Умралиев Б.Т., Ермеков М.М. Капитальный ремонт скважин
Подождите немного. Документ загружается.
10) После обработки всех интервалов потоком жидкости при обратной
промывке поднимают обратный клапан и промывают скважину до
появления чистой воды.
11) Устье скважины освобождают от арматуры, перфоратор извлекают
из скважины и оборудуют ее для освоения и эксплуатации.
Для повышения эффективности гидравлической перфорации не-
обходимо сократить непроизводительное время, на которое процесс
перфорации прекращается для изменения глубины подвески перфоратора.
Для этого применяют технологию непрерывного процесса.
В этом случае устье скважины оборудуют головкой с сальником,
позволяющей агрегату подземного ремонта поднимать колонну НКТ,
подвешенную на элеваторе. Жидкость подводят к колонне труб
промывочным шлангом. При подобном оборудовании, возможно,
проводить перфорацию колонны в интервале, соответствующем длине
одной насосно-компрессорной трубы.
4.10. Кислотная обработка скважин
Кислотная обработка забоев скважин относится к химическим методам
воздействия на пласт. При ее проведении химические агенты реагируют с
породой пласта, с материалами и веществами, внесенными в призабойную
зону и изменившими коллекторские свойства пласта в непосредственной
близости от скважины.
Кислотную обработку применяют как в эксплуатационных, так и в
нагнетательных скважинах. В первых — для увеличения дебита, во
вторых — приемистости скважин.
Для обработки скважин применяют в основном соляную кислоту,
которая, реагируя с известняками или доломитами, слагающими породу
продуктивного пласта, образует осадки, хорошо растворимые в воде и
легко удаляемые из призабойной зоны пласта. Реакция серной кислоты с
этими материалами дает нерастворимые в воде осадки, которые будут
закупоривать поры породы.
Обычно для обработки скважин используют 8—15%-ную соляную
кислоту. Кислота более высокой концентрации, вступая в реакцию с
металлическим оборудованием, быстро разрушает его, а менее высокой
— снижает эффективность взаимодействия с породой пласта.
Объем раствора кислоты для обработки пласта обусловлен его
толщиной, химическим составом породы, пористостью и проницаемостью
пласта, а также числом предыдущих кислотных обработок.
В среднем на 1 м обрабатываемого интервала пласта требуется 0,4—1,5
м
3
раствора, причем небольшие объемы применяют при первичной
обработке малопроницаемых пластов. Чем больше проницаемость пласта,
тем больший объем кислоты необходим для его обработки. По мере
увеличения числа обработок также увеличивают и объем кислоты.
В раствор помимо соляной кислоты целесообразно добавлять ин-
гибиторы, например уникол ПБ-5, которые при малой дозировке (0,1—
0,5%) снижают коррозионное действие кислоты на оборудование в
десятки раз.
Для изменения скорости реакции солянокислотного раствора,
(увеличения в плотных слаборастворимых породах и уменьшения в
хорошорастворимых) добавляют интенсификаторы, представляющие
собой различные поверхностно-активные вещества (ПАВ).
217
Технология кислотной обработки скважин
На промыслах применяют следующие виды солянокислотных
обработок: кислотные ванны; кислотные обработки под давлением;
термохимические и термокислые обработки.
Наиболее широко распространены кислотные ванны, при которых
раствор соляной кислоты заливают в скважину и оставляют там без
продавливания его в пласт. Этот вид обработки самый простой. Его
используют для очистки забоя и стенок скважины от цементной и
глинистой корки, смолистых веществ, отложений парафина и продуктов
коррозии.
Перед кислотными ваннами скважину предварительно промывают от
песка, продуктов коррозии и парафина. Необходимое количество
раствора кислоты, приготовленного заранее на базе хранения кислот,
доставляют в специальной цистерне и заливают в скважину.
Для реакции с породой кислоту оставляют в скважине на 24 ч, после
чего проводят обратную промывку, очищая забой от загрязняющих
веществ.
Перед кислотной обработкой у устья скважины монтируют агрегат
подземного ремонта и располагают необходимое оборудование (рис. 4.
17).
Обработку скважины осуществляют в три этапа.
1) Заполняют скважину жидкостью: в эксплуатационную скважину
закачивают нефть (воду, если пластовое давление велико) до устойчивого
переливания через отвод из затрубного пространства, в нагнетательную
— воду.
2) При открытом затрубном пространстве закачивают расчетный объем
раствора кислоты до заполнения ею объема скважины от забоя до кровли
обрабатываемого пласта и полости спущенной колонны НКТ.
Вытесняемую при этом из затрубья жидкость (нефть или воду)
направляют в мерник, контролируя объем вытесненной жидкости. После
закачки расчетного количества кислоты задвижку на отводе из затрубья
закрывают.
3) Начинают вытеснять кислоту из скважины в пласт, для чего
насосный агрегат закачивает продавочную жидкость в колонну НКТ
до тех пор, пока весь объем кислоты не будет задавлен в пласт. В
качестве продавочной жидкости на эксплуатационных скважинах
применяют сырую дегазированную нефть, а на нагнетательных — воду.
Если обработку кислотой проводят на скважине в первый раз, давление,
развиваемое насосами при продавке, не рекомендуется развивать выше
8—10 МПа, при последующих обработках необходимо создавать высокое
давление, обеспечивая при этом проникновение кислоты по пласту на
максимальное расстояние от скважины.
4) После задавливания всего объема кислоты задвижку на устье
закрывают и ожидают, пока не произойдет реакция.
5) С помощью спущенной колонны промывают скважину, удаляя
продукты реакции кислоты. Затем скважина начинает эксплуатироваться.
Кислотную обработку под давлением применяют для неоднородных
пластов с изменяющейся проницаемостью. Кислотной обработке под
давлением также предшествуют гидродинамические исследования
(определение коэффициента продуктивности, измерение статического и
динамического уровней, забойного и пластового давлений и т.п.),
218
промывка скважины. При этом в скважину предварительно закачивают
высоковязкую эмульсию типа кислота в нефти, в результате чего раствор
кислоты проникает глубоко в пласт и охватывает малопроницаемые и
удаленные от забоя участки, что повышает эффективность обработки.
При обработке у скважины устанавливают агрегат подземного ремонта
и оборудование для проведения процесса: насосный агрегат,
цементировочный агрегат, несколько емкостей (рис. 4.18).
Кислотную обработку проводят следующим образом.
1) Спускают до забоя колонну НКТ и промывают скважину.
2) В затрубное пространство закачивают порядка 2 м
3
легкого
глинистого раствора плотностью 1,15—1,20 г/см
3
и 27 м
3
утяжеленного
раствора. Для каждой скважины значения этих объемов уточняются при
предварительных расчетах.
3) Закрыв кран на боковом отводе из затрубного пространства, при
максимальном расходе закачивают в колонну НКТ приготовленную
эмульсию типа кислота в нефти. Эмульсия в зависимости от
индивидуальных особенностей скважины может содержать до 70—80 %
соляной кислоты и стабилизировать термостойкими
эмульгаторами.
Эмульсии готовят следующим образом: насосом кислотного агрегата
прокачивают нефть из емкости в бункер, одновременно подавая малыми
порциями раствор кислоты из емкости. Поскольку раствор кислоты
имеет больший удельный вес, чем нефть, он попадает на прием насоса
вместе с нефтью и в процессе перекачивания хорошо с ней
перемешивается. После
Рис. 4.17.
Расположение
оборудования при
про-ведении
кислотной
обработки:
1-насосный агрегат;
2-емкость для
кислоты на агрегате;
3-емкость для
кислотына прицепе;
4-емкостьдля
кислоты; 5-емкость
для продавочной
жидкости; 6-устье
скважи-ны; 7-мерник
образования эмульсии включают насос и перекачивают эмульсию в
бункер, одновременно добавляя туда кислоту. Перекачивание эмульсии
из емкости в емкость повторяют несколько раз до тех пор, пока не будет
219
получена эмульсия требуемой вязкости, после чего она готова для
закачивания в скважину. Расход эмульсии при обработке одной скважины
составляет 50—90 м
3
.
4) Закачанную эмульсию продавливают водой в пласт и закрывают
скважину на время, необходимое для реакции (2—8 ч).
5) Открывают затрубное устройство и вытесняют глинистый раствор
водой, после чего пускают скважину в эксплуатацию.
Термокислотную обработку скважин проводят в тех случаях, когда
поры продуктивного пласта у скважины покрыты отложениями парафина,
смол и асфальтенов. При этом на забой скважины подают вещество
(обычно магний), которое вступает в реакцию с соляной кислотой,
сопровождающуюся выделением большого количества тепла. Тепло
нагревает раствор кислоты, который смывает отложения со стенок
скважины и взаимодействует с веществом, слагающим ее.
Одна из задач технологии термокислотной обработки скважины —
ускорение реакции кислоты с магнием. Скорость реакции обусловлена,
прежде всего, величиной поверхности контакта металлического магния с
кислотой. Для ее увеличения необходимо закладывать бруски магния в
контейнер таким образом, чтобы поверхность соприкосновения брусков
была минимальной, или же использовать стружку магния, гранулы.
Прогрев прифильтрованной части пласта, и активное воздействие
нагретой кислоты на породу может также осуществляться с
использованием гранулированного магния по следующим схемам.
1) Внутрипластовая термохимическая обработка — гранулы магния в
смеси с песком нагнетают в трещины пласта, после чего магний
растворяется кислотой. При этом происходит разогрев значительного
объема пласта, удаленного от скважины, а накопленное им тепло
постепенно отдается потоку жидкости, направленному к скважине,
который растворяет парафин.
2) Внутрискважинная термохимическая обработка — гранули-
рованный магний и кислоту вводят в затрубное пространство
напротив всей вскрытой толщины пласта. Реакция кислоты с магнием
протекает во время прокачки ее через слой магния, послечего она
поступает в пласт.
3) Термокислотная ванна — в заполненную фильтровую часть ствола
скважины намывают гранулированный магний для реакции с
кислотой.
Скважины обрабатывают в следующем порядке.
1)Заполняют скважину нефтью.
2)Внутрь колонны насосно-компрессорных труб на штангах опускают
реакционный наконечник, загруженный необходимым количеством
магния.
Обычно количество магния составляет 40 кг, при большой толщине
пласта до 100 кг. Магний загружают в виде прутков диаметром порядка
30 мм. Для повышения эффективности процесса применяют магний в виде
стружки или гранул, однако при этом необходимо использовать
специальные дозирующие устройства.
3) Закачивают первую порцию раствора соляной кислоты, не-
обходимую для первой — тепловой фазы обработки. При этом соляная
кислота нагревается за счет реакции с магнием. Расход жидкости в
первой фазе определяют исходя из количества выделяющегося тепла при
химической реакции.
220
Режим закачки должен обеспечивать температуру кислоты, про-
реагировавшей с магнием, 75 °С, при этом она должна быть достаточно
активной для реакции с породами пласта, поскольку после реакции ее
концентрация уменьшается. Так, при использовании 15 %-ного раствора
кислоты после реакции его с магнием и нагреве до 75 °С активность
раствора соответствует 12%-ной концентрации.
4) Без остановки закачки при максимальной подаче насосов
закачивают раствор кислоты для заключительной стадии обработки.
5) В скважину нагнетают продавочную жидкость и продавливают
кислоту из полости НКТ в пласт. После этого скважину выдерживают,
как при обычной кислотной обработке.
6) Прямым или обратным способом скважину промывают и пускают в
эксплуатацию.
Пенокислотную обработку проводят на скважинах, многократно
подвергавшихся кислотцой обработке, или на скважинах продуктивный
пласт которых неоднороден и состоит из пропластков с высокой и низкой
проницаемостью.
При этом в призабойную зону пласта вводят аэрированный раствор
поверхностно-активных веществ в соляной кислоте, который проникает в
пласт глубже, чем обычный раствор кислоты, поскольку скорость
реакции замедляют пены. Помимо этого, в призабойной зоне после
окончания реакции происходит более полная очистка каналов от
продуктов реакции породы с кислотой.
Последовательность выполнения операций при обработке скважин
следующая:
1) У устья скважины устанавливают и обвязывают наземное
оборудование — кислотный агрегат, компрессор, аэратор и др., а также
агрегат подземного ремонта.
2) Извлекают из скважины насосное оборудование.
3) Одновременно с этим раствор соляной кислоты обрабатывают
поверхностно-активным веществом.
4) В скважину закачивают нефть до уровня, соответствующего
статическому.
5) Закачивают аэрированный раствор кислоты с добавкой ПАВ в
скважину. Если давление на устье скважины меньше давления, которое
обеспечивает компрессор, то кислотный агрегат и компрессор
подключают к аэратору параллельно. Если же оно выше, то компрессор
подключают к приему кислотного агрегата.
Соотношение объема воздуха и жидкости (с ПАВ) обычно
поддерживают в пределах 15—25 к 1.
6) Кислотную пену продавливают в пласт продавочной жидкостью.
7) Скважину выдерживают под давлением на время, необходимое для
реакции.
8) Промывают скважину для удаления непрореагировавшей кислоты
и продуктов реакции. После этого извлекают оборудование,
использовавшееся при проведении обработки.
9) Осваивают скважину и пускают ее в работу.
При кислотной обработке следует выполнять следующие правила
техники безопасности.
Кислотную обработку скважин должна проводить подготовленная
бригада под руководством мастера или другого инженерно-технического
работника по плану, утвержденному главным инженером предприятия.
221
Слив кислот в емкости автоцистерны должен быть механизирован.
Для выливания кислоты из бутылей в мерник необходимо оборудовать
удобную площадку, позволяющую работать на ней двум человекам.
Переносят бутыли по трапам с перилами.
До закачки раствора кислоты в скважину нагнетательную линию
спрессовывают на полуторакратное ожидаемое рабочее давление. На
линии устанавливают обратный клапан.
Запрещается ремонтировать коммуникации во время закачки кислоты в
скважину. При необходимости ремонта следует прекратить закачку
кислоты, снизить давление до атмосферного, а коммуникации промыть
водой.
Рис.4.18. Схема обвязки наземного оборудования при кислотных обработках под
давлением:
1-кислотный агрегат; 2-вспомогательный насосный агрегат; 3, 6-емкость; 4,7,8-
стационарная емкость; 5,10-насос; 11-скважина
На месте работы с кислотой должен быть необходимый запас воды.
Запрещается закачивать кислоту при силе ветра более 12 м/с, при
тумане и в темное время суток.
После окончания работ по закачке кислоты в скважину оборудование и
коммуникации следует тщательно промыть водой.
4.11. Ловильные работы
Работам по капитальному ремонту скважины предшествуют
обследование и при необходимости ремонт устья скважины. Как правило,
все скважины оборудованы колонными головками, связывающими
обсадные колонны и герметизирующими пространство между ними.
222
При обследовании проверяют герметичность соединения пьедестала с
эксплуатационной колонной и осматривают внутреннюю поверхность
пьедестального патрубка. Если он изношен, поверхность сильно
корродирована, то его заменяют.
В колонных головках с клиновой подвеской эксплуатационной колонны
проверяют герметичность соединения колонны с катушкой и прочность
соединения с эксплуатационной колонной — не сорвалась ли она с
клиньев.
Обследование скважины
Перед капитальным ремонтом, а также в процессе его выполнения
между отдельными операциями скважину обследуют. По результатам
обследования: устанавливают место и характер повреждения
эксплуатационной колонны (смятие, слом, продольное разрушение);
определяют расположение внутрискважинного оборудования, песчаных и
цементных пробок или посторонних предметов в скважине; оценивают
состояние поверхности эксплуатационной колонны, наличие на ней
различного рода отложений, а также состояние фильтра скважины.
Скважины нужно обследовать перед любыми операциями подземного
ремонта, однако в наибольшем объеме его проводят перед ловильными
работами.
Обследование начинают со спуска на бурильных трубах шаблона —
металлического цилиндра со сквозным промывочным отверстием, нижняя
часть которого и часть боковой поверхности покрыты свинцом. Диаметр
шаблона выбирают в соответствии с диаметром эксплуатационной
колонны.
При медленном спуске шаблона следят за изменением показаний
индикатора веса и после остановки шаблона его извлекают из скважины,
по результатам осмотра его наружной поверхности составляют план
дальнейшего обследования.
Расположение посторонних предметов определяют с помощью печатей
— плоских и конусных.
При исследовании фонтанных и компрессорных скважин лебедку для
скважинных измерений следует устанавливать с наветренной стороны на
расстоянии не менее 25 м от устья скважины так, чтобы оператор,
управляющий лебедкой, видел устьевой фланец скважины с роликом или
лубрикатор. Спускать скважинные приборы при неисправном счетчике
запрещается. В случае выхода из строя счетчика во время спуска и
подъема прибора дальнейший подъем должен осуществляться ручным
приводом.
В процессе монтажа и демонтажа лубрикатора скважинный прибор
устанавливают на полностью закрытую буферную задвижку. Перед его
извлечением давление в лубрикаторе снижают до атмосферного через
запорное устройство, установленное на отводе. При подъеме прибора из
скважины лебедкой с ручным приводом следует включить храповое
устройство.
При спуске и подъеме скважинного прибора запрещается подходить к
кабелю или проволоке-канату и браться за него руками.
В процессе эксплуатации скважин, проведения различных работ по
текущему ремонту, воздействию на пласт и т. п. могут происходить
неполадки, приводящие к разрушению, прихвату и другим явлениям, в
223
результате чего часть внутрискважинного оборудования остается в
скважине и не может быть извлечена обычными методами.
Наиболее часто встречаются следующие виды аварий.
При эксплуатации скважин:
прихват одного или двух рядов НКТ в результате образования сальника
из продуктов коррозии труб или песчаной пробки;
полет одного или двух рядов НКТ;
прихват колонны НКТ со скважинным насосом и защитным
приспособлением в результате образования песчаной пробки;
полет НКТ со скважинным насосом и штангами;
обрыв колонны насосных штанг;
полет агрегата ЭЦН вместе с кабелем или без него;
обрыв кабеля.
При текущем ремонте:
обрыв каната во время чистки песчаной пробки пикой или желонкой;
обрыв колонны промывочных труб при промывке песчаной пробки;
обрыв каротажного кабеля при исследовании скважины;
падение в скважину предметов при спуско-подъемных работах.
Анализ перечисленных, наиболее часто встречающихся аварий
показывает, что при ремонте необходимо выполнять следующие
операции:
1) расхаживание, т. е. медленное перемещение внутрискважинного
оборудования при приложении к нему усилий, соизмеримых с
максимальными, обусловленными прочностью труб;
2) захват и освобождение с помощью инструмента колонны штанг
или труб, находящейся в скважине. Причем зона, за которую проводится
захват, может иметь резьбу (отвинченная муфта), не иметь ее
(разрушение произошло по телу трубы или штанги), или быть
значительно деформированной.
3) отделение верхней части колонны (отвинчивание или отрезка) от
нижней;
4) обработку верхнего деформированного торца упавшей части
колонны для возможности проведения дальнейших работ по ее
извлечению;
5) определение состояния и характера разрушения верхнего торца
упавшей части колонны;
6) захват инструментом отдельных мелких предметов или канатов,
кабелей и т. д.
При ловильных работах используют: для подъема и спуска труб и
штанг — агрегаты для текущего и капитального ремонтов скважин,
гидравлические домкраты; для промывки скважины — промывочные
агрегаты; для захвата внутрискважинного оборудования — метчики,
труболовки, колокола и т. п.
Инструмент и приспособления для выполнения этих основных
операций были описаны в предыдущей главе.
Рассмотрим технологии проведения наиболее часто встречающихся
ловильных работ.
Извлечение, из скважины колонны НКТ, прихваченных песком
Характерной особенностью этих работ является то, что в начале их
выполнения верхний конец колонны труб находится у устья скважины.
224
Прихват колонны труб может произойти в результате эксплуатации
скважины при совместном поступлении из пласта песка и жидкости,
нарушении циркуляции при гидропескоструйной перфорации или
гидравлическом, разрыве пласта.
При извлечении колонны натяжной и обрывом верхний конец колонны
труб при помощи талевой системы или домкратов тянут до тех пор, пока
колонна не оборвется. Оторвавшуюся
часть колонны поднимают из
скважины, после чего в нее на бурильных трубах спускают ловильный
инструмент и захватывают верхний конец оставшихся в скважине труб.
Далее колонну тянут вверх до обрыва находящейся в скважине
извлекаемой: колонны НКТ. После этого операции повторяют до тех пор,
пока колонна НКТ не будет извлечена из скважины
полностью. Прочность
бурильной колонны и ловильного инструмента должна быть при этом
больше прочности колонны извлекаемых труб. Описанный метод
извлечения нельзя применять: в сильно искривленных и наклонно-
направленных скважинах, где значительная часть растягивающего усилия
идет на преодоление сил трения;
при обрыве труб большого диаметра на большой глубине, так как
эффективность данного метода
низкая из-за того, что извлечение колонны
будет происходить небольшими частями.
Натяжку колонны для обрывов, особенно на большой глубине, лучше
всего проводить гидравлическими домкратами, поскольку для этого
необходимо иметь вышку большой грузоподъемности, а в момент обрыва
труб в результате упругости грузоподъемной системы происходит
подскакивание талевого блока и взаимодействие каната с
блоками может
быть нарушено.
Использование описанного метода приводит, как правило, к полному
выходу из строя извлекаемых труб, и его следует использовать только
тогда, когда все остальные методы не дали положительного результата.
При извлечении колонны отвинчиванием, варьируя величиной
растягивающей нагрузки и крутящего момента, можно отвинчивать трубы
в заданном интервале глубины. Для этого
в скважину спускают
бурильные трубы и ловильный инструмент с левыми резьбами. После
спуска ловильного инструмента захватывают верхний конец труб. Далее с
помощью ротора вращают бурильные трубы против часовой стрелки на
10—20 оборотов, после чего расхаживают колонну, создавая
максимально допустимую нагрузку. Если обрыва ловимых труб не
происходит, то опять чередуют вращение труб
с расхаживанием, пытаясь
оборвать частично развинченные соединения.
При вращении необходимо контролировать величину крутящего
момента, так как для резьбовых соединений, подвергнутых коррозии, его
величина может превысить допустимую для тела труб.
Если раскрепить резьбовые соединения извлекаемой колонны не
удается после 5—б циклов растяжения и вращения, то целесообразно
использовать инструмент — раскрепитель резьбы. Он
не имеет резьбы и
передает крутящий момент к извлекаемой колонне посредством трения.
Раскрепитель опускают на бурильных трубах и, создав на него осевую
нагрузку, вращают в течение одного часа. При вращении инструмента
происходят колебания колонны и некоторые резьбовые соединения
ослабляются. После этого спускают ловильный инструмент и
отвинчивают часть ловильных труб.
225
В тех случаях, когда отвинчивание невозможно, аварийную колонну
разрушают на заданной глубине специальными кумулятивными
торпедами, обеспечивающими в результате взрыва кольцевой надрез
трубы, отрезают их при помощи гидропескоструйного перфоратора или
специального режущего инструмента.
Рис.4.19. Схема про-
мывки при освобож-
дении прихваченных
труб
Извлечение из скважины труб многорядного
подъемника
В процессе эксплуатации скважины
компрессорным способом в скважину могут быть
спущены два ряда труб при этом могут
возникнуть следующие варианты прихвата:
прихват только первого или только второго ряда,
прихват обоих рядов.
В случае прихвата первого ряда труб
необходимо убедиться в том, что второй ряд
свободен, для чего дать ему натяжку. После этого
в скважину закачивают воду и второй ряд труб
извлекают. Далее приступают к извлечению
первого ряда труб по описанным ранее
технологиям.
Извлечение упавших труб
Технология извлечения в значительной степени
определяется состоянием колонны, зависящим от
высоты падения, кривизны ствола скважины,
характеристик жидкости, заполняющей ее.
При падении с большой высоты в пустую
скважину нижние трубы от удара о забой
сминаются и их ось искривляется в виде спирали,
возможно также образование лент в результате
разрушения труб вдоль образующей. Верхняя
часть колонны обычно бывает
недеформированной.
Трубы малых диаметров могут установиться в
эксплуатационной колонне в несколько рядов.
Технология извлечения упавших труб
отличается от приведенной выше тем, что на
первом этапе определяют глубину нахождения
верхнего конца колонны и его состояние.
Нарушения конца труб бывают следующие:
разрыв по поперечному сечению трубы с
сохранением правильной формы; разрыв со
смятием внутрь или наружу. Определяют форму
разрушенного сечения трубы с помощью печати.
Помимо печати могут быть использованы
специальные спускаемые в скважину глубинные
фотоаппараты и телекамеры. Их применение
резко
ускоряет время исследований и повышает их точность.
Печать опускают на колонне бурильных труб, устанавливают на торце
226