Способ глушения газового фонтана

 

и - - -: но - „+,;,; -,.

:-.. -,„я

Союз Советскнх

Соцнвлнстнческнх

Республик

О П И 6-- А- "Н -И -Е

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

<и721523

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свнд-ву(22)Заявлено 15.08.78(21) 2656127/22-03 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 15.03,80. Бюллетень М 10 (51)М. Кл.

Е 21 В 35/00

Ьвударствеввьй кеактвт

СССР ао левам кзабретввкк и еткрытвв (53) УД К622.245..7(088.8) Дата опубликования описания 20.03.80 (72) Авторы изобретения

Ю. Ф. Макогон, В. Д. Малеванский, П. А. Петров и С. Г. Плотницкий (7!) Заявитель (54) СПОСОБ ГЛУШЕНИЯ ГАЗОВОГО ФОНТАНА

Изобретение относится к области глушения открытых газовых фонтанов.

Известен способ глушения фонтана взрывами tlj Способ требует большкх капитальных затрат, значительного объема подготовительных работ.

Известен также способ глушения газового фонтана путем закачки в фонтанируюшую скважину воды с последуюшим заполнением ствола скважины утяжеленной промывочной жидкостью (2j.

Недостатком известного способа является необходимость при высокодебитных фонтанах прокачки задавочной жидкости с высокими расходами, в больших объемах и недостаточная эффективность глушения фонтана.

Целью изобретения является повышение эффективности глушения газового фонта на.

Поставленная цель достигается тем, что, между закачкой воды и промывочной жидкости закачивают последовательно иигиби T0(. ГидратообЕ>азо!юния, гидратообразователь и вторую порцию ингибитора гидратообразования, причем воду закачивают в объеме 5-50 м, а гидратообраЬ зователь закачивают охлажденным до температуры — 5-70 С. о

Предлагаемый способ основан на свойстве некоторых газов и легколетучих жидкостей образовывать в определенных термодинамических условиях кристаллогидраты, причем, наиболее активно .кристаллогидраты образуются на поверх-. ности раздела твердой, жидкой и газообразной фаз.

Природный газ, состоящий, в основном, из метана, сам является хорошим гидратообразователем. Однако, поступая из продуктивного пласта с относительно высокой температурой, он зачастую не в состоянии образовывать гидраты при взаимодействии с выносимой параллельно пластовой водой или с водой закачиваемой в ствол фонтанируюшей скважины с поверхности. В некоторых случаях гидраты все таки образуются на стенках

Давление, ат о

Температура, С

20 4

+12 0 +8,3

3 721 5 скважины. Однако, из-за нагретости стенок скважины зя счет тепла выносимого потоком газа из глубинных пластов после образования гидрятов сразу же начинается процесс их разложения на стенках скважины. В результате этого сцепление гидрятов со стенкой уменьшается и они выносятся потоком газа на поверхность.

В предложенном способе закачка жид кого гидратообразователя в фонтанирующую скважину обеспечивает снижение гемпературы потока газа и температуры стенок скважины за счет интенсивного теплообмена охлажденного гидрятообраОценочные расчеты показывают, что

25 при дебите фонтанирующей скважины

10 м /сут, температуре стенок скважины и выходящего газа 30 С скважи0 на окажется закупоренной гидратами уже после закачки 25..- 30 м жидкого

0 ЗО пропана с температурой — 10 С. Такое незначительное количество жидкого пропана может быть без труда доставлено к фонтанирующей скважине.

Как уже отмечалось, в качестве жидкого гидратообразователя может применяться охлажденный метан, который может быть получен из соседних работающих скважин и охлажден с помощью небольшой передвижной установки, Дпя обеспечения работоспособности предлагаемого способа гидратообразователь должен бьггь отделен от последовательно.закачиваемых в скважину технологических жидкостей (воды и утяжеленной промывочной жидкости) порциями и нгиб итора гидратообразова ни я, предотвращающими закупорку кяняпа, соединяющего ствол фонтанирующей скважины с наземным технологическим Обсрудовянием, предназначенным для глушения фонтана.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом. В фонтанирующую скважину закачивают воду. В зависимости от конкретной ситуации закачку воды производят либо через бурильные трубы, либо через специально пробурепзоватсля нри входе в поток газа, вследствие чего вводимый гидратообразователь и природный газ будут интенсивно образовывать кристаллогидраты на стенках скважины и уменьшать проходное сечение ствола скважины.

В качестве жидкorо гидрятообразовятоля могут, например, использоваться жидкие пропан, фреон, метан и другие гидрятообразователи. В таблице приведены полученные опытным 11утем отдел1,— ные данные равновесных условий некоторых гидратообразовятелей. ную наклонную скважину. В первом случае объем закачивяемой воды невелик и составляет Г -10 м . Во втором случае этим объемом воды производят гидроразрыв с целью осуществления сбойки стволов фонтанирующей скважины и наклонной скважины для глушения фонтана. Поэтому в последнем случае объем закячиваемой воды может составить до

50 м.

Ъ

Закачка в скважину этой порции воды необходима для удаления газа из канала, соединяющего зякачивающее оборудование с потоком газа. Это предотврашает возможное гидратообразование в указанном канале и обеспечивает дял1,»ейшее успешное проведение операций по глушению фонтана. Кроме этого, данный Объем воды обеспечивает хорошую поверхност1. раздела между последовательно закачиваемыми флюидами, что предотврашает прорыв газа к охлажденному гидратообразователю.

Затем в фонтанирующую скважину закачивают буферный Объем ингибитора гидратообрязовяния для предотвращения образования гидратов на границе водяохлажденный гидратообразовятель. Проходя по соединительному каналу, ингибитор гидратообразования, например, метанол или раствор хлористого кальция, вытесняет От гуда Воду и 11Оглоьиет влагу со стенок канала, до11олнитс11,»О снижая вероятность заку»орки канала гидр»гами.

721523

Объем ингибитора гидратообразования, закачиваемого в фонтанируюшую скважину зависит, в основном, от тига канала, соединяющего оборудование с потоком газа и также, как и при закачке первой порции воды, составляет 5-50 м .

После ингибитора гидратообразования в фонтанируюшую скважину эакачивают охлажденный до температуры -5-10ОС газ-гидратообразователь. Как следует 10 из приведенной таблицы равновесных условий некоторых гидратообразователей, выбранный интервал температур обеспечивает образование гидратов в стволе фонтанирующей скважины. Охлаждать

15 гидратообразователь ниже -70 С неце0 лесообразно, так как это может вызвать переохлаждение и закупорку соединительного канала ингибитором гидратообразования. Верхний предел охлаждения гидратообразователя определен из условия применения в качестве гидратообразователя фреона-1 1 и в качестве ингибитора гидратообразования — хлористого кальция. Поднимать температуру гидратообразователя выше -5ОС нецелесообразно, так как необходимо иметь запас "холода" для охлаждения ствола скважины и газового потока.

Объем охлажденного газа-гидратообразователя, который необходимо закачать в фонтанируюшую скважину для полной закупорки ствола скважины в некотором интервале, зависит от типа гидратообразователя, температурного режи- Ç5 ма фонтанируюшей скважины, дебита, газа пластового давления и других факторов и может быть определен с помошью несложных расчетов, аналогичньгх расчетам выполненным в приведенном ниже примере.

Поступая в ствол фонтанируюшей скважины охлажденный гидратообраэователь будет одновременно участвовать в трех процесс ах: образование газогидратов эа счет взаимодействия охлажденного гидратообразователя с капельной влагой на стенках скважины и в потоке фонтанирующего газа; охлаждение газового потока и стенок скважины; испарение охлажденного гидратообразоватепя за счет его входа в высокоскоростной поток газ» (т.е. в область низкого статического давления) и эа счет этого дополнит ньиве понижение темпер»туры фонт t>rH(уюп:его потока и

6 стенок скважины (т.е. создание благоприятных условий для образования гаэогидратов в стволе скважины).

В случае применения охлажденного метана вместо процесса испарения гидратообраэователя будет иметь место процесс расширения охлажденного метана и его охлаждения по закону Джоуля-Томсона.

После прекрашения фонтанирования в скважину закачивают порцию ингибитора гидратообразования и утяжеленную промывочную жидкость и проводят обычные работы по ликвидации последствий аварийного фонтанирования.

Вторую порцию ингибитора гидратообразования эакачивают для разделения т охлажденного гидратообразователя и утяжеленной промывочной жидкости. Для более эффективного разделения гидратообразователя и утяжеленной промывочной жидкости объем ингибитора гидратообразования, как и в первом случае, берут

5-50 м в зависимости от типа и размеров соединительного канала.

Следует еше раз отметить, что при отклонении от рекомендованных объемов закачки ингибитора гидратообразования будет иметь место снижение эффективности предложенного способа. Так, при превышении верхнего предела (50 м ) объема закачки неоправдано возрастут затраты на осушествление способа, а при закачке ингибитора в объеме меньшем .5 м может произойти смешение охлажденного гидратообразователя и воды или утяжеленной промывочной жидкости, следствием чего явится закупорка соединительного канала. ,Иля иллюстрации ниже приведен пример расчета технологических параметров предложенного способа, применяемого при глушении газового фонтана с относительно невысоким дебитом (10 максут).

Пример. Скважина фонтанирует с дебитом газа 10 м /сут, диаметр

6 ствола скважины 200 мм, температура стенок скважины +20 С, температура

О газа +30 С. Глушение фонтана производят через наклонную скважину, которая встречается со стволом фонтанируюшей скважины на глубине 1000 м. Давление в стволе. фонтанируюшей скважины на глубине 1000 м -150 ат. Промывочная жидкость — вода (1 г/сь|).

Согласно изобретению, в наклонную скважину закачивают воду и производят гидроразрыв пласта s зоне встречи .ство2I523

7 7 лов скважин. На эту операцию рлсходуют

5-,эО м воды. После закачки указлнпог- Ъ го объема воды в наклонную скважину эакачивают ингибитор гидратообразоваиия для разделения воды и гидрлтообразователя. Проходя по соединительному каналу, ингибитор гидратообразования, например, метанол или рлствор хлористого кальция, поглощает влагу со стенок канала, дополнительно снижая вероятность закупорки канала гидратами. Объем ингибитора гидратообразования равен 5-50 м в зависимости от объема соединительного канала. После первой порции ингибитора в скважину закачивают охлажденный газгидратообраэователь, который попадая в ствол фонтанирующей скважины, создает в нем термодинамические условия благоприятные для образования иинтенсивного роста кристаллогидратов на стенках скважины, что влечет за собойуменьшение проходного сечения ствола скважины и, соответственно, уменьшение дебита скважины, вплоть до полного прекращения фонтанирования.

В данном примере рассмотрен процесс изменения термодинамических условий в стволе фонтанирующей скважины при закачке в нее в течение 10 мин жидкого пропана с температурой — 10 С и определен необходимый для закачки объем гидратообразоватепя и темпы его злклчки. Расчеты основаны ил известных теплофизических свойствах газов-гидрлтообраэовлтелей.

Формула изобретения

1. Способ глушения газового фонтана путем эекачки в фонтанирующую скважину воды с последующим эаголнением ствола скважины утяжеленной промывочной жидкостью, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности глушения фонтана, между закачкой воды и промывочной жидкости закачивают последовательно ингибитор гидратообразования, гидратообразователь и вторую порцию ингибитора гидратообразования.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что воду закачивают в объеме 5-50 м, а гидратообразователь эакачивают охлажденным до температуры

-5-70 С.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Разработка и эксплуатация морских нефтяных и газовых месторождений.

Научно-технический сборник, АзНТИ, зо вып. 8, 1966, с. 26-29.

2. Мапеванский В. Д. Открытые газовые фонтаны и борьба с ними — М., Гостоптехиздат, 1963, с. 183-199.

Составитель С. Плотницкий

Редактор Т. Авдейчик Техред М. Петко Корректор Я. Веселовская

Заказ 93/25 Тираж 926 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4