Проведение капитального ремонта скважин

СПЕЦИАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

 

5.1. Введение

Многие  нефтяные месторождения НК «Роснефть» характеризуются значительной текущей  выработкой запасов, высокой степенью обводненности продукции и значительной долей неработающих скважин. Эффективное  проведение капитального ремонта скважин (КРС) в этих условиях позволяет значительно  снизить темпы естественного  падения добычи нефти месторождений  и получить значительную прибыль. Особое место в ряду КРС занимает производство ремонтно-изоляционных работ (РИР).

В ОАО «Новосибирскнефтегаз» основная добыча нефти приходится на месторождения, вступившие в позднюю стадию разработки. Более половины фонда скважин эксплуатируется при обводненности добываемой продукции более 70%. Годовой темп роста обводненности превышает 5%. Большую долю нефти содержат водонефтяные зоны, 1/3 залежей - водоплавающие, что практически исключает безводный период эксплуатации скважин. Ежегодно увеличение числа обводненных скважин превышает число скважин, в которых были проведены ремонтно-изоляционные работы (РИР). В связи с этим задача ограничения и изоляции притока вод в добывающих скважинах является одной из важнейших [  ].

Фактическое применение РИР на месторождениях ОАО  «Новосибирскнефтегаз» до недавнего  времени характеризовалось низкой успешностью, которая была обусловлена:

• недостаточной обоснованностью выбора скважин для проведения РИР из-за отсутствия методик подбора скважин-кандидатов под РИР, надёжных компьютерных моделей процесса разработки залежей;

 

• недостаточным качеством проводимых геолого-геофизических методов исследования скважин (ГИС), в первую очередь, при проведении потокометрии и определении состава притока на нефонтанирующих скважинах;

• применением устаревшего оборудования и технологий, а также тампонажных материалов недостаточно высокого качества.

Для реализации мероприятия необходимо качественно  выполнить комплекс работ по ремонту  скважины, только в этом случае ремонт даст положительный результат. В  данной части проекта предлагается проведение РИР в бездействующей скважине.

Для достижения цели ремонта необходимо решить следующие  задачи:

1. Анализ  проблем и применяемых технологий

2. Выбор  рекомендуемой технологии

3. Расчет  технологии и ее составных  частей

4. Составление  блок-схемы выполнения работ 

5. Составление  табеля оснащенности бригад (приложение   )

6. Разработка  технического чертежа устройства  или узла

7. Составление  схемы размещения оборудования 

8. План-заказ  на проведение работ

9. Заключение  по специальной части

 

5.2.Актуальность  проведения ремонтно-изоляционных  работ

Основные особенности  применения гибких НКТ

 

• Установка  позволяет производить спуск в скважину под давлением сплошной колонны гибких НКТ и осуществлять циркуляцию через эту колонну;
• Жесткость и прочность гибких НКТ позволяют использовать их для спуска и подъема из скважины забойных инструментов;
• Установка представляет собой блочно-модульный агрегат для капитального ремонта скважин, обеспечивающий возможность быстрого проведения полного комплекса ремонтных работ на скважине;
• Гибкие НКТ диаметром 1 1/4" (31,7 мм) использовались при глубине до 18000 футов (5400 м), при расходе 3 баррель/мин (160 л/мин) с использованием смазочных добавок;

Преимущества  применения гибких НКТ

 

Расширение  масштаба применения гибких НКТ при  капитальном ремонте скважин было вызвано следующими преимуществами:

• Возможность проведения работ по капитальному ремонту без глушения скважины, с минимальным ухудшением первоначальных эксплуатационных характеристик продуктивного горизонта и минимальным периодом простоев;

• Возможность быстрой транспортировки и монтажа установки;
• Уменьшения численности бригады: 3 человека для работы с гибкими НКТ + специалисты по обслуживанию насосов;

• Повышение безопасности работ и ускорение СПО в связи с отсутствием соединений в колонне;

• Возможность приведения в действие забойных инструментов благодаря жескости и прочности гибких НКТ (забойные двигатели, гидромониторные устройства, надувные пакера), проведения циркуляционной очистки скважины, извлечения или проталкивания в скважину забойных инструментов в интервалах сужения и искривления ствола скважины;
• Возможность размещения расчетных объемов кислоты на заданных глубинах при интенсификации скважины, в результате чего улучшаются результаты подобных работ по сравнению с прямой закачкой кислоты через колонну НКТ;

• Контакт эксплуатационной колонны НКТ только с отработанной кислотой, что уменьшает их коррозию;

• Наличие  нескольких типоразмеров НКТ дает возможность их применения при различных практических условиях;

В результате экономические предпосылки для  применения гибких НКТ являются более  предпочтительными по сравнению  с другими способами капитального ремонта скважин.

 

Ограничения в применении работ гибких НКТ

 

Однако при  применении гибких НКТ существуют некоторые  ограничения:

• В связи с существующим максимальным проходным диаметром в эксплуатационной колонне НКТ и проблемами усталостного износа диаметр гибких НКТ обычно ограничивается диапазоном 1 1/4" - 1 1/2" (31,7 - 38 мм). Это приводит к ограничению производительности закачки в скважину до 1 - 2,5 баррель/мин (160-400 л/мин) с применением смазывающих добавок;
• При правильной оснастке инжекторной головки максимальное рабочее давление на устье скважины составляет 3500 фунт/кв. дюйм (245 кг/см²). Для более высоких значений этого давления требуется применение более толстостенных труб и направляющего желоба с увеличенным радиусом;
• Для ограничения усталостного износа рекомендуется, чтобы максимальное рабочее давление закачки в скважину не превышало 5000 фунт/кв. дюйм (350 кг/см²);
• Вследствие усталостного износа, приводящего к деформации поперечного сечения и появлению осевой нагрузки, критическая   нагрузка смятия должна быть ограничена в пределах 3000 - 4000 фунт/кв. дюйм (210-280 кг/см²);
• Рекомендуемая максимальная глубина спуска труб скважину составляет не более 18000 футов (5400 м):
• При наличии H₂S и/или СО₂: необходимо принимать меры к ограничению до минимума контакта труб с этой агрессивной средой;
• Особое внимание необходимо уделять применению ингибиторов коррозии от кислотной обработки, в особенности при температурах свыше 200°F (94°C);
• С увеличением диаметра и толщины стенки гибких НКТ максимальная вместимость барабана ограничивается в связи с существующими правилами и нормами транспортировки габаритных грузов (габаритные размеры и вес загруженного барабана, а также допустимая нагрузка на кран морской буровой установки являются ограничительными параметрами).

 

2. Основные виды ремонтных работ, выполняемых при помощи гибких НКТ

 

• Замена рабочей жидкости при заканчивании  или капитальном ремонте скважины (с целью перфорации при депрессии на пласт или при освоении скважины);
• Работы по освоению скважины (начало добычи после заканчивания или капитального ремонта скважины);
• Очистка скважины (удаление механических отложений со стенок НКТ, удаление осадков, расширение ствола, удаление парафина);
• Интенсификация скважины (кислотная обработка, применение специальных растворителей);
• Удаление песчаных пробок (предотвращение их образования);
• Цементирование (ремонтно-восстановительное цементирование под давлением для изоляции газоносных или водоносных горизонтов, установка цементных мостов при ликвидационных работах на скважине);
• Использование гибких НКТ при заканчивании скважины (колонна НКТ с увеличенной производительностью, газлифтовая колонна, эксплуатационная колонна НКТ);
• Глушение скважины;
• Примеры специального применения:
• использование гибких НКТ при каротажных и перфорационных работах;
• использование гибких НКТ при испытании скважины при помощи испытателя пластов на бурильных трубах с опорой на забой (закачка буферной жидкости, освоение и интенсификация скважины и пр.):
• использование гибких НКТ вместо кабеля (жесткая забойная компоновка, каротажные работы, перфорационные работы при помощи перфораторов, спускаемых в скважину на гибких НКТ);
• ловильные работы;
• бурение.

 

Ремонтно-изоляционные (РИР) работы являются одной из актуальнейших  проблем настоящего времени и  в связи с этим на них хотелось бы обратить особое внимание. В последнее  время разработаны десятки составов для проведения РИР как селективного, так и не селективного характера  и поэтому, чтобы в них разобраться  и найти им достойное    применение,    предлагается систематизировать РИР  по видам (технологиям применения) и  целесообразности.

Целесообразность  РИР, в первую очередь, зависит от общего состояния выработанности и  эффективности системы разработки на участке залежи (месторождения).

Избирательность тампонирования водопроводящих каналов  будет определяться не только химическим составом водоизоляционной композиции, но и неравномерностью проникновения  водоизолирующего материала в нефте- и водонасыщенные интервалы за счет вязкости, плотности и проницаемости, а также некоторым технологическим  особенностям обработки и эксплуатации скважин.

Приоритетным  направлением выбора технологии и   тампонирующего материала является характер обводнения скважин. По характеру  обводнения скважин РИР можно  разделить на следующие виды [  ]:

- ликвидация  заколонных перетоков, как с  вышележащих, так и с нижележащих  водоносных пластов;

- ограничение  притока подошвенных вод (залежи  с подстилающими подошвенными  водами);

- ликвидация  прорыва пластовых и нагнетаемых  вод по наиболее проницаемым  пропласткам внутри нефтяной  толщи;

- повышение   нефтеотдачи   продуктивных   пластов  за   счет выравнивания  профиля приемистости в нагнетательных  скважинах;

- водоизоляционные  работы, проводимые в добывающих  и нагнетательных скважинах одновременно;

- отключение  отдельных пластов (необходимость  проведения данного вида  РИР  возникает в скважинах, одновременно  эксплуатирующих несколько пластов;  различие в геологическом строении  пластов (толщина, коллекторские  свойства) обуславливает разновременность  из выработки (обводнения) и, следовательно,  необходимость отключения каждого  выработанного (обводненного) пласта  с целью обеспечения нормальных  условий выработки остальных);

        -ликвидация нарушений обсадных  колонн;

• перевод скважин на другие пласты и горизонты, временная консервация и ликвидация скважины (осуществляется с действующим положением о порядке перевода скважин на другие горизонты, временной консервации и ликвидации скважин).

Следующим  направлением,  влияющим  на  выбор  технологии РИР, и тампонирующего материала  являются такие факторы [  ]:

- особенности  геологического строения месторождения,  пласта, собственно объекта воздействия;

- геологопромысловые  особенности месторождения, пласта, условия разработки и т.д.;

- конструкция   скважины, ее техническое состояние,  имеющиеся подземное и наземное  оборудование и ряд других  факторов, характерных для каждого  месторождения, пласта, скважины.

По этим, вышеперечисленным, приоритетным   направлениям вырабатывается собственно технология проведения РИР и подбирается  наиболее подходящая к ним рецептура  изоляционной композиции.

Основное назначение РИР -  обеспечение оптимальных условий работы продуктивного пласта (или нескольких пластов) для достижения запланированного (максимального) извлечения запасов. В условиях жесткого сырьевого рынка, требующего максимизации добычи,  решение данной проблемы, особенно на месторождениях,  находящихся на последних стадиях разработки и требующих значительных затрат на эксплуатацию, становится наиболее актуальной.

5.3. Анализ проблем и применяемых  технологий при ремонтно-изоляционных  работах

Современное  состояние  работ  по  капитальному  ремонту  скважин  на  предприятиях  объединения  таково:  при  ежегодном  росте  объема  ремонтов  на  30-40%  наблюдается  его  отставание  в  полтора-два  раза  с  требуемым.  Особенно  неблагополучно  положение  при  проведении  ремонтно - изоляционных  работ  в  скважинах.  Так,  доля  РИР  в  общей  структуре  КРС  многие  годы  остается  примерно  на  одном  уровне  и  составляет  в  среднем по  объединению  лишь  37-39%,  а  потребность  в  различных  видах  РИР  превышает  фактически  выполняемое  их  число  в  два  раза. Достаточно  высока  эффективность  работ  по  отключению  нижних   пластов  при  переходе  на  верхние  горизонты (успешность  достигает  97%)  при этом  наблюдается  тенденция  и  снижению  их  продолжительности  и  стоимости.  Такие  работы  выполняются  с  помощью  цементных  заливок  в  стволе  скважины  в  интервале  перфорации  и  несколько  выше  его  кровли.  Достаточно  успешны  работы  по  изоляции  циркуляции  воды  снизу,  выполняемые  в  основном  с  помощью  цементных  растворов.  Однако  с  ростом  успешности  значительно  повысилась  стоимость  таких  работ.На  месторождениях  ООО "РН-Юганскнефтегаз"  очень  распространенно обводнение скважин по отдельно наиболее проницаемым  пропласткам  продуктивного  пласта  из-за  крайне  неравномерной  выработки  послойно-неоднородных  продуктивных  пластов, характерно  для  большинства  месторождений  Западной  Сибири. Прорыв  воды  в  скважины  и  полное  их  обводнение (до  пределов  рентабельной  эксплуатации)  в  подавляющем  большинстве  случаев  происходит  задолго  до  достижения  потенциально  возможного  отбора  нефти  из  скважины. Это  резко  снижает  темпы  текущего  отбора нефти, и  эффективность  действия  системы    поддержания  пластового  давления,  увеличивает  нагрузку  на  системы  сбора  и  подготовки  нефти, усиливает  коррозию  нефтепромыслового  оборудования   и  приводит  к  другим  отрицательным  последствиям.  Борьба  с  данным  типом  обводнения  требует   избирательного (селективного) отключения  обводненных  интервалов  пласта  при  сохранении  продуктивности  нефтенасыщенных  участков [  ].