Борьба с отложениями в скважине

Отложения в скважине – угроза, которая может влиять на производительность скважины и даже остановить ее работу. К отложениям в скважинах прежде всего относят:

1. Солевые отложения

2. Песок

3. Цемент

4. Повреждения от бурового раствора

Все эти отложения при попадании в скважину оказывают блокирующий эффект и препятствуют подъему флюида к устью. При засорении отложениями в скважине происходит:

1. Повышение шероховатости поверхности

2. Уменьшение площади сечения потока

3. Ограничение доступа в забойную зону

4. Загрязнение гравийных фильтров

5. Повреждение продуктивного пласта

Некоторые проблемы, которые способны породить солеобразование, вселяют страх в сердца инженеров. Солеобразования представляют собой отложения, закупоривающие перфорационные каналы, обсадные и эксплуатационные колонны НКТ, клапаны, насосы, а также внутреннюю поверхность скважинного оборудования, засоряя, таким образом, скважину и препятствуя потоку жидкости. Подобно накипи на поверхности домашних чайников, данные солеотложения образуются во всех местах течения воды от насосного оборудования до оборудования, находящегося на поверхности.

Большинство обнаруживаемых в нефтяных месторождениях солевых образований формируются либо путем прямого осаждения из той воды, что обычно находится в пустотах пород, либо как результат пересыщения потоков пластовых вод солевыми компонентами, возникающего при контакте двух несовместимых вод на забое скважин. Вероятность образования солеотложений существует независимо от того, используется ли пластовая вода нефтегазовых скважин или же закачиваемая нагнетаемая вода.

Возможно наиболее частое применение ГНКТ – это удаление осадков и частиц из ствола скважины. Один из таких методов – промывка песка – эффективно применяется в вертикальных, горизонтальных и наклонных скважинах. Преимущества:

1. Обеспечивает постоянную циркуляцию и контроль

2. Удаляет разнообразные виды осадков и твердых частиц;

3.Использует специальные инструменты, увеличивающие

эффективность промывки

4.Позволяет применять жидкости, учитывающие условия пласта, ствола,

рабочей колонны, а также особенности частиц

5. Позволяет комбинировать методы промывки, стимулирования и

азотного лифта.

Технологии, применяемые для борьбы с растворимыми и нерастворимыми отложениями

Инструмент JetBlaster

Скважинный инструмент JetBlaster включает соединения для гибких НКТ, обратные клапаны и разъединительные приспособления, циркуляционную установку двойного действия и фильтр, который предотвращает засорение струйных сопел посторонними частицами, содержащимися в жидкости для струйной обработки. Инструмент обеспечивает преобразование гидравлической мощности во вращение с постоянной частотой вертлюга при подаче вязкой режущей жидкости для удаления отложений с внутренней поверхности стенок труб. Силы реакции от двух эксцентриситетных струйных сопел обеспечивают момент около 5 футо-фунтов силы для вращения головки вертлюга с частотой не выше 200 об/мин. Струйная головка состоит из соплодержателя и кольцевой насадки.

При использовании методов JetBlasting и ScaleBlastingсоплодержатель монтируется с двумя противостоящими тангенциальными форсунками. Экцентриситетные струйные сопла обеспечивают подачу в ствол скважины максимальной гидродинамической энергии. Кольцевая насадка позволяет подавать на инструмент нагрузку, чтобы он продвигался только после очистки всего минимального диаметра отверстия.

Особенности системы:

1. Возможность удаления как растворимых (СaCO3), так и инертных (BaSO4) отложений в НКТ и в обсадной колонне

2. Универсальность: может использоваться для повышения эффективности ОПЗ, промывки забоя, щелевых хвостовиков, и перфорационных отверстий

3. Устойчива к абразивным и коррозийным жидкостям

4. Вращающаяся форсуночная головка имеет сфокусированные сопла и способна работать при давлениях до 210 атм

5. Эффективнее фрезеровальных и разбуривающих компоновок

Метод ScaleBlasting

Удаление твердых отложений. Для удаления твердых отложений типа сульфатов железа, стронция и бария недостаточно неабразивного струйного воздействия и химических обработок. Регулируемое эрозионное воздействие

Абразива “серебряный бисер” хорошо себя проявило при удалении отложений любого типа из труб, включая наиболее трудноудалимые отложения сульфата бария, со скоростями до 100 футов/ч(30 м/ч) и более. Метод ScaleBlasting наиболее эффективен, когда обнаруженные в скважине отложения являются нерастворимыми, неизвестного состава или переменной твердости. Система также обеспечивает безопасный метод удаления отложений из скважинного оборудования для заканчивания скважины. Скорость проходки регулируется посредством кольцевой насадки, которая обеспечивает очистку всего диаметра при минимальном повреждении стальной поверхности.

Особенности системы:

1. Селективная гидромониторная обработка сетчатых фильтров водой/растворителями по всей длине интервала

2. Высокоэффективный струйный эффект, совместно с химическим растворением и/или абразивной прочисткой поверхностей

3. Закачка различных жидкостей стадиями длямаксимального эффекта прочистки

4. Надежный и безопасный метод прочистки сетчатых фильтров и восстановление продуктивности за один спуск

УДАЛЕНИЕ ПЕСЧАНЫХ

И ПАРАФИНОВЫХ ПРОБОК

В процессе эксплуатации скважин фонтанным и газлифтным способами, а также при применении установок электропогружных насосов в определенном интервале глубин происходит отложение парафина, провоцирующее осаждение песка (если он есть), с последующим образованием пробок. Помимо традиционных методов их удаления – скребками, спускаемыми на проволоке, "летающими" скребками и другими инструментами – достаточно эффективно может быть использовано оборудование с КГТ, которое позволяет проводить операции по удалению пробки без прекращения эксплуатации скважины.

Спуск КГТ осуществляют до верхней предполагаемой границы интервала образования пробки (если он известен) с максимально возможной скоростью, при подходе к пробке скорость снижают до минимума и дальнейший спуск продолжают при этих значениях. При удалении пробок в лифтовой колонне показания индикатора нагрузки уменьшают более плавно, чем при промывке забоя от песка. Поэтому верхнюю границу пробки надо определять очень внимательно, в противном случае может произойти прихват колонны гибких труб.

УДАЛЕНИЕ ГИДРАТНЫХ ПРОБОК

И РАСТЕПЛЕНИЕ СКВАЖИН

В процессе подъема пластовой жидкости по колонне лифтовых труб гидростатическое давление уменьшается по мере ее перемещения вверх. Если величина этого давления становится ниже давления насыщения, из пластовой жидкости выделяется попутный газ. Часть его растворяется в пластовой воде, неизбежном компоненте пластовой жидкости. При температурах и давлениях, соответствующих равновесному состоянию смеси, и ниже этих значений происходит реакция

СН₄ + 6Н₂О ® СН₄×6Н₂О,

образуются кристаллогидраты углеводородов и появляется кристаллическое вещество.

Метан, этан, пропан и бутан образуют кристаллогидра­- ты при отрицательных температурах, а при повышенном давлении и поло­жительных температурах их возникновению способст­вует наличие легких углеводородов и обводненность скважин.

Кристаллогидраты осаждаются на стенках колонны лифтовых труб и в затрубном пространстве. Прекращение эксплуатации скважины способствует интенсивному образованию кристаллогидратов. Этому процессу способствует и понижение температуры пластовой жидкости в полости скважины. Наиболее интенсивно гидраты осаждаются на стенках труб в интервале 100 – 900 м при любых способах эксплуатации скважин – фонтанном, с помощью электроцентробежных насосов и штанговых скважинных установок.

Отложения гидратов возможны на различных участках – в по­ло­сти лифтовых труб, кольцевом пространстве, а также и тут, и там.

Для удаления гидратных пробок существует ряд методов, наиболее эффективным из которых является промывка скважины горячим соляным раствором (при t = 70 – 80 °C). При использовании установок с КГТ гидраты удаляют в результате подачи технологической жидкости во внутреннюю полость НКТ, если эксплуатацию скважины проводят фонтанным способом, или с помощью электроцентробежных насосов. Если скважина оборудована штанговой скважинной насосной установкой, то технология удаления гидратной пробки резко усложняется. В этом случае КГТ спускают в кольцевое пространство между колонной НКТ и эксплуатационной.

Для ликвидации гидратных пробок и растепления скважин в составе комплекса поверхностного оборудования должна быть установка (подогреватель) для нагрева технологической жидкости. Это может быть или нагреватель проточного типа, как в установках фирм "Dreco", или емкость с необходимым запасом жидкости, предварительно нагреваемой от внешнего источника тепла

Наибольшие затраты времени и энергетических ресурсов требуются при проведении работ по растеплению скважины. В данном случае имеет место образование массива гидратов и льда как в колонне лифтовых труб, так и в кольцевом пространстве эксплуатационной колонны.

Порядок работ остается тем же, что и при удалении песчаных пробок, однако темп их выполнения снижается, поскольку ликвидация гидратной или парафиногидратной проб­ки является более энергоемким процессом. Технологическая жидкость после взаимодействия с отложениями гидратов уменьшает температуру и поднимается вверх по кольцевому пространству между КГТ и НКТ.

В процессе удаления следует контролировать температуру технологической жидкости на входе и выходе КГТ, а также у устья скважины. Слишком низкая температура восходящего потока свидетельствует о наличии гидратов в кольцевом пространстве, что чревато повторным образованием пробки в колонне лифтовых труб, потерей циркуляции и последующим прихватом колонны гибких труб.

После спуска КГТ до уровня, где гидраты отсутствуют, вы­полняется интенсивная промывка НКТ технологической жид­костью с целью гарантированного удаления гидратов из кольцевого пространства.

Ловильные работы

ГНКТ может проводить ловильные работы в вертикальных, горизонтальных и наклонно-направленных скважинах. Преимущества:

1. Циркуляция различных жидкостей, включая азот и кислоту, под высоким давлением для промывки или растворения песка, бурраствора, накипи и других твердых частиц поверх улетевшего инструмента;

2. Большие крутящие моменты для доставания инструмента из вертикальных или направленных скважин, что слишком тяжело для станка КРС

3. Одновременная циркуляция и работа по извлечению инструмента

4. Извлечение инструмента под давлением в действующей скважине без необходимости глушить скважину.

На первом этапе проведения ловильных работ целесообразно попытаться выполнить их с помощью комплекта инструментов, спускаемых на тросе. Если это сделать не удается, то используют установки с КГТ. Эффект от применения последних заключается прежде всего в развитии большего тягового усилия, чем инструментом, спускаемым с помощью канатной техники. Кроме того, возможность обеспечения циркуляции жидкости облегчает осуществление ловильных операций. И, наконец, если и в этом случае выполнить работы не удается, применяют традиционные технологии с использованием агрегатов подземного (капитального) ремонта скважин.

К недостаткам технологии с использованием КГТ по сравнению с технологией, реализуемой агрегатами капитального ремонта скважин, относятся невозможность вращения колонны, а также меньшие развиваемые усилия, чем традиционными конструкциями. Так, при использовании КГТ диаметром 44 мм с толщиной стенки 3,2 мм предельное усилие составляет лишь около 170 кН.

Использование КГТ требует применения специальных инструментов, спроектированных с учетом перечисленных особенностей работы с колонной. В настоящее время достаточно широко используют следующие инструменты.

Соединитель. Он необходим для крепления инструмента к колонне гибких труб. Необходимость применения специального соединителя обусловлена невозможностью нарезки на гибких трубах резьбы для передачи усилий. Поэтому использовать резьбовые соединения, подобные применяемым при работе с НКТ, нельзя. В основном используют клиновые конструкции.

Обратный клапан. Он нужен для исключения противотока жидкости из полости скважины в КГТ. Особенностью конструкции обратного клапана является то, что он должен обеспечивать пропуск шаров, приводящих в действие гидравлические устройства, например, разъединитель.

Ловильный инструмент. Спускаемый на КГТ инструмент имеет конструкцию, схожую с известными, и включает ту же номенклатуру: фрезеры, крюки, овершоты, захваты и т.п.

Овершот требуется для захвата извлекаемых предметов за наружную поверхность. К этому же классу инструментов относятся спиры, обеспечивающие захват за внутреннюю поверхность. Оба типа инструментов должны иметь гидравлический привод, нужный для освобождения предмета в том случае, если его извлечение на КГТ невозможно.

Гидравлический разъединитель. Это устройство обеспечивает отделение спущенного инструмента от КГТ. В настоящее время существуют разъединители, не подверженные влиянию ударных нагрузок, имеющих место при выполнении ловильных работ. Основной конструктивный принцип подобных устройств – наличие срезных шпилек.

Конструкции разъединителей позволяют устанавливать их и выше, и ниже забойных двигателей. В последнем случае они размещаются между двигателем и овершотом. Срабатывание разъединителя происходит при срезании шпилек нормированным усилием, направленным вверх.

Гидравлический ясс. Поскольку использование механических яссов при работе с колонной гибких труб практически невозможно, применяют конструкции, основанные только на гидравлическом принципе действия.

Ускоритель. Это устройство используют совместно с гидравлическим яссом, с его помощью увеличивают усилия, создаваемые при ударе.

Забойный двигатель. Необходимость вращения инструмента при выполнении ловильных работ встречается достаточно часто. Без него нельзя обойтись во время работ в скважинах диаметром более 150 мм. Поскольку для проведения рассматриваемых операций не требуется наличия высокого крутящего момента, как, например, при бурении, то становится возможным применять винтовые двигателиуменьшенной длины.

Шарнирные отклонители и кривые переводники. Если в скважине извлекаемые предметы малых размеров располагаются не на ее оси, то данные устройства обеспечивают возможность их захвата независимо от места расположения на забое.

Гидравлические центраторы. Инструмент обеспечивает рас­положение и самого себя, и соединенных с ним устройств по оси скважины.

Разнообразие условий выполнения ловильных работ предопределяет и соответствующие им компоновки инструментов, спускаемых на КГТ. В то же время можно говорить и о типовой компоновке, которая включает в себя следующие инструменты (описание дано сверху вниз): соединитель с ловильной шейкой, обратный клапан, ускоритель, тяжелый низ, ясс, гидравлический разъединитель, гидравлический двигатель, кривой переводник, центратор и ловильный инструмент. В качестве последнего могут использоваться овершот, кольцевой фрезер, крюк и т.п. Основным фактором, ограничива­ю­щим номенклатуру применяемых инструментов, является дли­на лубрикатора, монтируемого на устье скважины и обеспечивающего их спуск в скважину. Поэтому или ускоритель, или утяжелитель, имеющие значительные осевые габариты, могут исключаться из указанной компоновки.

Указанное ограничение обусловливает и конструктивные осо­бенности агрегатов, работающих с КГТ и применяемых для ловильных работ. Одно из основных требований к ним – высокое расположение транспортера над устьевой арматурой и возможность размещения между ними лубрикатора, максимальная длина которого составляет 12 м. Конструкция применяемого лубрикатора для описываемых операций аналогична конструкциям, используемым в канатной технике. Основное отличие ее заключается в том, что в верхней части лубрикатора вместо уплотнителя проволоки или каната располагают устьевой герметизатор гибкой трубы (рис. 5.17).

При проведении ловильных работ сначала тщательно контролируют состояние всех элементов компоновки и герметичность соединений. Такие устройства, как гидравлически освобождающиеся овершоты и двигатели, должны быть испытаны, а также получены фактические значения давлений и расходов, при которых они срабатывают.

5. В процессе проведения ловильных работ необходимо следить за состоянием участков колонны труб, которые многократно деформируются при прохождении направляющей и намотке на барабан. В зависимости от состояния КГТ и степени ее усталости через 20 – 50 попыток захвата следует поднять колонну, отрезать 25 – 30 м трубы и только после этого продолжать работу. Подобная операция позволяет переместить участок труб, ослабленных при выполнении ловильных операций.

6. 5.12. ЭКСПЛУАТАЦИЯ СКВАЖИН

Как уже было описано ранее колонны гибких труб могут быть использованы в качестве обсадных и эксплуатационных колонн, хвостовиков, забойных щелевых фильтров, рабочих колонн для намыва гравийного фильтра, а также выкидных линий и трубопроводов. Постоянную эксплуатацию газовых скважин по стационарно установленной КГТ осуществляют для обеспечения высокой скорости восходящего потока и выноса жидкости из скважины.

Аналогичная задача может быть решена и при эксплуатации нефтяных скважин с достаточно большим газовым фактором. При работе с лифтовыми колоннами относительно больших диаметров (60,3 и 73 мм) эффект от наличия газовых пузырьков, поднимающихся вверх, незначителен. При уменьшении диаметра колонны до 33 и 38 мм эффективность природного газлифта резко возрастает и скважина может перейти в режим фонтанирования. Опыт такого перевода отдельных скважин на месторождении Прадхо-Бей показал, что после спуска в них КГТ диаметром 50,8 мм на глубину от 1520 до 2290 мм, пуска в эксплуатацию с использованием газлифта и достижения стационарных показателей стало возможным работать в фонтанирующем режиме [24].

Большинство КГТ спускают в скважину без пакера, однако в настоящее время разработано два варианта схем, позволя­ющих работать с пакером. Первая предусматривает оснащение нижнего конца посадочным ниппелем, который должен взаимодействовать с ответной деталью, установленной на пакере, предварительно размещенном в скважине. Имеется опыт спуска подобного устройства на ранее установленный пакер. Его выполняли с помощью канатной техники.

Второй вариант более перспективен. Он предусматривает спуск пакера на колонне труб, как это делают при традиционных технологиях установки пакера на колонне НКТ. Обязательным условием при этом является использование разъединителя, который срабатывал бы без вращения колонны с поверхности. Это же относится и к технологии установки, и съема пакера.

Спуск КГТ в качестве лифтовой колонны эффективен и в тех случаях, когда последняя негерметична. При этом эксплуатацию можно продолжить без проведения подземного ремонта скважины.

К области использования КГТ для эксплуатации скважин относится применение струйных насосов, спускаемых на колонне гибких труб.

1. 5.7. СЕЛЕКТИВНОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ПЛАСТ

2.

3. Объектом селективного воздействия на пласт являются либо перфорационные отверстия, расположенные на определенном уровне, либо зона негерметичности эксплуатационной колонны, через отверстия которой в скважину поступает вода. Подобное воздействие осуществляют при закачке цемента, поинтервальной кислотной обработке либо в других случаях, когда нужно обработать точно заданный интервал.

4. При проведении этих работ на колонне гибких труб спускают сдвоенный пакер и выше него на точно определенной высоте – локатор (рис. 5.10, а). После спуска пакера ниже расчетного уровня колонну гибких труб приподнимают до тех пор, пока локатор не зафиксирует ее требуемого положения.

5. Затем пакер приводится в рабочее положение и наружные поверхности камер плотно прижимаются к стенкам эксплуатационной колонны (рис. 5.10, б).

6. На следующем этапе работ открываются отверстия, через которые полость колонны гибких труб сообщается с пространством между пакерами. В него закачивается необходимая технологическая жидкость и при необходимости продавочная. После выдержки скважины в течение необходимого времени давление уменьшается, пакер переводится в транспортное положение и извлекается на поверхность.

7. Особенностью конструкции инструмента, применяемого при выполнении описанных операций, является пакер, герметизирующий элемент которого в транспортном положении обеспечивает перемещение оборудования в колонне лифтовых труб диаметром 89 мм. Расстояние между каждым из пакеров, образующих сдвоенный пакер, выбирают в соответствии с длиной интервала скважины, обрабатывать который предполагают в конкретном случае.

Работа с пакерами