  3020  3450 Масса станции без автомобиля, кг 11270 Общая масса без заправки, кг 20100 Установка нагнетания газа УНГ-8/15 предназначена для выполнения внутрискважинных операций с использованием газа, безопасного по условиям воспламенения углеводородной среды, такие как [9.14]: - снижение забойного давления для вызова и интенсификации притока нефти и газа, проведения геофизических исследований и определения приточной характеристики пласта; - освоение обводненных газовых и газоконденсатных скважин природным газом, нагнетаемым через трубы НКТ или безмуфтовую длинномерную трубу колтюбинковой установки; Таблица 9.29 Техническая характеристика УНГ-8/15 Газобустерный режим Нагнетается газ в чистом виде (без капельной влаги) или смеси с жидкостью в виде пены или газожидкостной смеси с регулированием газосодержания Рабочая среда Давление нагнетания, МПа Газ, сгенерированный Природный или установкой попутный нефтяной газ 15 Полезная мощность, кВт 125 Максимальная 7 8 14 22,8 производительность по газу, м3/мин Абсолютное давление газа на 10  0,1 12,5 25 40 приеме, бар Насосный режим Нагнетаемая жидкость (техническая и пластовая вода, незамерзающие растворы метанола и соли, нефть) Давление нагнетания, МПа 15 Полезная мощность, кВт 108 Максимальная 12,7 3 производительность, дм /с - промывка скважин газожидкостной смесью и пеной в условиях поглощения, включая промывку от песка и продуктов реакции; - пенная и пенокислотная обработка призабойной зоны пласта; - газирование буферной жидкости и получения пеноцементного раствора для подъема цемента за эксплуатационной колонной; - опрессовка фонтанной арматуры, испытание продуктопроводов различного назначения. Установка может нагнетать следующие газы:- попутный нефтяной и природный газ от внешнего источника; газ безопасного состава, сгенерированный установкой; любой инертный газ или азот от внешнего источника. Транспортной базой установки являются автомобили высокой проходимости: УРАЛ 4320 (6  6), Урал-532362 (8  8), Камаз 53228 (6  6) [9.14]. Установка нагнетания газа УНГ-20/25(А) предназначена для выполнения внутрискважинных технологических операций с использованием сжатых газов, безопасных по условиям воспламенения углеводородной среды. Таблица 9.30 Техническая характеристика установки УЦНГ-20/25(А) Газобустерный режим Нагнетается газ в чистом виде (без капельной влаги) или смеси с жидкостью в виде пены или газожидкостной смеси с регулированием газосодержания Нагнетаемая газовая среда Содержание азота, % об. Избыточное давление газа Установки, МПа Максимальная производительность по газу, м3/мин Давление нагнетания, МПа Азот 95 20 Природный или попутный нефтяной газ 90 - - - 1,0 2,5 4,0 25 10 25 40 25 Насосный режим Нагнетаемая жидкость (техническая и пластовая вода, незамерзающие растворы метанола и соли, нефть) Давление нагнетания, МПа 25 Максимальная 20 3 производительность, дм /с Общие сведения Шасси УралАЗ-Ивеко 6329 (6  6) или МЗКТ 65271 (8  8) Габаритные размеры, мм 10400  2500  4000 Масса, кг 32000 Установка позволяет выполнять операции аналогичные установки УГН-8/15, но имеет более высокую производительность и рабочее давление. В качестве безопасного газа используется азот с безопасным (до5%) содержанием кислорода, сгенерированный из воздуха или природный (попутный нефтяной) газ от внешнего источника [9.13]. Использование газобустерных насосов в сочетании с концевым делителем потока делает установку универсальной – способной нагнетать газ, газожидкостную смесь, пену или жидкость, что обеспечивает требования любых технологических процессов. Два винтовых компрессора на первом каскаде нагнетания и два газобустерных насоса высокого давления с гидроприводом на втором каскаде позволяют установке развивать наибольшую производительность в сравнении с азотными установками отечественного производства. Передвижные станки-качалки Освоение скважин за рубежом осуществляется штанговыми скважинными насосами, спускаемыми на колонне труб аналогично способу добычи нефти УШСН, где в качестве наземного привода используются передвижные станки-качалки. передвижные станки-качалки Фирма ЛАФКИН (США) поставляет «Бегун» (рис. 9.105) общепринятые (стандартные, балансирные, двуплечие) станки-качалки с кривошипным уравновешиванием типа СМ-4560-305-120, (с максимальной нагрузкой на головку балансира 13,8 т. и длиной хода 3.1 м), смонтированные на транспортной платформе (полуприцепе) с автономным двигателем внутреннего сгорания [9.12]. Передвижные станки-качалки А-456D-365-120 фирмы «ЛАФКИН» одноплечие с пневмоуравновешиванием (с максимальной нагрузкой на голове балансира 16,56 т и длиной хода 3,05 м) смонтированы трейлере (колесном прицепе), снабжены многоцилиндровым двигателем с топливным баком и предназначены для освоения нефтяных скважин. Платформы монтируется у скважины и может начать откачку продукции скважины в течение нескольких минут [9.12]. В отечественной практике передвижные станки-качалки не нашли промышленного применения. Рис. 9.105. Передвижной стандартный станок-качалка типа «Бегун» фирмы ЛАФКИН