Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений

Текущий ремонт – комплекс работ по исправлению  или изменению режима работы внутри скважинного и устьевого оборудования, поддержанию скважины в работоспособном состоянии.

Основной  объем операций текущего ремонта  осуществляется по заранее составленному графику с учетом способа эксплуатации, технических характеристик используемого оборудования, состояния скважины, свойств эксплуатируемого объекта. Основные виды работ:

‒ ревизия и частичная или полная замена скважинного оборудования;

‒ оптимизация режимов эксплуатации;

‒ очистка и промывка забоя скважины;

‒ выполнение запланированных геологических и технологических мероприятий.

Капитальный подземный ремонт скважины объединяет все виды работ, требующие длительного времени, больших физических усилий, привлечения многочисленной разнофункциональной техники. Это – работы, связанные с ликвидацией сложных аварий, как со спущенным в скважину оборудованием, так и с самой скважиной, работы по переводу скважины с одного объекта эксплуатации на другой, работы по ограничению или ликвидации водопритока, увеличению толщины эксплуатируемого материала, воздействие на пласт, зарезка нового ствола и другие.

Виды работ, выполняемые капитальным ремонтом можно сгруппировать по следующим направлениям:

‒ охрана недр и окружающей среды;

‒ изоляционные работы по перекрытию и ограничению путей поступления воды в продукцию скважины;

‒ воздействие на продуктивные пласты;

‒ восстановление и ликвидация аварий в стволе скважины.

Основанием  для рассмотрения вопроса необходимости  капитального ремонта каждой конкретной скважины является аварийное состояние, наличие аномалий в величинах  добычи продукции и содержания в  ней воды, загрязнение окружающей природной среды, выполнение скважиной своего назначения. В первом случае должно быть принято решение «ремонт» или «ликвидация», во втором – ремонт или эксплуатация при аномальных показателях, в третьем – обязательная ликвидация источников загрязнения, в четвертом – ликвидация.

Характерной особенностью подземного ремонта скважин  является то, что при различных  его назначениях, продолжительности  и сложности в большинстве  случаев выполняются одни и те же операции с использованием одних  и тех же специальных машин  и инструментов.

Технологический процесс подземного ремонта скважин  можно разделить на три основных этапа:

1) подготовительные работы:

2) спускоподъемные операции и собственно ремонт;

3) освоение скважины после ремонта.

Первый технологический  этап ремонта – подготовительные работы - состоит из двух частей:

‒ собственно подготовки скважины к ремонту;

‒ подготовка оборудования и инструмента для проведения ремонта.

К первой группе относятся работы, связанные с  предупреждением проявлений воды, нефти  и газа в процессе ремонта.

Скважину  считают подготовленной к ремонту, если созданы условия для проведения в ней всех необходимых операций при соблюдении охраны труда, исключения загрязнения окружающей среды и потерь продукции.

Одной из технологий подготовки является глушение скважины, заключающееся в замене скважинной жидкости на жидкость глушения, плотность  которой обеспечивает создание необходимого противодавления на эксплуатируемый объект. Глушение скважины нежелательный процесс, так как жидкость глушения в сочетании с репрессией на пласт может оказывать отрицательное влияние на его коллекторские свойства.[7.104]

Более рациональный способ подготовки скважин к ремонту  по сравнению с глушением – установка в скважине выше эксплуатационного объекта клапанов-отсекателей или оснащение устья скважины специальным оборудованием для производства спускоподъемных операций под давлением.

Вторая часть  подготовительных работ заключается  в доставке и развертывании на устье скважины необходимого оборудования, обеспечении инструментом, материалами и приспособлениями, демонтажем оборудования после проведенных работ и пр.

Рис. 6. Подъемная установка.

1 – талевая  система; 2 – вышка; 3 – силовая  передача; 4 – передняя опора; 5 –  кабина оператора; 6 – лебедка; 7 –  гидроцилиндр подъема вышки; 8 –  задняя опора.

Большинство технологий ремонта осуществляется с применением спускоподъемных операций, поэтому спуск и подъем колонны труб рассматривается как самостоятельная группа операций. Их выполняют комплексом грузоподъемного оборудования, включающего вышку с оснасткой, инструмент и средства механизации для захвата, поддержания труб, а также операций с резьбовыми соединениями.

Грузоподъемное  оборудование смонтировано на транспортной базе.

Мобильный агрегат  для производства спускоподъемных  операций в подземном ремонте  скважин в рабочем и транспортном положении показан на рисунках 6 и 7.

Для технологических  операций предназначено специальное  наземное и подземное оборудование. Основное наземное оборудование – насосные агрегаты для нагнетания жидкостей в скважину, установки для производства пара, оборудование для герметизации устья скважины, агрегаты для исследования скважин. Подземное – пакеры, якори, захватные устройства для извлечения труб, канатов, инструменты для очистки забоя и стенок скважины, инструменты для разрушения металла в скважине, создания дополнительных работ используются специальные технические и транспортные средства.

Освоение  заключается в создании в заглушенной  скважине условий для притока  жидкости и газа из пласта к забою  после ремонта.

Канатные  технологии основаны на использовании  каната для спуска на забой или  заданный интервал скважины приборов, приспособлений, устройств, контейнеров, с соответствующими материалами.

Технологии  с использованием гибких труб заключается  в разматывании и наматывании на барабан, размещенный на площадке транспортного средства, непрерывной гибкой колонны.

На устье  скважины размещается специальный  механизм, принудительно заталкивающий гибкую колонну при одновременном ее распрямлении. На оси барабана установлен вертлюг, соединенный с внешним неподвижным концом гибкой колонны, что позволяет подавать в трубы жидкость в процессе вращения барабана. На спускаемом конце гибкой колонны может быть укреплен необходимый инструмент или приспособление для проведения технологической операции.

Рис. 7. Самоходная подъемная установка.

1 – оттяжки вышки, 2 – установочные  оттяжки, 3- клиновые упоры, 4- винтовой  домкрат, 5- поворотный кран, 6- крюкоблок, 7- коробка перемены передач, 8- лебедка, 9- пост управления подъема вышки, 10- гидравлический домкрат, 11- инструментальный ящик, 12- задняя опора вышки.

Длинномерная  гибкая труба отличается от насосно-компрессорных  труб материалом и отсутствием соединительных муфт.

Технологии  ремонта предусматривают спуск  гибкой колонны в обсадные трубы, в трубы насосно-компрессорных  труб, в межтрубное пространство в  скважине между обсадной и подъемной  колонной труб.

От традиционных методов ремонта  скважин колтюбинговые технологии отличает упрощение процесса работы при избыточном давлении в стволе скважины, оперативное свертывание и развертывание установок, возможность работы в межколонном пространстве, исключение спускоподъемных операций при некоторых видах ремонта.

3.6. Методы воздействия  на прискважинную часть пласта 

Для облегчения притока нефти и газа к забоям эксплуатационных скважин и поглощения воды нагнетательными скважинами применяю методы искусственного воздействия на породы призабойной зоны с целью увеличения их проницаемости. Иногда бывает достаточно удалить со стенок поровых каналов пласта в призабойной зоне  частицы парафина, смолистых и глинистых веществ, и производительность скважин резко возрастает. В большинстве же случаев приходиться искусственно увеличивать число поровых каналов на забое и удлинять их протяженность, т.е. повышать трещиноватость пород продуктивного пласта.

По характеру  воздействия на призабойную зону скважин методы увеличения  проницаемости  пород могут быть условно разбиты  на химические, механические, тепловые и физические. Для получения хороших результатов часто эти методы  применяют в сочетании друг с другом или последовательно.

Выбор метода воздействия на призабойную зону определяется  особенностями строения  продуктивных пластов, составом пород  и другими пластовыми условиями. Так, например, химические методы, в частности солянокислотная обработка пласта, дают хорошие результаты в слабопроницаемых карбонатных породах.  Применяют обработку  кислотой скважин, продуктивные пласты которых сложены сцементированными песчаниками, содержащими карбонатные вещества.

Применение  химических методов воздействия  на продуктивные пласты основано на происходящих реакциях взаимодействия закачиваемых химических веществ, в основном различных кислот, с некоторыми    породами, которые растворяются , тем самым увеличивая размеры поровых каналов и повышая  пластовую проницаемость. При механическом воздействии на пласты их проницаемость повышается вследствие создания новых каналов и трещин, сообщающих пласты  с призабойной зоной скважины.

Эти методы повышения проницаемости пластов  наиболее эффективны и широко распространены на нефтяных промыслах страны.

Механические  методы  обработки (гидравлический разрыв пласта, торпедирование) применяют в пластах, сложенных плотными породами.

Тепловые  методы  воздействия применяют  для удаления парафина и смол, осевших  на стенках поровых каналов, и  интенсификации химических методов  обработки призабойных зон.

Физические  методы в основном используют для  удаления из призабойной зоны скважины остаточной воды и твердых мелкодисперсионных частиц, в результате чего увеличивается  проницаемость пород для нефти.

Гидравлический  разрыв пласта способствует увеличению продуктивности эксплуатационных скважин и повышению приемистости нагнетательных скважин. Процесс гидравлического разрыва пласта состоит из следующих последовательно проводимых  операций: 1) закачка в пласт жидкости разрыва для образования трещин; 2) закачка жидкости – песконосителя с песком, предназначенным для закрепления трещин; 3) закачка продавочной жидкости для продавливания песка в трещины. Гидроразрыв пласта происходит под действием  нагнетаемой под большим давлением в скважину жидкости, в результате чего образуются искусственные и расширяются естественные трещины. Образующаяся система трещин связывает призабойную зону скважины с более удаленными частями продуктивного пласта, протяженностью вплоть до нескольких десятков метров.

Образовавшиеся  трещины шириной 1-2мм  затем заполняются  песком. Радиус этих трещин может достигать  нескольких десятков метров. Заполненные  крупнозернистым песком трещины обладают значительной проницаемостью, в результате чего после гидроразрыва производительность скважины увеличивается в несколько раз.  В качестве жидкостей разрыва и песконосителей используют углеводородные жидкости  и водные растворы. Углеводородные жидкости включают: сырую нефть повышенной вязкости, мазут и его смесь с нефтью. Дизельное топливо, а также водонефтяные и нефтекислотные эмульсии. Эти жидкости используются при гидроразрыве пласта на нефтяных скважинах. Водные растворы , применяемые в нагнетательных скважинах, включают: воду, водный раствор сульфит-спиртовой барды, растворы соляной кислоты, загущенные растворы соляной кислоты и воду, загущенную различными реагентами.

Процесс разрыва  в большой степени зависит  от физических свойств жидкости разрыва  и, в частности, от вязкости , фильтруемости  и способности удерживать зерна  песка во взвешенном состоянии.

В качестве  песка для заполнения образовавшихся  при разрыве пласта трещин берут  крупнозернистый   хорошо окатанный  и однородный по размерам зерен (0,5-1,0 мм) кварцевый песок. Количество песка для закачки в пласт при гидроразрыве зависит от проницаемости и трещиноватости продуктивного пласта и колеблется от 4 до 20 тонн  на скважину.

Перед проведением  гидроразрыва пласта в скважине производят очистку забоя от загрязнений, затем  проводят солянокислотную обработку.

Для улучшения  условий притока нефти и газа в скважины нередко осуществляют  гидроразрыв пласта несколько раз, при этом создают  трещины в пласте  на разных глубинах продуктивной толщины. В результате  создаются несколько искусственных трещин, что существенно увеличивает проницаемость пласта в призабойной зоне скважин. В этих целях перед каждым последующим разрывом пласта устанавливают пакер, чтобы изолировать нижележащие прослои продуктивного пласта. Помимо песка при многократном  гидроразрыве  используют зернистый нафталин, эластичные шарики из пластмассы.

Виброобработка  забоев скважин так же, как и гидроразрыв, направлены на создание в пласте сети искусственных трещин. В результате резкого колебания давления и гидравлических импульсов, создаваемых вибратором, происходит улучшение проводимости и очистка призабойной зоны скважин вследствие образования трещин и расширения  естественных трещин в пласте. Виброобработки проводят, спуская в скважину на насоснокомпрессорных трубах гидравлический вибратор, который устанавливают против продуктивного пласта. Затем нагнетают в скважину жидкость, которая, попадая на цилиндр вибратора с щелевыми прорезями, создает гидравлический удар, сопровождаемый повышением давлений, и циклические колебания жидкости. Для создания  непрерывной струи рабочей жидкости (нефть, раствор соляной кислоты, раствор ПАВ) при виброобработках у скважины устанавливают два насосных агрегата.