2015-08-13
1489
Освоение скважин путем закачки газированной жидкости заключается в том, что вместо чистого газа* или воздуха в межтрубное пространство закачивается смесь газа с жидкостью (обычно вода или нефть). Плотность такой газожидкостной смеси зависит от соотношения расходов закачиваемых газа и жидкости. Это позволяет регулировать параметры процесса освоения. Поскольку плотность газожидкостной смеси больше плотности чистого газа, то это позволяет осваивать более глубокие скважины компрессорами, создающими меньшее давление.
Для такого освоения к скважине подвозится передвижной компрессор, насосный агрегат, создающий по меньшей мере такое же давление, как и компрессор, емкости для жидкости и смеситель для диспергирования газа в нагнетаемой жидкости. При нагнетании газожидкостная смесь движется сверху вниз при непрерывно изменяющихся давлении и температуре. Процесс этот сложный. Однако можно записать уравнение баланса давлений с усредненными параметрами смеси и расхода.
|
|
|
При закачке газожидкостной смеси (ГЖС) на пузырьки воздуха действует архимедова сила, под действием которой они всплывают в потоке жидкости. Скорость всплытия зависит от размеров газовых пузырьков, вязкости жидкости и разности плотностей: чем мельче пузырьки, тем меньше скорость их всплытия. Обычно эта скорость относительно жидкости составляет 0,3-0,5 м/с. Поэтому скорость движения жидкости вниз должна быть больше скорости всплытия пузырьков газа. Иначе газ не достигнет башмака НКТ и давление на забое не снизится. Для создания достаточно больших скоростей жидкости необходимы большие расходы. Поэтому при закачке ГЖС предпочтительно это делать не через кольцевое пространство, а через НКТ, так как малое их сечение позволяет получить достаточно большие нисходящие скорости при умеренных объемных расходах жидкости. Считается, что для успешного осуществления процесса достаточно иметь нисходящую скорость жидкости порядка 0,8-1 м/с.
Для выноса с забоя тяжелых осадков (глинистого раствора, утяжелителя и частиц породы) обычно применяется обратная промывка. Поэтому закачка ГЖС, которая осуществляется после промывки, также производится по схеме обратной промывки без изменения обвязки скважины.
Запишем баланс давлений при закачке ГЖС в кольцевое пространство в тот момент, когда давление на насосе будет максимально. Рассмотрим случай, когда НКТ до башмака заполнены жидкостью, а затрубное пространство заполнено ГЖС; причем обе системы движутся со скоростями, соответствующими темпу нагнетания ГЖС.
Обозначим:
- удельные потери на трение в НКТ при движении ПО ним жидкости, выраженные в м столба жидкости;
|
|
|
--удельные потери на трение в кольцевом пространстве, выраженные в м столба ГЖС.
При обратной промывке давление у башмака НКТ со стороны кольцевого пространства равно
(IV.37)
Давление у башмака со стороны НКТ равно
(IV.38)
где ром - среднеинтегральное значение плотности ГЖС в кольцевом пространстве; 
- плотность скважинной жидкости;
-длина НК.Т; 
- средний угол отклонения ствола скважины от вертикали; 
-давление нагнетания на устье скважины в кольцевом пространстве; ру - противодавление на выкиде;
-ускорение свободного падения.
Очевидно, 
поэтому, приравнивая и решая относительно L, получим 
(IV.39)
Формула (IV.39) определяет предельную глубину спуска башмака НКТ при заданных параметрах процесса 
. Решая формулу (IV.39) относительно 
получим: давление на устье скважины, необходимое для закачки ГЖС при заданной глубине 
спуска НКТ:
(IV.40)
Величины 
обычно известны. Величины ст, ак
и рем определяются: 
-по обычным формулам трубной гидравлики, а ак и рем - сложными вычислениями с использованием ЭВМ для численного интегрирования дифференциального уравнения движения ГЖС.
При освоении скважины газированной жидкостью к устью присоединяется через смеситель линия от насосного агрегата, ко второму отводу смесителя - выкидная линия компрессора. Сначала запускается насос и устанавливается циркуляция. Скважинная жидкость (глинистый раствор) сбрасывается в земляной амбар или другую емкость. При появлении на устье нагнетаемой чистой жидкости (вода, нефть) запускается компрессор, и сжатый газ подается в смеситель для образования тонкодисперсной ГЖС.
По мере замещения жидкости газожидкостной смесью давление нагнетания увеличивается и достигает максимума, когда ГЖС подойдет к башмаку НКТ. При попадании ГЖС в НКТ давление нагнетания снижается.
