WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 8 |

В связи с отсутствием специальных глинопорошков для приготовления буровых растворов, в некоторых УБР стали применять местные глины. Недостатком промывочных жидкостей, приготовленных из этих глин, являются их низкие структурно-механические свойства. Перемешивание для получения необходимых свойств раствора оказалось мало эффективным и требующим больших затрат времени. Так, для достижения необходимых параметров бурового раствора бригаде зачастую приходится 5 6 суток проводить его обработку. Возникла необходимость ускорения этого процесса более мощными методами воздействия. В литературе известны такие методы активации материалов, как взрывное, ударное, фрикционное и акустическое воздействия.

Взрывное воздействие исключается, так как необходима обработка бурового раствора в ещё не обсаженной скважине. Более распространено ударное воздействие. Так, известен гидравлический активатор [34], где повышение активности (измельчение) тампонажных растворов основано на диспергировании твёрдых частиц, движущихся со скоростью 80 100 м/с, при ударе струи раствора о преграду (металлическую стенку) или ударе о струю этого же раствора. В результате этого происходит более полное смачивание частиц цемента или глины, и свойства раствора улучшаются. Однако этот метод недостаточно эффективен, так как дроблению подвергается не весь объём раствора, а лишь раствор, непосредственно прилегающий к стенке преграды. Очень эффективно фрикционное воздействие, однако малая производительность метода и большие энергозатраты не позволяют использовать его для наших целей.

Ультразвуковое воздействие также даёт хорошие результаты [35 - 37].

Однако вследствие малой длины звуковой волны и большого её затухания объём обработки раствора не велик.

С целью повышения эффективности обработки раствора создан целый класс устройств, в которых звуковое (а не ультразвуковое) воздействие сочетается с механической обработкой состава. К ним относятся, например, устройства, описанные в работах [38 - 42], а также турбодиспергаторы [43,44]. В работе [45] для диспергирования глин предлагается использование роторнопульсационных аппаратов (РПА). Эффективность аппарата обусловлена тем, что создаваемые аппаратом гидроимпульсы приводят к выделению из раствора растворённого газа, который аккумулируется в глобулы (пузырьки). Между ротором и статором эти пузырьки схлопываются. При этом происходит локальное выделение энергии, которая расходуется на разрушение как глинистых, так и абразивных частиц. И за счёт уменьшения трения глинистой суспензии уменьшается износ оборудования и улучшаются условия работы поршневых насосов для перекачки глинистых растворов. В этих устройствах на частицу раствора наряду с акустическим полем действуют ещё и сильные сдвиговые напряжения. Но у этих аппаратов имеются существенные недостатки, поскольку для их работы необходимо наличие привода, например, электродвигателя. Поэтому использование таких устройств возможно лишь на глинозаводах.

Целесообразнее использовать излучатели, встроенные в обсадную колонну. Это позволяет уменьшить трудозатраты на оборудование. Наиболее подходящими для данной цели являются вихревые гидроакустические излучатели (ГВД) [7, 11 - 24]. В них также наряду с акустическим воздействием на буровой раствор действуют ещё и сильные сдвиговые напряжения. Кроме того, поскольку движение в вихревой камере происходит по спирали, это позволяет воздействовать на раствор довольно продолжительное время. Применение ГВД без дополнительных затрат времени, в процессе бурения, через 6 8 часов обеспечивает необходимые структурные параметры промывочных жидкостей из местных глин.

Технология повышения структурно-механических свойств промывочных жидкостей основывается на том, что при движении глинистой суспензии в вихревой камере ГВД на неё действуют пульсирующие с частотой звукового поля сдвиговые напряжения, что, с одной стороны, облегчает разрыв межмолекулярных связей, а с другой стороны, эти напряжения затрудняют их рекомбинацию. В случае совпадения собственной частоты колебаний глинистой чешуйки или системы связанных между собой ван-дер-ваальсовыми силами чешуек с частотой излучения генератора возникает резонанс, в результате чего разрушение глинистых частиц происходит при много меньших напряжениях разрыва и меньшем времени воздействия. Каждой частоте звуковых колебаний соответствует свой характерный размер глинистых или других частиц. А поскольку ГВД характеризуется целым набором вторичных гармоник, то резонансное разрушение частиц будет происходить в довольно большом интервале размеров.

Разрушение связей между чешуйками глины приводит как к лучшему смачиванию глины, так и к её активации [34]. Таким образом, для получения необходимых свойств промывочной жидкости следует создать в вихревой камере ГВД движение раствора со скоростью, приводящей к генерации звука излучателем. То есть необходимо, чтобы скорость движения жидкости в камере генератора была не менее 30 м/с. При использовании ГВД с двумя тангенциальными отверстиями диаметром 10 мм для этого следует применять буровой насос для подачи бурового раствора с производительностью более 5 л/с.

В работах [46, 47] для обработки тампонажного раствора использовали излучатель, аналогичный трубке Вентури. Он устанавливался в нагнетательную линию с таким расчётом, чтобы через него закачку тампонажного раствора вели два цементировочных агрегата. При этом перепад давления на излучателе составлял 2 4 МПа. При работе использовалось от одного до четырёх излучателей.

III.1. Результаты производственных испытаний Первые испытания ГВД были проведены при приготовлении глинистой суспензии на скв. №269 Уньвинского месторождения. После чего в течение 1992 г. для повышения структурно-механических свойств промывочных жидкостей ГВД использовали ещё на 8 скважинах.

Таблица Изменение свойств промывочных жидкостей при работе с ГВД Показатели до работы с ГВД Интервал (после работы с ГВД) Номер бурения, скважины Ж,,,,, 1/м рН мг-экв/л г/см3, с см3 мм дПа 269, Уньва 2228- 1,14 20 11 1 7 4 / 5 -2261 (1,14) (21) (8) (1) (7) (45/81) (126) 280, Уньва 2362- 1,13 21 10 1 7 8 / 12 -2374 (1,14) (21) (9) (1) (7) (15/ 45) (200) 280, Уньва 2280- 1,12 20 10 1 7 3 / 6 -2302 (1,12) (21) (9) (1) (7) (16/36) (182) 343, Уньва 2140- 1,12 24 10 1 7 4 / 6 -2152 (1,12) (25) (9) (1) (7) (18/48) (158) 613, Уньва 2172- 1,14 25 10 1 7 6 / 8 -2201 (1,14) (30) (10) (1) (7) (24/48) (167) 929, Ярино 1693- 1,13 22 7 1 7 8 / 12 -1715 (1,13) (24) (7) (1) (7) (18/42) (126) 282, Уньва 2035- 1,14 22 10 1 7 4 / 7 -2058 (1,14) (25) (10) (1) (7) (16/38) (186) 409, Уньва 2068- 1,12 23 9 1 6 8/ 14 -2106 (1,12) (29) (9) (1) (6) (28/46) (168) 920, Ярино 1692- 1,12 28 8 1 6 8 / 16 -1703 (1,12) (32) (8) (1) (6) (24/42) (132) После приготовления суспензии из глины Берёзовского кирпичного завода и обработки её реагентами спустили бурильный инструмент в скважину, включив в компоновку ГВД (рис.3.1 а, б). Результаты опытов приведены в табл. 3, где – плотность; – условная вязкость; – фильтрация; – толщина корки; – ста1/тическое напряжение сдвига, замеренное через 1 мин/через 10 мин; Ж– жесткость.

Рис. 3.1. Схема установки ГВД в переводнике:

1 - переводник; 2 - ГВД Из табл. 8 следует, что использование ГВД позволяет повысить структурно-механические свойства промывочных жидкостей, приготовляемых из местных глин, без дополнительных затрат времени. Кроме того, вследствие явления тиксотропии, заключающегося в том, что переменное воздействие в структурированных средах приводит к резкому снижению вязкости из-за разрушения структуры жидкости, во время работы генератора (т. е. при прокачке раствора) вязкость раствора падает [47, 48], что снижает сопротивление течению жидкости.

При испытаниях ГВД для приготовления промывочных жидкостей был обнаружен и недостаток этих генераторов. При его работе в результате кавитационной эрозии происходило разрушение донышка генератора. Попытки использовать высокопрочные материалы не привели к существенному увеличению срока службы излучателя. Однако создание полости (газового демпфера) в донной части ГВД или, что то же самое, сдвиг входных (тангенциальных) отверстий генератора вглубь вихревой камеры существенно увеличивает срок службы устройства.

Создание такой газовой полости в донной части генератора эквивалентно переводу кавитационного режима обтекания в суперкавитационный режим [49].

IV. Освоение скважин Практика проектирования и строительства скважин не гарантирует получения их потенциально возможной продуктивности в связи с ухудшением фильтрационных свойств пород в ПЗП на стадии бурения, крепления, вторичного вскрытия, освоения и эксплуатации. Исследования скважин, проведённые после одноготрёх лет эксплуатации, показывают, что совпадение максимально достижимого (в отсутствие скин-эффекта) и фактического дебитов достигается только в 20 % скважин. В других случаях фактический дебит в 1,5 30 раз ниже максимально возможного, что связано с изменением проницаемости призабойной зоны. Наличие вокруг ствола скважины зоны ухудшенной проницаемости приводит не только к уменьшению дебита скважины и потере значительной части пластовой энергии по мере продвижения в пласте пластового флюида, но и к многократному снижению эффективности применения методов повышения нефтеотдачи пласта.

Из сказанного следует, что решение проблемы повышения дебита скважин в первую очередь связано с улучшением фильтрационных свойств пород в ПЗП.

Существует довольно много методов воздействия на призабойную зону пласта [50 - 54]. Это обработка ПЗП растворами поверхностно-активных веществ [50], растворами кислот [50 - 53], растворами кислот с переменным воздействием [52, 53]. Однако наиболее перспективным способом увеличения проницаемости ПЗП является её дренирование депрессией, что особенно важно при кислотных обработках скважин.

При дренировании пласта по мере удаления от забоя скважины скорость фильтрации уменьшается, что ограничивает глубину очистки ПЗП от кольматанта, т.е. эффективность очистки определяется прежде всего величиной депрессии, создаваемой в скважинном пространстве и зависящей от неё скорости движения жидкости в ПЗП.

Начиная с 1979 года для дренирования скважин стали широко использовать струйные аппараты (УОС) конструкции Ивано-Франковского института нефти и газа [54]. Струйные аппараты на насосно-компрессорных трубах (НКТ) спускаются в скважину на расчётную глубину вместе с пакером и фильтромхвостовиком. С помощью насосных агрегатов (ЦА-320, ЦА-400 и др.), установленных у устья скважины, рабочая жидкость подаётся по НКТ к соплу струйному насоса. При истечении жидкости с большой скоростью (~ 200 м/с) из сопла в приёмной камере устройства и соответственно под пакером создаётся зона пониженного давления, вследствие чего жидкость эжектируется из-под пакерной зоны.

В приёмной камере происходит смешение потоков рабочей и эжектируемой жидкостей. Смешанный поток поступает в диффузор и далее по затрубному пространству движется к устью скважины. Отбор жидкости из подпакерного пространства приводит к снижению давления в этой области, что и создаёт депрессию на пласт. После прекращения подачи рабочей жидкости к струйному насосу жидкость из затрубного пространства через диффузор, камеру (приёмную) смешения попадает в подпакерную зону, вследствие чего восстанавливается гидростатическое давление на пласт.

Недостатком описанного выше устройства является опасность достижения предельно допустимых значений величины депрессии, что может привести или к разрушению (смятию) обсадной колонны [55], или же к смыканию трещин при работе устройства в трещинных коллекторах [56, 57].

Возможно повышение эффективности работы УОС. Для этого надо лишь модулировать депрессию на пласт и уменьшить её абсолютную величину. Так, в работе [32,33] на примере использования гидроимпульсного насоса показано, что совмещение депрессии со звуковой обработкой приводит к лучшей очистке ПЗП, поскольку в этом случае кольматирующие частицы не углубляются в пласт, а выносятся из него.

С этой целью в институте ПермНИПИнефть разработано устройство для обработки и освоения скважин (ЗУОС), которое представляет собой сочетание струйного насоса (например, УОС-1 [54]) и гидродинамического генератора (рис. 4.1). Устройство может работать в режиме нагнетания (при обработке ПЗП) при перекрытом межтрубном пространстве. Тогда через колонну НКТ 4, вертикальный канал 3 и излучатель 1 в призабойную зону подают рабочий агент.

При прохождении через излучатель 1 реагент испытывает пульсации скорости и давления, распространяющиеся в окружающую среду в виде звуковых волн. Звуковое поле, воздействуя на ПЗП, облегчает отмыв загрязнений со стенок скважины, поровых каналов и трещин в призабойной зоне. При освоении скважины её межтрубное пространство открывают. Рабочая жидкость под давлением подаётся во внутреннюю полость колонны труб 4. Часть жидкости через сопло 6 струйного насоса 5 поступает в камеру смешения 7, а другая часть жидкости через вертикальный канал 3 и излучатель 1 и далее через канал 9 вместе с пластовой жидкостью – в камеру смешения струйного насоса. Отсюда, ЗУОС создаёт в скважине пульсирующую депрессию, которая позволяет более эффективно и глубоко очистить ПЗП и увеличить приток нефти.

Введение в УОС-1 вихревого генератора звука привело к некоторому снижению величины депрессии, создаваемой этим насосом. Такое снижение депрессии обусловлено неустойчивостью струй жидкости в звуковом поле. Эта неустойчивость проявляется в распыле поступающей из сопла 6 в камеру смешения жидкой струи. В результате этого факел распыла полностью заполняет камеру смешения 7 струйного насоса, что снижает среднюю скорость движения струи жидкости, и разряжение, обусловленное движущейся струёй жидкости, уменьшается.

Для уменьшения этого эффекта были проведены эксперименты по выбору оптимальных значений зазора между соплом струйного насоса и камерой смешения, длиной и диаметром камеры смешения.

Рис. 4.2. Схема стенда для испытаний звукового струйного насоса Отработка оптимальных геометрических размеров камеры смешения проводилась на стенде, изображённом на рис. 4.2. Стенд представлял собой заглушенный снизу отрезок обсадной колонны с трубной головкой, в который на отрезке НКТ опускался ЗУОС с пакером. Производилась посадка пакера. Подпакерное пространство соединялось с вакууметром. Через НКТ осуществлялось нагнетание жидкости цементировочным агрегатом ЦА-320М. Наблюдали за величиной разряжения и режимом работы излучателя (ГВД). Результаты испытаний для звукового насоса с диаметром сопла 5,6 мм и расстоянием от среза сопла до входа в камеру смешения в 5 мм приведены в таблице 9.

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 | 6 |   ...   | 8 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.