Способ освоения скважины

 

Изобретение относится к нефтегазодобывающей пром-ти. Цель - повышение эффективности способа за счет исключения преждевременного реагирования скважинной жидкости с газообразователем. Перед освоением скважины задаются величиной снижения гидростатического давления P сн и определяют необходимое количество газообразователя в виде гидридов щелочных или щелочно-земельных металлов и объем продавочной жидкости по графику, построенному согласно математической формулы. Из расчетного количества газообразователя приготавливают его взвесь в углеводородной жидкости. Закачивают жидкость в затрубное пространство и продавливают в скважину вязко-упругим разделителем и продавочной жидкостью. При открытом затрубном пространстве осуществляют выпуск продавочной жидкости за счет упругой энергии газа, образовавшегося при взаимодействии газообразователя с водой. Снижают избыточное давление в затрубном пространстве до атмосферного, после чего процесс понижения гидростатического давления в скважине считают законченным. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕЖИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU „„1590544 (51) 5 Е 21 В 43/25

А1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОП4РЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4329657/24-03 (22) 20. 11.87 (46) 07.09.90. Бюл. Ф 33 (71) Западно-Сибирский научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт технологии глубокого разведочного бурения (72) А.П.Клевцур, A.Г. Козубовский, В.К. Федорцов, В.В. Никитин, В.Н. Нестеров и О.А. Козлов (53) 622.245.5(088.8) (56) Амиян А.В.. Освоение нефтяных и газовых скважин пенами: Тематические и научно-технические обзоры. Сер.:

Нефтепромысловое дело ° M.: ВНИИОЭНГ, 1977, с. 30-31.

Квашнин Г.П. Технология вскрытия и освоения водоносных пластов. — M.:

Недра, 1987, с. 142-143. (54) СПОСОБ ОСВОЕНИЯ СКВАЖИНЫ (57) Изобретение относится к нефтегазодобывающей пром-ти, Цель — повышение эффективности способа за счет исключения преждевременного реагироваИзобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частнос ти к способам освоения скважин.

Цель изобретения — повышение эф-, фективности способа за счет исключения преждевременного реагирования скважинкой жидкости с газообразователем.

На фиг. 1 представлена зависимость величины снижения гидростатического давления от объема продавочной жидкости и массы газообразователя .- гид2 ния скважинной жидкости с газообразователем. Перед освоением скважины задаются величиной снижения гидростатического давления Рсд и определяют необходимое количество газообразователя в виде гидридов щелочных или щелочно-земельных металлов и объем про- давочной жидкости по графику, построенному согласно математической формулы. Из расчетного количества газообразователя приготавливают его взвесь в углеводородной жидкости. Закачивают жидкость в затрубное пространство и продавливают в скважину вязкоупругим разделителем и продавочной жидкостью.

При открытом затрубном пространстве осуществляют выпуск продавочной жидкости за счет упругой энергии газа, образовавшегося при взаимодействии газообразователя с водой. Снижают избыточное давление в затрубном пространстве до атмосферного, после чего процесс понижения гидростатического давления в скважине считают закончен ным. 1 З.п. ф-лы, 2 ил. ьЬ рида кальция (СаН ); на фиг. 2 — за» висимость величины снижения гидростатического давления от объема продавочной жидкости и массы газообразователя " гидрида лития (LiH).

Способ освоения скважины осуществляют следующим образом. eaeL

В эатрубное пространство скважины вводят газообразователь в виде взвеси в углеводородной жидкости, который продавливают вязкоупругим разделителем и продавочной жидкостью. В качест3 1590544 4 ве газообразователя используют гидри ды щелочных и щелочноземельных металлов, Количество реагента. и объем продавочной жидкости определяют исходя из планируемой неличины снижения гидростатического давления по графику, построенному согласно формуле:

P — — — - — (Ч +

2 -.10> (F +Е ) 15 где Р „- снижение нидростатического давления, ИПа; — плотность скважинной жидкости, кг/м

" объем газа, выделяющегося с 20 единицы массы газообразователя, м /кг;

g — - ускорение свободного падения, м/с2;

F — площадь затрубного простран- 5 т ства, м

F — площадь поперечного сечения . тр насосно-компрессорных труб, 2 ° м

G — масса газообразонателя, кг; 30

Ч д — объем продавочной жидкосM3„.

Р— атмосферное давление, ИПа, Величину q определяют из уравнения взаимодействия гидрида щелочного или щелочноземельного металла с водой: (2) ИеН„+ ВН О = пН +Ие(ОН), где Ь, n — стехиомегрические коэффи- 40 циенты, определяющие количество взаимодействующих и образовавшихся в результате реакции веществ; а — .коэффициент, характеризую- 45 щий валентность щелочного или щелочноземельного металла;

Ме — индекс щелочного или щелочноземельного металла.,50

Задаваясь величиной снижения гидростатического давления, которая определяется конкретными геолого-промысловыми условиями и зная q, определяют необходимое количество реагента и

55 объем продавочной жидкости, - Использование в качестве разделителя газа и продавочной жидкости вязкоупругого состава позноляет устранить явление барботаци., повысить эффективность использования упругой энергии газа.

Вывод формулы, связывающей планируемую .величину снижения гидростатического давления с объемом продавоч-. ной жидкости н массой газообразователя, производится.из следующих соображений.

При снижении гидростатического давления часть объема скважины сказывается свободным от жидкости.

Величину этого объема можно выразить зависимостью (3) Ч = (Н„+Н) Р (4) где Н вЂ” глубина контакта раздела яр между продавочной жидкостью и газовой "подушкой";

Н вЂ” толщина газовой "подушки";

Н вЂ” глубина контакта между ra3оВоН »подушкой» и сКВаКННной жидкостью. . Приравнивая выражения (3) и (4), определяют величину Н „ через Н „„

8„ç F» и Fтр

Н „= (Г + F> ) = Fg (H„+Н ). (5) Откуда

F 3T (H иР+HL)

Н

Е т сн р +Р ) (6) где V — объем скважинного пространства, свободный от жидкости;

Н вЂ” глубина уровня скважинноГ. жидС» кости после снижения гидростатического давления;

F,F †. площади трубного и затрубного ьт пространств соответственно.

Исходя из того, что снижение гидростатического давления производится посредством последовател ной закачки в затрубное пространство скважины реагента-газообразователя и проданочной жидкости и, допуская, что п11и ,снижении избыточного давления в затрубном пространстве после продавки реагента происходит полный вынос или излив продавочной жидкости, объем скважинного пространства, освободившийся от жидкости, можно представить в виде

5 2

Н п Н1е 10

Н = — -«пй + --- + — — « — a —; (16)

2 4 9g Рзт

Vnо а Выражая величину Н„через — "1 пр

1О

Н сн через P<„=9gH сн H подставляя (14) в (6), получают окончательную формулу (7) 1 ГУ+ ПР где P> — избыточное давление в затрубье на устье скважины;

Рь„ - давление от столба продавочной жидкости.

P равно давлению столба жидкости в НКТ и его представляют как

P> = 9qH, где р плотность скважинкой жидкости, так как

«ЙЕ» . (V

+ (Ртр+Рз„).

Формула справедлива лишь при условии использования в процессе снижения гидростатического давления газообразователя.

Пример 1. Исходные данные: освоению подлежит скважина, обсаженная эксплуатационной колонной диаметром

146 мм, диаметр спущенных насосно-компрессорных тру б 73 мм, следовательно

F3 = 0,008 м, F 0,003 м . Сква30 жина заполнена водой Р = 1000 кг/м, планируемая величина снижения гидростатического давления 8,0 MIIa используемый р еа гент-гаэообраэователь — гидрид кальция СаН (гидрид щелочно35 земельного металла).

Согласно уравнению (2) определяют объем газа, вьделяющегося при взаимо.действии 1 KF газообраэователя с водой — q:

Н = Нлр+ Н„, то P> + 9gHлр= pg(H + H„)

P„„= 9 gHДД. (8) (9) Объем газа V,,вьделяемого некото1 рым количеством газообразователя в нормальных условиях, -.. е. при атмосферном давлении Р, выражают как

o (10) V1= G.q °

Объем газа Ъ, выделяющегося при давлении Р, определяют из соотношег ния

PÐ 1 Р1 V2> откуда

1 0 (12) Учитывая (7) — (9) для величины Р 40

Сан +2Н О =Са(ОН) +2Н . записывают

Откуда видно, что иэ t r-моль гидрида кальция образуется 2 г-моль водорода. Зная молекулярный вес гидрида кальция и водорода, а также, что объем

1 г-моль газа равен 22,4 л, определяют объем газа, вьделяющегося из 1 кг гидрида кальция: (13) f Вняр+ 98нг

Тогда, выражая V как V =F зг Н

45 и принимая во внимание (12):

G. Р 10

Н„. F = -- а- — — — —, (14) зт 9gH + 98Н

6 где 10 — числовой коэффициент пропорциональности, Выражение (14) приводится к виду

q 1,1 м /кг.

Затем по диаграмме (фиг. 1), на которой графически представлено уравнение (1), исходя из заданной.величины снижения гидростатического давления, определяют необходимое количество гидрида кальция и объем продавочной жидкости.

98 F» H, +PgF» Н р

10 -Р, G q. (15) Решая данное квадратное уравнение относительно Н, и используя только

5 1590544 6

Величина H может меняться в эави- положительные корни, так как отрица- симости от количества газообразователя тельные не имеют физического смысла

G, его способности выделить некоторое п лУч ю количество газа из единицы массы q v.давления, под которым находится 1азовая "подушка" — P

Давление Р, представляют в виде

1590544

Для этого, на оси, соответствую-. щей изменению величины снижения гидростатичесшого давления Р@ находят точку с отметкой, равной 8,0 ИПа. Перпендикулярно оси P „ проводят из этой

5 точки линию до пересечения ее с кривой снижения гидростатического давления, соответствующей объему продавочной жидкости 8 м . Затем из точки пе- 10

3 ресечения проводят линию параллельную оси Р „. По точке пересечения этой

1 линии с осью G определяют необходимое количество газообразователя, равное

100 кГ. Таким образом, для обеспечения снижения гидростатического давления на 8,0 MIIa необходимое количество гидрида кальция составляет

100 кг при объеме продавки 8 м

С целью предотвращения преждевре- 20 менного реагирования гидрида кальция с водой его в количестве 100 кг перемешивают в отдельной емкости с ди-.r зельным топливом (углеводородной жидкостью) в соотношении 1 кг на 1 л. По-25 лученную таким образом-взвесь насосным агрегатом подают в.затрубное пространство скважины и продавливают вяз коупругим разделителем в объеме 75 л, и продавочной жидкостью в объеме 8 м . ЗО э

В процессе: закачки происходит седиментационное разделение гидрида ., кальция и дизельного топлива с последующим химическим взаимодействием гидрида кальция с водой и .выделением газа.

После проведения указанных операций насосный агрегат останавливают, а эатрубное пространство скважины 40 открывают. Благодаря упругой энергии сжатого газа происходит вытеснение всей закачанной жидкости в объеме 8 м . После снижения избыточного давления в затрубном пространстве до атмосферного процесс снижения гидростатического давления в скважине заканчивается.

Пример 2.. Исходные данные: освоению подлежит скважина, обсаженная эксплуатационной колонной диаметром 146 мм, диаметр спущенных насос.но-компрессорных труб 73 мм следоваt тельно F .= 0,008 м, F t, = 0,003 м

Скважина заполнена водой 9=1000 кг/м, планируемая величина снижения гидростатического давления 8,0 ИПа, используемый газообразователь-гидрид лития (LiH) — гидрид щелочного металла..Согласно уравнению (2) определяют объем газа, выпеляющегося при взаимодействии 1 кг гидрида лития с водойЯ б

В данном случае

1.Н+Н,О=ИОН+Н, .

Откуда видно, что из 1 г-моль гидрида лития, в результате его взаимодействия с водой образуется 1 r-моль водорада. Зная молекулярный вес гидрида лития и водорода, а также, что объем 1 r-моль газа равен 22,4 л, определяют объем газа, выделяющего из

1.кг гидрида лития:

2,8 м /кг.

Затем по диаграмме (фиг, 2), на которой графически представлено уравнение (1), исходя из заданной величины снижения гидростатического давления, определяют необходимое количество гидрида лития и.объем продавочной жидкости, Для этого на оси, соответствующей изменению величины снижения гидростатического давления Р „ н:кодят точку с отметкой, равной 8,0 ИПа. Перпендикулярно оси Рс„ проводят из этой точки линию до пересечения ею кривой снижения гидростатического давления,соответствующей объему продавочной жидкости 8 м . Затем из точки пересечения проводят линию, параллельную оси

Р н. По точке пересечения этой линии с осью G определяют необходимое количество гидрида лития, равное 35 кг.

Таким образом, для обеспечения снижения гидростатического давления на

8,0 ИПа необходимое количество гидрида лития составляет 35 кг при объеме продавочной жидкости 8 м

С целью исключения преждевременного реагирования гидрнда лития с водой его в количестве 35 кг перемешивают в отдельной емкости с дизельным топливом (углеводородной жидкостью) в соотношении 1 кг на 1 л. Полученную таким образом взвесь насосным агрегатом подают в затрубное пространство скважины и продавливают вязкоупругим разделителем в объеме 75 л и продавочной жидкостью в объеме 8 м

В процессе закачки происходит седиментационное разделение гидрида лития и дизельного топлива с последукяцим химическим взаимодействием гидрида ли9

I590544

)о тия с водой и выделением газа. После тель, а в качестве газообразователя проведения указанных операций насос- используют гидриды щелочных и щеЪ ный агрегат останавливают, а эатруб- лочноземельных металлов. ное пространство скважины. открывают. 2. Способ по и. 1, о т л и ч а юБлагодаря упругой энергии сжатого шийся тем, что массу газообразогаэа происходит вытеснение всей эа- вателя и объем продавонного агента качанной жидкости в объеме 8 м . Пос- определяют из выражения ле снижения избыточного давления в затрубном пространстве до атмосферно- >0 Рс = «2 g g. p p ) <р+ го, процесс снижения избыточного дав2-10 (Р,р+Р з,) ления в скважине заканчивают.

Формула изобретения где тр

Зт

Vnp

Pà

110

11. 0

10, 0

0,0

7,0

0;0

7,0

2,0

100 200 800 МУ Ф,4Ì

ЯИ. 1

1. Способ освоения скважины, включающий последовательную закачку в затзатрубное пространство скважины газообразователя и продавочного агента до образования газожидкостной сме- 20 си и последующее снижение в ней гидростатического давления путем вывода гаэожидкостной смеси иэ эатрубного пространства, отличающийся тем, что, с целью повышения эффектив- 25 ности способа за счет исключения преждевременного реагирования скважинной жидкости с газообразователем, последний закачивают в эатрубное пространство скважины в виде. взвеси в уг- щ леводородной жидкости, при этом между продавочным агентом и гаэообразователем вводят вязко-упругий разделиснижение гидростатического давления, ИПа; плотность скважинной жидкости, кг/м ; ускорение свободного падения, м/с

1. площадь поперечного сечения насосно-компрессорных труб, м

У площадь затрубного пространг, ства, м объем продавочного агента, м., атмосферное давление, MIIa; масса газообразователя, кг; объем газа, выделяющегося с единицы массы гаэообразователя, м /кг.

15.90544

7,0

Я ФЮ 150 йб 2И 300 350 400 б,Ф

Ðèã.2

Составитель Т. Умариев

Техред М,дидь!к Корректор M. щарощи

Редактор Н. Бобкова

Заказ 2616 Тираж 483 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101