Промывка скважины. Осложнения возникающие при промывке скважины

Негосударственное образовательное учреждение профессионального образования

Уфимский учебный комбинат «Башнефтехим»

Янаульский филиал

 

 

Курсовая работа

Дициплина: Техническое руководство ведения     

                горных работ при добыче нефти и 

                 газа, освоения, строительстве,

                подземном и капитальном ремонте

                  скважин на нефть и газ.

 

               

тема: группа 197 Промывка скважины.

                        Осложнения возникающие

                        при промывке скважины.

 

 

Выполнил:                                                                                 Морозов Д.С.

Проверил:                                                                                  Шакрисламов А.Г.

 

 

г. Янаул   2014г.

Содержание

 

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………...   3

.1 Промывка скважины ……………………………………………………….  5

.2 Борьба с образованием песчаных пробобок………………………………  5

.3 Ликвидация песчаных пробок……………………………………………..   8

.4 Виды промывки скважины………………………………………………...   10

.5 Осложнения возникающие  при промывке скважин……………………...  13

.6 Заключение…………………………………………………………………   16

.7 Литература………………………………………………………………….   17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

В процессе эксплуатации нефтяных скважин в стволе образуются песчаные пробки, которые в ряде случаев доходят до интервалов перфорации эксплуатационной колонны и приводят к снижению дебита, а в ряде случаев к полному прекращению поступления жидкости из пласта. Особенно интенсивно процесс образования песчаных пробок происходит на месторождениях нефти, продуктивные горизонты которых представлены слабосцементированными песчаниками и глино-песчанистыми горными породами. Необходимость промывки песчаных пробок создает проблемы технического характера, связанные с необходимостью проведения монтажно-демонтажных работ, а также с необходимостью применения специального оборудования для промывки ствола скважины. Кроме этого, процесс образования пробок и последующие работы по их ликвидации приводят к снижению добычи нефти и снижают экономическую эффективность добычи нефти скважинными штанговыми насосами. Один из способов очистки обсаженного ствола скважины от песчаных пробок - с помощью беструбных гидробуров. Этой теме и посвящена данная работа, состоящая из теоретической и практической (расчетной части).

Промывка скважин – одна из самых ответственных операций выполняемых при бурении и ремонте скважин. Первоначально назначение промывки ограничивалось очисткой забоя от частичек выбуренной породы и их выносом из скважины, а так же охлаждением долота.

Однако по мере развития бурового дела функции бурового раствора расширились. Теперь сюда входят :

- вынос частиц выбуренной  породы из скважины; 

- передача энергии турбобуру  или винтовому двигателю;

- предупреждение поступления  в скважину нефти, газа и воды;

- удержание частичек разбуренной  породы во взвешенном состоянии  при прекращении циркуляции;

- охлаждение и смазывание  трущихся деталей долота;

- уменьшение трения бурильных  труб о стенки скважины;

- предотвращение обвалов  пород от стенок скважины;

- уменьшение проницаемости  стенок скважины, благодаря коркообразованию.

При бурении вращательным способом в скважине постоянно циркулирует поток жидкости, которая ранее рассматривалась только как средство для удаления продуктов разрушения (шлама). В настоящее время она воспринимается, как один из главных факторов обеспечивающих эффективность всего процесса бурения.

Буровой раствор, кроме удаления шлама, должен выполнять другие, в равной степени важные функции, направленные на эффективное, экономичное и безопасное выполнение и завершение процесса бурения. По этой причине, состав буровых растворов и оценка его свойств, становился темой большого объема научно-практических исследований и анализа.

В настоящее время в мировой практике наблюдается тенденция роста глубин бурения скважин, а как следствие, и увеличение опасности возникновения при этом различных осложнений. Кроме того, постоянно ужесточаются требования более полной и эффективной эксплуатации продуктивных пород. В этой связи буровой раствор должен иметь состав и свойства, которые обеспечивали бы возможность борьбы с большинством из возможных осложнений и не оказывали негативного воздействия на коллекторские свойства продуктивных горизонтов

Кроме этого, процесс образования пробок и последующие работы по их ликвидации приводят к снижению добычи нефти и снижают экономическую эффективность добычи нефти скважинными штанговыми насосами. Этой теме и посвящена данная работа

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.1 Промывка  скважин

 

- циркуляция (непрерывная  или периодическая) промывочного  агента (газа, пены, воды, бурового раствора) при бурении с целью очистки  забоя от выбуренной породы (шлама) и транспортирования её на  поверхность или к шламосборникам, передачи энергии забойным двигателям, охлаждения и смазки породоразрушающего  инструмента. При роторном бурении  в мягких и средних породах  за счёт действия промывочного  агента (при скорости истечения  жидкости 200-250 м/с) достигается также  гидромониторное разрушение пород  на забое.

 
При разработке пластов, сложенных рыхлыми породами в призабойной зоне разрушается скелет пласта. В этом случае жидкость и газ во время движения по пласту увлекают в скважину значительное количество песка. Если скорость недостаточна для подъема песчинок, то они осаждаются на забое, образуя пробку, прекращая доступ флюида из пласта. Поэтому для возобновления нормальной эксплуатации скважины необходимо очистить забой от песка.

.2 Борьба с образованием  песчаных пробобок

Борьба с образованием песчаных пробок - одна из старейших проблем нефтяной промышленности.

 Пробкообразование в скважинах в основном происходит при осуществлении теплового воздействия на залежь.

Песок (частицы породы) выносится из пласта в ствол скважины в результате разрушения пород, обычно рыхлых, слабо-сцементированных, под воздействием фильтрационного напора при определенной скорости фильтрации или градиенте давления. Вынос песка из пласта приводит к нарушению устойчивости пород в призабойной зоне, к обвалу пород и, как следствие, к деформациям (смятиям) эксплуатационных колонн и нередко к выходу из строя скважин. Песок, поступающий в скважину, осаждаясь на забое, образует пробку, которая существенно снижает текущий дебит скважины. Удаление пробки с забоя требует трудоемких ремонтных работ и связано с неизбежными потерями добычи нефти. Песок, выносимый из пласта, приводит также к усиленному износу эксплуатационного оборудования.

Существующие методы борьбы с пробкообразованием можно разделить на три группы:

1. предотвращение поступления песка в скважину;

2. вынос песка с забоя  на поверхность и приспособление  оборудования к работе в пескопроявляющих  скважинах;

3. ликвидация песчаных  пробок.

Избежать разрушения пород можно уменьшением дебита до определенного допускаемого уровня, при этом уменьшается скорость фильтрации, депрессии давления и, как следствие, напряжения в породе. Однако в условиях слабосцементированных пород эксплуатация скважин при таких режимах нередко оказывается экономически нерентабельной. Поэтому в основном применяют различные забойные фильтры или осуществляют крепление пород в призабойной зоне.

Большинство исследователей объясняют вынос песка в скважину действием сил трения и образующимся при этом градиентом давления при фильтрации жидкости в скважину. При высоких градиентах давления и недостаточной прочности цементирующего материала зерна песчаника отделяются от основного массива и выносятся в скважину.

При разработке продуктивных пластов, сложенных рыхлыми песчаниками, в ПЗП может образовываться зона подвижного песка. В этом случае в первые месяцы эксплуатации скважины наблюдается интенсивное неконтролируемое пескопроявление, связанное с вымыванием песка и образованием каверны у кровли пласта, либо у неразрушенного пропластка при неоднородном пласте.

На образование и характер пластической области влияют многие факторы:

  перераспределение около горной выработки ранее существовавших напряжений, вызванное бурением;

   действие бурового раствора на цементирующий материал, скрепляющий зерна песка;

   ударные нагрузки на призабойную зону при кумулятивной перфорации     и т. д.

При выносе песка в обсадной или лифтовой колоннах скважины могут образоваться песчаные пробки, которые ограничивают ее производительность. Для восстановления дебитов пробки удаляют, используя обычно желонки или осуществляя промывку через колонну сифонных труб, спускаемую внутрь лифтовой колонны. В тех случаях, когда пробки образуются очень часто, может оказаться более выгодным для поддержания постоянной добычи установить на забое средства задержания песка. Это является основным при решении вопроса - нужно ли предупреждать разрушение призабойной зоны.

В некоторых случаях успешно проводили добычу с одновременным выносом песка. Однако такой подход может оказаться опасным, так как он создает возможность нарушения обсадной колонны и потери скважины.

Применяемые методы, направленные на предотвращение выноса песка в скважину делят на три группы:

- механические методы, предполагающие создание искусственных перемычек, предотвращающих доступ песка в скважину;

- химические методы, основанные на закачке в пласт веществ, впоследствии твердеющих и цементирующих песок;

- комбинированные методы, предполагающие использование механических фильтров и химическое закрепление зерен песка.

К технологическим методам предотвращения пескопроявлений в скважинах относится прежде всего, регулирование отборов флюидов из скважины. При этом определенное значение имеет вязкость флюида в пластовых условиях. Чем выше вязкость флюида, тем меньший градиент давления может быть критическим, то есть таковым, при котором начинается вынос песка. На практике осуществить такое регулирование отборов, чтобы совершенно предотвратить вынос песка из призабойной зоны в ствол скважину, невозможно. Спустя некоторое время песок будет накапливаться в стволе, образуя песчаную пробку.

При образовании песчаных пробок на забое скважин дебит скважин снижается или скважина полностью прекращает подачу продукции.

Для удаления песчаной пробки применяется прямая или обратная промывка скважин. При этом в качестве промывочных жидкостей используются следующие растворы: водометанольный, двухфазные пены, конденсат и т. д. Основными недостатками технологии промывки песчаных пробок с данными растворами являются:

   большие гидравлические потери, в связи с чем при проведении работ наблюдаются высокие устьевые давления (до 100-130 кгс/см2), что приводит к разрушению структуры пенных растворов, из-за их недостаточной стабильности;

 низкая скорость восходящего потока, не всегда обеспечивающего полный вынос песка из скважины и т.д.

Для предотвращения выноса песка из призабойной устанавливаются противопесочные фильтры.

Намывные гравийные фильтры в открытом стволе устанавливаются там, где прочность призабойной зоны позволяет расширить ствол скважины. Эти фильтры обладают более низкими фильтрационными сопротивлениями и, как следствие, более высокой продуктивностью по сравнению с внутриколонными гравийными фильтрами или укреплением призабойной зоны химическими реагентами.

При одновременной эксплуатации нескольких пластов, среди которых только некоторые нуждаются в оборудовании гравийными фильтрами, наиболее предпочтительными являются гравийные фильтры, изготовленные на поверхности. Здесь можно чередовать обычные фильтры с гравийными.

Щелевидные фильтры дороги и не всегда надежны, поэтому применяют и другие способы оборудования забоя для предотвращения поступления песка в скважину. Например, забой скважины оборудуют иногда металлокерамическими, песчано-пластмассовыми или гравийными фильтрами. Последние создают путем заполнения гравием кольцевого пространства между трубным фильтром и стенками скважины. Считают, что для образования надежного песчаного «моста» достаточен слой гравия толщиной в 5-6 диаметров его зерен. Размер зерен и гравия также определяют по диаметру зерен 10%-ной фракции кривой механического состава пластового песка d10.

Этот перечень может несколько изменяться в связи с разнообразием устройств и способов, применяемых для создания гравийных фильтров, а также различиями в техническом оснащении буровых установок.

.3 Ликвидация песчаных пробок

Песчаные пробки периодически промывают жидкостью или чистят гидробуром.

В качестве промывочной жидкости применяют нефть, воду (обработанную ПАВ), глинистый раствор, аэрированную жидкость, пену, плотность которых соответствует пластовому давлению. Промывка основана на использовании энергии струи закачиваемой жидкости для разрушения песчаной пробки и выноса песчинок на поверхность. Возможны прямая, обратная, комбинированная и непрерывная промывки.

При прямой промывке жидкость закачивают в НКТ, вынос песка происходит по затрубному пространству. При обратной промывке создают поток в обратном направлении. Струя, выходящая из НКТ, лучше размывает пробку. Для улучшения разрыхления пробки на конец НКТ навинчивают различные наконечники (кососрезанную трубу, насадку, фрезу и др.). Однако при прямой промывке скорость восходящего потока меньше, чем при обратной промывке. Поэтому при комбинированной промывке размыв осуществляют путем закачки в НКТ, а для выноса песка периодически переходят на обратную промывку. Промывочное устройство, которое устанавливают выше башмака НКТ, позволяет закачивать жидкость в затрубное пространство, размывать через башмак НКТ и осуществлять подъем по НКТ. При промывке трубы подвешивают на вертлюге подъемника, а жидкость поступает по промывочному шлангу. Для обратной промывки устье скважины герметизируют промывочной головкой (сальником). При непрерывной прямой промывке применяют промывочную головку, которая позволяет наращивать трубы почти без прекращения прокачки жидкости.