Освоение скважин закачкой газированной жидкости

Освоение скважин газированной жидкостью заключается в том, что вместо газа или воздуха в межтрубное пространство закачивается смесь газа с жидкостью (вода или нефть). Плотность такой газо-жидкостиой смеси зависит от соотношения расходов закачиваемых газа и жидкости, что позволяет регулировать параметры процесса освоения. С учетом того, что плотность газожидкостной смеси больше плотности чистого газа, это позволяет осваивать глубокие скважины компрессорами, которые создают меньшее давление.

Освоение нагнетательных скважин. Нагнетательные скважины должны иметь высокую приемистость по всей толщине продуктивного пласта. Этого можно достичь хорошей очисткой призабойной зоны продуктивного пласта от грязи и других каль-матирующих материалов. Призабойную зону пласта очищают пе­ред пуском нагнетательной скважины иод закачку теми же спо­собами, что и при освоении нефтедобывающих скважин, но дре-ниропание призабойных зон пласта проводят по времени значи­тельно дольше. Длительность промывки достигает одних суток и более и зависит от количества механических примесей, содер­жащихся в выходящей из скважины воде. Содержание меха­нических примесей в конце промывки не должна превы­шать 10-20 мг/л.

Максимальная очистка порового пространства призабойной зоны пласта происходит с использованием таких способов дре­нирования, которые позволяют создавать очень высокие депрес­сии на пласт, обеспечивающие высокие скорости фильтрации жидкости к забоям скважин в условиях неустановившихся режи­мов. Чаще всего дренирование пласта проводят методами само-излива, аэризации жидкости, откачки с применением высоко производительных погружных центробежных насосов и др. При освоении нагнетательных скважин широкое применение по­лучил метод переменных давлений (МИД). При использовании этого метода в призабойную зону пласта через НКГ, с использо­ванием насосных агрегатов в течение короткого времени перио­дически создают высокое давление нагнетания, которое затем резко сбрасывают через межтрубиос пространство (проводят «разрядку»). При закачке жидкости с высоким давлением в при­забойной зоне пласта раскрываются имеющиеся и образуются новые трещины, а при сбрасывании давления происходит приток жидкости к забою с большой скоростью. Хорошие результаты получают при использовании способа периодического дрениро­вания призабойных зон созданием многократных мгновенных высоких депрессий на забое (автор Ф.С. Абдулин).

Иногда плохая приемистость нагнетательных скважин проис­ходит или из-за низкой природной проницаемости пород пласта, или большого количества глинистых пропластков, освоить которые проведением дренажа призабойных зон не удастся. В таких случаях для увеличения приемистости нагнетательных скважин используют другие методы воздействия, которые позволяют увеличивать диа­метры фильтрационных каналов или создавать систему трещин в породах пласта. К таким методам относятся различные кислотные обработки, тепловые методы, гидравлический разрыв пласта, ще­левая разгрузка, обработка пласта оксидатом и т.д.

Глава X. Добыча нефти и газа

Глава X ДОБЫЧА НЕФТИ И ГАЗА

Основы подъем;» газожидкостной смеси из скважин

Основным процессом в добыче нефти и та является подъем газожидкостной смеси на дневную поверхность. При всех способах добычи нефти газожидкостная смесь дви­жется по насосно-компрессорным трубам (НКТ) от забоя до устья скважины. При подъеме газожидкостной смеси из нее вы­деляется газ.

Способы добычи нефти в зависимости от пластового давле­ния, физических свойств нефти, коллекторских свойств продук­тивного пласта и т.д. подразделяются на:

1. Фонтанный, когда нефть поднимается на поверхность под
давлением природной (пластовой) энергии.

2. Газлифтный, когда нефть поднимается за счет газа, нагне­
таемого в скважину.

3. Насосный или механизированный, когда нефть поднимается
па поверхность с помощью насосов, таких как:

- глубинных с приводом от станков-качалок (НГН);

- элсктроцентробежных (ЭЦН);

- винтовых;

- гидропоршневых.

1. Фонтанная эксплуатация

Способ эксплуатации скважин, при котором подъем газо­жидкостной смеси от забоя скважины на дневную поверхность происходит за счет природной (пластовой) энергии, называется фонтанным. Фонтанирование нефтяных скважин происходит за счет гидростатического напора или за счет энергии сжатого га­за, а также за счет энергии сжатых горных пород.

Приток нефти к забоям скважин происходит за счет разно­сти между пластовым и забойным давлением. В случае когда давление столба жидкости (до устья заполненной скважины) меньше пластового давления, екпажина будет фонтанировать. В зависимости от режима работы залежи фонтанирование сква­жины будет происходить за счет энергии гидростатического на­пора или за счет энергии расширения газа, растворенного в неф­ти, или одновременно за счет той и другой энергии. Чаше всего основную роль в фонтанировании скважин играет газ, содержа­щийся вместе с нефтью в пласте, и в тех случаях, когда газ в пла­стовых условиях полностью растворен в нефти и по пласту дви­жется однородная жидкость. При освоении таких скважин свободный газ начинает выделяться из нефти в насосно-компрес-сорных трубах на глубине, где давление ниже давления насыще­ния нефти газом. При этом фонтанирование будет происходить за счет гидростатического напора и энергии сжатого газа, прояв­ляющейся в верхней части скважины. На глубине, соответст­вующей давлению насыщения нефти газом, газ начинает выде­ляться из нефти в виде пузырьков. Поднимаясь вверх, газовые пузырьки испытывают все меньшее давление, вследствие чего объем пузырьков газа увеличивается и плотность смеси нефти и газа становится меньше. В итоге давление газожидкостного столба на забой скважины становится меньше пластового, и сква­жина начинает фонтанировать. Фонтанирование скважины под действием гидростатического напора бывает тогда, когда давление на устье больше давления насыщения, т.е. Р_у>Р_тс.

В этом случае весь газ находится в нефти в растворенном состоя­нии, и забойное давление определяется как дарление столба од­нородной жидкости, заполняющей скважину, по формуле:

Р^ + Р_у, (38)

где /^д - забойное давление, МПа; И- глубина скважины, м; р -

плотность жидкости, кгУм³; g - ускорение свободного паде­ния, м/с²; Р - гидравлические потери давления на трспис при

движении жидкости, МПа; Р_у - противодавление на устье, МПа.

В.И. Кудимов. Основы нефтегазопромыслового дела

Глава X. Добыча нефти и газа

Потери давления на трение определяются по формуле Дар-си-Всйсбаха

^=^~Л (39)

где X - коэффициент гидравлических сопротивлений; d- диаметр насосно-компрессорных (подъемных) труб, м; с - скорость дви­жения жидкости в подъемных трубах, м/с; L - длина подъемных труб, м.

(40) (41)

Численное значение X определяется в зависимости от шеро­ховатости подъемных труб и критерия Рсйнольдса:

64 cd

Л = — при Re = — <2320;
Re ' v

X = '.,— при Re > 2320,

где v - кинематическая вязкость жидкости, м /с.

Забойное давление определяется из основного уравнения притока жидкости к забою скважины:

Р = Р — "In IK (А1Л

¹ чаб ^г пл V т-/» V*А/

где Q - дебит скважины м³/сут; К - коэффициент продуктивно­сти, м³ (сут. МПа); Р_т - пластовое давление, МПа; п - показатель

режима фильтрации жидкости в призабойной зоне пласта.

Подставляя значения (39) и (42) в уравнение (38), определя­ют давление на устье:

^у "^л d 2

Если устье фонтанной скважины закрыто, то забойное дав­ление равно пластовому

-Рэаб = ^пл =Hpg + P_y. (44)

В основном фонтанирование скважин происходит за счет энергии гидростатического напора и энергии расширения газа в нефти. Для таких условий фонтанирования

(45)

11ЯС

Р_у < Р₁

когда до интервала, где давление равно давлению насыще­ния Р_иас, движется однофазная жидкость (газ растворен в нефти),

а выше идет двухфазный поток (жидкость и газ).