Применение технологии НТ с целью промывки (очистки) забоя скважин от песчаных пробок на Холмогорском месторождении

• По мере накопления этих отложений происходит уменьшение проходного сечения труб, в результате чего возрастает скорость потока жидкости и наиболее эффективным режимом для выноса шлама становится турбулентный режим, причем вытеснение частиц твердой фазы происходит в основном за счет вихревого воздействия потока жидкости (рис. 5.4). [16]

 

Таблица 5.5.

 

Рекомендуемая скорость восходящего потока промывочной  жидкости 

в условно вертикальных скважинах (угол отклонения от вертикали 0°-30°)

Тип промывочной жидкости	Рекомендуемая скорость восходящего потока (для условно вертикальных скважин)
Азот: - не рекомендуется  к применению в связи с явлением  абразивности в трубных элементах.	3000 фут/мин (15,2 м/сек)
Ньютоновские жидкости: - пресная вода, концентрированные  солевые растворы, дизельное топливо.	80 - 130 фут/мин (0,4 - 0,7 м/сек)
Промывочные жидкости с  невысоким значением статического напряжения сдвига: - загущенные промывочные  жидкости, подчиняющиеся  степенному закону; - способствуют повышению  динамического напряжения сдвига  и уменьшению показателя степени "n".	40 - 80 фут/мин (0,2 - 0,4 м/сек)
Вспененные промывочные  жидкости: - относительное содержание  пены ³ 0,6 на забое и < 0,95 на устье скважины; - хорошая подъемная и несущая способность; - хорошо работает в  условиях большого кольцевого  пространства.	20 - 40 фут/мин (0,1 - 0,2 м/сек)
Буферные смеси (гель + азот): - азот используется  для вытеснения геля при высокой  скорости потока; - хорошо подходят для горных формаций с низким пластовым давлением и низким значением градиента гидроразрыва.	20 - 40 фут/мин (0,1 - 0,2 м/сек)
Дополнительная энергия, создаваемая пластовой жидкостью: - используется, главным образом,  для газовых скважин	20 - 40 фут/мин (0,1 - 0,2 м/сек)

 

Рисунок 5.3 Векторы скорости потока жидкости, при которой происходит образование отложения шлама в скважине

 

1-пена или гелевый  раствор;  2-очистка в ламинарном  режиме; 3-распределение потока; 4-песок; 5-гибкие НКТ; 6-очистка в турбулентном режиме;

7-турбулентный поток  промывочной жидкости.

 

Рисунок 5.4 Вытеснение частиц твердой фазы из горизонтального ствола скважины

 

• Эта проблема становится более сложной с увеличением длины очищаемого интервала, что характерно для горизонтальных скважин; [16]

• Эффективность очистки скважины с применением гибких НКТ невысока, в связи с эксцентричным расположением труб в скважине. В связи с этим, в наклонно-направленных скважинах приходится чаще расхаживать колонну гибких НКТ. Это приводит к увеличению усталостного износа труб на поверхности; [15]
• Наиболее сложно производить очистку скважины от мелкодисперсной твердой фазы; [16]
• Наибольшие сложности при очистке возникают в интервалах с углом отклонения от вертикали в диапазоне 45° - 60° из-за неравномерного распределения отложений твердой фазы по интервалу. [16]

б) Основные правила  по очистке скважин с большим углом отклонения от вертикали

В случае, когда угол отклонения от вертикали превышает 45°.[16]

• Наиболее эффективной является очистка при промывке водой, содержащей небольшое количество (0,05 % по объему) синтетического полимера, который в основном выполняет роль понизителя трения (смазочной добавки), в случае возможности создания высокотурбулентного режима потока.[ 16]
• При невозможности создания турбулентного режима, эффективность очистки повышают за счет увеличения соотношения "предельное динамическое сопротивление сдвига / пластическая вязкость".[16]
• Пена не является высокоэффективным промывочным агентом в наклонно-направленных скважинах с большим углом отклонения от вертикали. Вязкость пены поддерживается на низком уровне путем обработки ее небольшим количеством полимерного раствора. [16]
 

• Некоторые величины оптимальной скорости промывочных жидкостей для промывки скважины приведены в таблице 5.6. В таблице 5.7. приведены средние значения скорости потока жидкости в кольцевом пространстве в зависимости от величины кольцевого зазора и расхода промывочной жидкости.[ 16]

Таблица 5.6.

Рекомендуемые методы и  значения скорости промывочных жидкостей 

при очистке наклонно-направленных скважин с большим углом отклонения

от вертикали (до 45°)

 

Тип промывочной жидкости	Рекомендуемые значения скорости       промывочной жидкости
Вода: - наилучшая промывочная  жидкость для приведенных значений  скорости	130-170 фут/мин (0,7-0,9 м/сек)
Полимерные гели: - повышают отношение Yp/Pv; - наилучшей жидкостью  является гелевый раствор на нефтяной основе - наилучшим составом  для увеличения скорости потока  жидкости в кольцевом пространстве  является комплексная смесь (гель + азот)	70 фут/мин (0,4 м/сек)
Пена: - стабилизация пены  производится при помощи очень  небольшой добавки полимеров,  не более 2,27 кг/ 3,8 м3	35-40 фут/мин (0,16-0,2 м/сек)

 

Рекомендуемые методы:

• Наибольшая эффективность очистки достигается при турбулентном режиме. При этом необходимо использовать НКТ с наибольшим возможным диаметром. [16]
• Для повышения эффективности очистки необходимо расхаживать колонну гибких НКТ. [16]
 

• Для предотвращения накопления отложений твердой фазы в интервале забуривания наклонно-направленного ствола необходимо расхаживать колонну гибких НКТ на максимально возможную длину. [16]
• Концентрация твердой фазы в буровом растворе должна быть минимальной. [16]
• Контролировать вес колонны гибких НКТ. [16]

Таблица 5.7.

Примеры средних значений скорости потока жидкости в кольцевом пространстве в зависимости от величины кольцевого зазора и расхода промывочной жидкости

	Диаметр обсадной колонны
Параметры	178мм–34,22кг/м (7"-23 фунт/фут)	114мм–18,75кг/м (41/2"-12,6фунт/фут)	89мм-13,69кг/м (31/2"-9,2фунт/фут)
Расход 2,646 л/сек  (1 баррель/мин), гибкие HKT d =33мм (l 1/4")	0,13 м/сек (26 фут/мин)	0,37 м/сек (73 фут/мин)	0,7 м/сек (140 фут/мин)
Расход 5,292 л/сек (2 баррель/мин), гибкие НКТ  d =38мм (1 1/2")	0,27 м/сек (54 фут/мин)	0,77 м/сек (154 фут/мин)	1,54 м/сек (308 фут/мин)
Расход 7,938 л/сек (3 баррель/мин), гибкие НКТ  d = 38мм (l 1/2")	0,41 м/сек (81 фут/мин)	1,15 м/сек (230 фут/мин)	2,31 м/сек (461 фут/мин)

1 фут = 0,3048 м; 1 дюйм = 25,4 мм; 1 баррель/мин = 2,646 л/сек; 1 фунт/фут = 1,488 кг/м; 1 фут/мин = 0,005 м/сек. [19]

 

5.3 Промывка  скважины с использованием пен

 

5.3.1 Влияние  многофазного потока на очистку  скважины

Помимо описанных выше, используют сжимаемые жидкости, содержащие газ. К ним с определённой условностью могут быть отнесены и  

пены, поскольку они  представляют собой газожидкостную эмульсию. Наличие твёрдых частиц в промывочной жидкости, поднимающейся по кольцевому пространству, приводит к повышению гидростатического давления на забой. Их присутствие обусловливает увеличение давления насоса, подающего технологическую жидкость в ГТ. Однако если плотность жидкости подбиралась недостаточно точно и имеется опасность поглощения её пластом, то может возникнуть следующая ситуация. При увеличении гидростатического давления технологическая жидкость будет уходить в пласт. При этом её расход в восходящем потоке уменьшится, а плотность последнего постоянно будет возрастать, что повлечёт за собой дальнейшее увеличение  гидростатического давления. Этот процесс будет идти до тех пор, пока не произойдёт полная потеря циркуляции, песок опустится по кольцевому пространству вниз, произойдёт прихват колонны гибких труб. Подобная ситуация и её развитие имеют яркие примеры при проведении КРС. [14]

Использование пены в  качестве промывочной жидкости обусловлено  снизить гидростатическое давление на пласт при выполнении технологических  операций. Важным свойством пены является её способность удерживать во взвешенном состоянии крупные твёрдые частицы, что не удаётся другим типам промывочных жидкостей. При промывке скважин, имеющих угол наклона более 30⁰ ,применение пены нежелательно, так как при их распаде в процессе подъёма по колонне лифтовых труб происходит образование застойных зон в местах, где колонна гибких труб соприкасается с внутренней поверхностью лифтовых труб. В ряде случаев может образовываться поток жидкости, направленный сверху вниз, который переносит частицы песка обратно на забой. Предотвратить это явление можно, если обеспечить турбулентный режим течения промывочной жидкости по всему поперечному сечению лифтовой колонны. Этому способствует подача в промывочную жидкость азота. [14]

В качестве промывочного агента используют также газ, в подавляющем  большинстве случаев это- азот. К положительным его свойствам можно отнести  

не токсичность, инертность, плохое растворение в воде и углеродных жидкостях. Использование газа позволяет  резко снизить величину гидростатического  давления на забой скважины. [14]

 Работа с многофазным потоком очень сложна и если выполняется неправильно, то эффект очистки минимальный. Но если включить в качестве компонента газовую фазу, то твердые частицы удаляются очень эффективно. Добавление газовой фазы к объемному газосодержанию фракций (50%) при стационарном циркулировании воды может улучшить очистку ствола скважины при использовании гибкой трубы на 50%. Если использовать только газовую фазу установкой «НТ», то эффективность очистки будет еще выше. Особенно эффективно введение в очистку газовой фазы в низконапорных пластах и в тех случаях, если существуют ограничения из-за гидростатических условий. Однако, для удаления крупных твердых тел,  газовая фаза дает незначительный эффект, если относительная скорость жидкости  не высока. Как только относительная скорость жидкости снижается, эффективность удаления твердых тел зависит от введения газовой фазы. Сразу после введения газовой фазы эффективность удаления твердых тел снижается. Затем, по мере поступления газа, относительная скорость возрастает, что улучшает эффективность удаления твердых тел. [14]

Если газ вводится при более высоких скоростях  струи, его влияние значительно  больше, чем при более низких скоростях  струи. Чем больше объем подаваемого газа при постоянной общей комбинированной (совместной) скорости струи (потока), тем больше падает оптимальная скорость гибкой трубы, но эффективность удаления твердых тел увеличивается при подаче газа с неизменной скоростью струи жидкости. Сложность процесса многофазного потока создает много трудностей при подведении итогов и обобщении результатов. Большое количество данных необходимо подвергнуть корреляции с тем, чтобы наиболее точно прогнозировать влияние газовой фазы на  

оптимальную скорость и  эффективность очистки ствола скважины гибкой трубой. [14]

Применение пенных систем предполагает создание равновесия  на продуктивный пласт путём регулирования  плотности пены и снижение интенсивности  поглощения, а также его депрессия  путём регулирования структурно-механических свойств пены. Однако практика показывает, что применение пенных систем известных составов не во всех случаях дает положительные результаты, поэтому необходимо четко понимать процессы пенообразования и воздействия пен на процессы промывки скважины. [14]

 

5.3.2 Краткие  сведения о пенах

 

Пены представляют собой дисперсную систему, состоящую из ячеек (пузырьков) газа, разделенных плёнками жидкости. Газ рассматривается как дисперсная фаза, а жидкость - как непрерывная дисперсионная среда. Разделяющие пузырьки газа жидкие пленки образуют в совокупности плёночный каркас, являющийся основой пены. [1]