Способ снижения гидростатического давления в скважине

 

СПОСОБ СНИЖЕНИЯ ГИДРОСТАТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ В СКВАЖИНЕ путем замены используемой при бурении скважины заполняющей ее утяжеленной промывочной жидкости на жидкость, обеспечивающую вызов притока из пласта, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа и сокращения времени и средств на освоение, замену утяжеленной жидкости в скважине осуществляют переменной закачкой двух жидкостей - жидкости, обеспечивающей вызов притока, и утяжеленной , аналогичной жидкости, заполняющей скважину, причем объемы закачиваемых порций жидкости, обеспечивающей приток из пласта, постепенно увели , а утяжеленной - уменьшают до полного перехода на промывку сква л жины жидкостью, обеспечивающей вызов :притока.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (д), Е 21 В "3/25

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ1ТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Й ABTOPCHQMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1-. (21) 3429908/22-03 (22) 30. 04; 82 (46) 07,08.83. Бюл. И 29 (72) В П. Мазур, Ю.С. Бозырев и Ф.И. Кацман (71) Всесоюзный ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский институт буровой техники (53}.622,245.5(088.8) (56) 1. Иуравьев И,И . и др. Эксплуатация нефтяных месторождений. И ., Гостоптехиздат, 1949, с, 381-397.

2. Справочная книга по добыче нефти. Под редакцией IH.К. Гиматудинова. Н., "Недра", 1974 5 9» с. 166 (прототип), (54)(57) СПОСОБ СНИЖЕНИЯ ГИДРОСТА-„

ТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ В СКВАЖИНЕ путем

„SU„„1033716 А замены используемой при бурении скаа" жины заполняющей ее утяжеленной промывочной жидкости на жидкость, обес-. печивающую вызов притока w3 пласта, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа и сокращения времени и средств на освоение, замену утяжеленной жидкости в сква" жине осуществляют переменной закачкой двух жидкостей - жидкости, обеспечивающей вызов притока, и утяжелен-: ной, аналогичной жидкости, заполняющей скважину, причем объемы закачиваемых порций жидкости, обеспечивающей приток из пласта, посте вино увеличивают а утяжеленной - уменьвают

Щ до полного перехода на промывку скважины жидкостью, обеспечивающей вызов притока.

1 033716

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к бурению и эксплуатации скважин пу" тем снижения гидростатического давле" ния, и может быть использовано .при бурении скважин для облегчения процесса разрушения горных пород и выноса выбуренной породы на поверхность; при испытании скважин для вы" зова притока нефти или газа иэ. плас- 10 та; при испытании обсадной колонны на герметичность; при подземном, ка" питальном ремонте скважин.

Известен способ снижения гидростатического давления в скважине, 1.; заключающийся в использовании пусковых клапанов, размещаемых в колонне насосно-компрессорных труб (НКТ) и позволяющих промывать скважину поинтервально )1 ), Недостатком укаэанного способа является сравнительно низкая его эффективность по снижению гидростатического давления в скважине, Это обусловлено тем, что пусковые клапаны, состоящие из пружин и штоков, в скважинных условиях очень быстро забиваются шламом и выходят из строя, Кроме того, недостатком способа являются неудобства, связанные с тем, что клапаны крепят на наружной поверхности НКТ. Это способствует увеличению диаметральных размеров НКТ и затрудняет их спуск в скважину.

Известен способ снижения гидро35 статического давления в скважине путем замены используемой при бурении скважины заполняющей ее утяжеленной промывочной жидкости на жидкость, обеспечивающую вызов притока иэ

4О пласта, При осуществлении этого способа для замены утяжеленной жидкости, используемой при бурении, на легкую, обеспечивающую вызов притока из

45 пласта, в затрубное пространство между эксплуатационной колонной и .НКТ закачивают глинистый раствор с удельным весом на 0,3"0,4 г/см меньше удельного веса раствора, которым заполнена скважина. Эти операции про- изводят до тех пор, пока разница в удельных весах между эаканчиваемым раствором и легкой жидкостьа, необходимой для вызова притока, не достигает 0,3-0,4 г/смз. После этого оставшийся в скважине раствор заменяют указанной легкой жидкостью. Положительным качеством этого способа является то, что для его осуществления используют обычные НКТ без ка. ких-либо устройств, осложняющих эксплуатацию скважины Г2 ).

Недостатком известного способа является сложность реализации способа из-за необходимости иметь несколько промывочных жидкостей различных удельных весов в больших количествах (как минимум, каждого удельного веса в количестве, равном объему скважины) и дополнительных емкостей для размещения этих жидкостей, Кроме того, необходимы большие капитальные затраты на приготовление этих промывочных жидкостей и их тран" спортировку.

Целью изобретения является упрощение способа и сокращение времени и средств на освоение.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу снижения гидростатического давления в скважине путем замены используемой при бурении скважины заполняющей ее утяжеленной промывочной жидкости на жидкость, обеспечивающую вызов притока из пласта, замену утяжеленной жидкости в скважине осуществляют попеременной закачкой двух х<идкостей - жидкости, обеспечивающей вызов притока, и утяжеленной, аналогичной жидкости, заполняющей скважину, причем объемы заканчиваемых порций жидкости, обеспечивающей приток из пласта, постепенно увеличивают, а утяжеленнойуменьшают до полного перехода на промывку скважины жидкостью, обеспечивающей вызов притока.

Способ осуществляют следующим образом.

Замену утяжеленной жидкости, заполняющей скважину, на легкую, необ" ходимую для вызова притока из пласта, начинают с закачки в НКТ или другие трубы легкой жидкости и доводят давление в них до предельной величи" ны, определяемой максимально допустимым давлением на насосе.

После достижения предельной величины давления необходимо переключить насос или цементировочный агрегат на закачку утяжеленной жидкости, т.е, той которой была заполнена. скважина до начала работы. Закачку тяжелой жидкости продолжают до начала выхода первой порции легкой жидкости из башмака труб, что определяют путем замера количества закачиваемых жидкос1033716 з тей (например, в приемных емкостях цементировочного агрегата) или по na" дению давления на насосе. Во время закачки первой порции тяжелой жидкости давление на насосе не меняется, так как не изменяется количество закачанной легкой жидкости в НКТ. Далее насос снова переключают на закачку легкой жидкости. При таком процессе первая порция легкой жидкости пе- 10 реходит в затрубное пространство, тем самым понижая гидростатическое давление в нем по сравнению с самым начальным моментом. Это позволит продолжать закачку легкой жидкости второй порции и после того, как вся первая порция перейдет в затрубное пространство благодаря чему размер второй ее порции превысит размер первой.

Увеличение размера второй порции легкой жидкости позволит сократить размер второй порции тяжелой жидкости, закачиваемой для оттеснения второй порции легкой жидкости до башмака НКТ. После оттеснения второй порции легкой жидкости до башмака труб в последние закачивают легкую жидкость (третью по счету), Во время этой закачки начнется выход в затруб" З0 ное пространство второй порции легкой жидкости, при котором также, как и при выходе второй порции легкой жидкости, происходит падение гидростатического давления столба жидкости s затрубном пространстве. Размер третьей порции легкой жидкости будет большем, чем размер ее второй порции и естественно, что сократится размер третьей порции-тяжелой жидкос40 ти для оттеснения только что закачанной третьей порции легкой жидкости, Поскольку объем затрубного пространства кратно превышает объем НКТ или других труб, то к выходу на поверхность первой порции легкой жидкости благодаря попеременным закачкам разных жидкостей в затрубное пространство будет вытеснено несколько порций легкой жидкости, в силу чего существенно снизится давление в за" трубном пространстве. При дальнейших попеременных циклах закачек давление столба жидкости в затрубном пространстве будет продолжать падать и 55 ,наступит момент, когда представится возможность промывать скважину толь ко легкой жидкостью.

Пример практического осуществления предлагаемого способа поясняется следующим расчетом.

Пусть дано:

Н вЂ” глубина спуска НКТ-5000 м;. у ) - плотность соответственно тяжелой и легкой жидкостей г

2 --- и 0,8 г/см ;

S " площадь поперечного сече- .

3, ния затрубного пространст" ва скважины 0,015 м ;

S - площадь поперечного канала

НКТ 0,002 м2.

V - объем затрубного пространства скважины 75 М ;

Ч - объем канала НКТ 10 м ;

Ч - суммарный объем V и Ч

85 мЗ.

Р - максимально. допустимое давЛи ление на насосе 25 NRa

Р - потери давления затрачи" и

Ф ваемые на преодоление гидравлических сопротивлений

5 НПа.

Полагая, что Р постоянно на всех этапах замены тяжелой жидкости на легкую (на самом деле по иере замены ойо должно несколько снижаться) оп" ределяем, что на преодоление перепада давления, вызванного разницей удельных весов столбов тяжелой и легкой жидкостей, может быть использова" но не более

Р„,-РрН (Эт-gz)=25;5=20 11Па.

1) Величина йервой порции легкой жидкости L„, по высоте составит, м

1 м

Р Рг 20 10.10

2-0, 2) Величина этой порции по объему

Я„, м

3 и = L. Sò = 1650х0,002 = 3 3

3 ) Величина первой порции тяжелой жидкости 1.", по высоте в НКТ составит, м:

1.„ = н-1.„= 5ooo-165o = 3350

В ) Величина этой порции по объему

gf м3

1t tм

Я1= „5 = 335o 0,.002 - 6,7

5) Так как первая порция легкой жидкости оттеснена до башмака НКТ и при дальнейшем перемещении выйдет в затрубье, следующим этапом будет закачка легкой жидкости второй порции.

В процессе этой операции первая порция легкой жидкости после выхода е затрубное пространство займет там высоту Е, м:

В Q1 33 220

S 3 0,015

1033

6 ) Наличие первой порции легкой жид- кости в затрубном пространстве после закачки второй порции легкой жидкости в объеме первой позволит продолжить ее закачку и увеличить ее Высоту íà 5 величину 1„, м

L 2 = 1. + E „ 1650+220 " 1870) где L - величина второй порции лег

2 кой жидкости по высоте.

7) Величина второй порции легкой жид- 1О

9, кости по объему составит Q2,,м

Q L S 1870 0 002 3 7"

2 т 3

При закачке 3,74 м легкой жидкости в затрубное пространство кроме пер,вой порции легкой жидкости 3,3 м выйдет еще тяжелая жидкость, которой была ранее заполнена скважина, в ко» личестве

3,74-3,3 0,44 мЗ

8) В связи с удлинением второй порции легкой жидкости сократится размер второй порции тяжелой жидкости при котором вторая порция легкой жйдкости дойдет до башмака НКТ.

L2 = Н-L = 5000-1870 3130 (м).

2 2

9) Величина второй порции тяжелой жидкости по объему Q > составит м,:

2 3.. ц т= L Sò= 3130 0,0o2 - 6,26 f0) По аналогии 1. высота третьей порции легкой жидкости, закачиваемой 30 в НКТ, также будет превышать размер предыдущей порции легкой жидкостивторой, которая после перехода в затрубьв.займет высоту равную g>, м:

5- - 250

02 3,74

L L +1 1870+250 2120

716 !

1) По объему третья порция легкой жидкости составит ф, м ;

Q - Ь - 2120.0,002 - 4 24 l2 ) Подобнйм образом определяем высоту третьей порции тяжелой жидкости з

L Н«L 5000-2120=2880

13) Третья порция L3 после выхода в затрубное пространство займет высотуР,м:

3 4 24 = 280

З S 0,0

1Ц Высота четвертой порции легкой жидкости Lg> м

L L +R 2120+280 = 2400

Далее, как и после предыдущих операций, размеры очередных эакачиваемых порций тяжелой жидкости будут сокращаться, а размеры порций легкой жидкости увеличиваться, что позволит закачивать в НКТ только легкую жидкость и вымыть остатки тяжелой жид" кости. Согласно расчету при объеме скважины 85 м З, после прокачки (} 195 м жидкости, вся скважина будет заполнена только легкой жидкостью. При использовании цементировочного агрегата 3ЦА-400 А с подачей

q=6,6 л/с (23,76 мз/ч) при максимальном давлении, время на замену в данном случае составит, ч:

t - 195:23,76 = 8,3

Ч

Как указывалось ранее, при проведении подобной работы по известному способу, потребуется 6-7 сут.

Составитель Н. Спасская

Техре М.Кастелевич Корректор.В, Бутяга раж 03 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж 35 Раушская наб. . 4/5

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,