Применение технологии НТ с целью промывки (очистки) забоя скважин от песчаных пробок на Холмогорском месторождении

При комнатной температуре  метилцеллюлоза растворяется в воде и образует прозрачные, вязкие растворы, которые коагулируют при нагревании выше 50⁰С, при охлаждение гель вновь переходит в раствор. Водные растворы этого вещества обладают большой связывающей, эмульгирующей, диспергирующей, смягчающей и адгезионной способностью. [1]

Для получения более  устойчивой пенной системы применяют  модифицированную метилцеллюлозу (ММЦ), которая может заменить карбоксиметилцеллюлозу(КМЦ-600). [1]

Полиакриламид (ПАА)- высокомолекулярное катионное поверхностно- активное вещество. [1]

В зависимости от способа  нейтрализации продукта в процессе производства различают две марки  ПАА: 1) известковый, полученный при  нейтрализации омыленного известью; 2) аммиачной водой. [1]

Известковый ПАА - гелеобразная вязкая масса, бесцветная или от молочно-белого до желтого цвета. Содержание основного вещества не менее 7%.[1]

Амиачный ПАА- гелеобразная вязкая масса от светло-коричневого  до голубого или зеленого цвета. Содержание основного вещества не менее 5-6%.[1]

Сухой ПАА представляет собой белый порошок, легко растворимый в воде. Он не растворяется в ацетоне, гексане, в метиловом и этиловом спиртах, плохо растворяется (около1%)  в этиленгликоле, глицерине, совмещается со многими природными и синтетическими полимерами, растворимыми в воде. [1]

 

Вязкость водных растворов  ПАА одинаковой концентрации зависит  от молекулярной массы полимера. С повышением температуры вязкость этих растворов уменьшается. Вследствие неионного характера ПАА вязкость его растворов остается постоянной с изменением _рН от 0 до 10. При _рН =10 вязкость растворов быстро возрастает вследствие гидролиза ПАА. [1]

 

5.3.9 Незамерзающая  пенообразующая жидкость

 

В условиях Западной Сибири приготовление и работа пенами на основе воды затрудняется из-за сильных  морозов. В результате проведения исследований разработана незамерзающая пенообразующая жидкость (НПОЖ), применяемая в широком температурном диапазоне. НПОЖ включает водный раствор хлорида кальция, лигносульфонатный реагент и углеводородную жидкость (газоконденсат, дизтопливо, нефть и т.д.). [1]

Лигносульфонаты, образующие в воде коллоидные растворы, сравнительно легко высаливаются хлоридом кальция. При этом образуются комплексные  соединения, представляющие собой новую  коллоидную фазу. [1]

Добавление  в систему дизтоплива или газоконденсата приводит к образованию гидрофильной эмульсии (дисперсионная среда - водный раствор), причём коллоидные комплексы образуют адсорбционный слой эмульгатора с гелеобразной структурой. [1]

При вспенивании  системы образуются две дисперсные фазы - воздух и газоконденсат. Коллоидные комплексы лигносульфонатов адсорбируются на поверхности раздела водный раствор - воздух, ориентируясь гидрофобными концами в сторону воздушных пузырьков, а гидрофильными - в водный раствор. Они образуют прочную плёнку, окружающую пузырьки воздуха и препятствующую истечению жидкости и пены (выполняют роль твёрдого эмульгатора). [1]

 

Хлористый кальций  в составе, кроме вышеописанной  функции коллоидного высаливания  лигносульфонатов, выполняет функцию  антифриза: температура замерзания жидкости (НПОЖ) понижается до -30"С. В качестве липюсульфонатов могут быть использованы применяемые в нефтяной практике реагенты: сульфит спиртовая барда (ССБ), сульфит дрожжевая бражка (СДБ), конденсированная сульфит спиртовая барда (КССБ), феррохромлигно-сульфонат (ФХЛС) и др. [1]

ССБ - гидрофильное ПАВ, являющееся отходом целлюлозно-бумажной промышленности (побочным продуктом  переработки сульфитного щёлока на спирт), выпускается в жидком виде. [1]

СДБ - продукт  переработки ССБ, изготовляющийся  в виде концентратов бражки жидких (КБЖ) и твердых (КБТ) с содержанием сухих веществ соответственно не менее 50 и 76%.[1]

КССБ - продукт  конденсации ССБ с формальдегидом и фенолом в кислой среде с  последующей нейтрализацией едким  натром до рН = 6-7; выпускается в виде порошка или жидкости. [1]

ФХЛС - продукт  обработки лигносульфонатов технических (СДБ) хроматами; выпускается в виде порошка бурого цвета. [1]

Дизельное топливо - смесь углеводородов лёгких керосиногазойлевых маловязких фракций нефти плотностью 830 - 860 кг/м³. [1]

Газоконденсат - углеводородная жидкость плотностью 700-800 кг/м³, добывающаяся на газоконденсатных месторождениях. [1]

Хлорид кальция - кристаллическое вещество плотностью 2512 кг/м³, обладает большой гигроскопичностью. [1]

При использовании в качестве лигносульфоната КССБ для практического применения рекомендуется НПОЖ, состоящая из 25%-го раствора КССБ, дизельного топлива и раствора хлорида кальция плотностью 1180 - 1200 кг/м3 в объемном соотношении 1:1:3. [1]

 

Оптимальная величина степени аэрации пены в забойных условиях (α₃,) составляет 1.5+2. Требуемая степень аэрации пены α₀, приведенная к нормальным условиям, определяется по формуле 5.5:

                   

   (5.8)

где    α₀-степень аэрарии пены в забойных условиях;

Р₀-атмосферное давление, МПа;

Р_пл - пластовое давление, МПа;

Z - коэффициент  сверх сжимаемости;

Т₀ - температура на устье. К;

Т - текущая температура. К;

К_n - коэффициент, учитывающий упругие свойства пен, 1/Мпа

(К_n=0,002-0,005; определяется экспериментальным путем, зависит от свойств пены). [1]

 

5.4 Гидромониторные  инструменты

 

Гидромониторный инструмент представляет собой полый вал  с вставками, оборудованными гидромониторными насадками определенного диаметра.[2]

• Эти инструменты позволяют использовать часть гидравлической энергии насосов, оставшуюся после потерь давления на трение, для очистки скважины от отложений твердой фазы с наибольшей эффективностью;
• Кроме того, они позволяют производить более эффективную очистку в большом кольцевом зазоре между гибкими НКТ и обсадной колонной.

В связи с этим большое  значение имеют количество, диаметр  и направление гидромониторных  насадок.[2]

 

 

5.4.1 Различные  конструкции гидромониторного инструмента

 

а) Конструкция для очистки эксплуатационной колонны НКТ.

Большинство гидромониторных насадок ориентированы в радиальном направлении с целью очистки стенок эксплуатационной колонны НКТ. Одна из каждых трех насадок может быть установлена в нижней части инструмента для преодоления встречающихся сужений в очищаемой колонне НКТ. [16]

б) Конструкция для очистки эксплуатационной обсадной колонны.

В этом случае большая  часть гидромониторных насадок  установлена в нижней части инструмента  с целью разрушения осадков, отложившихся в обсадной колонне. Радиус действия гидромониторных струй является достаточным для увеличения зоны эффективного вымывания осадков из обсадной колонны. [16]

 

На рис.5.8. изображена конструкция гидромониторной насадки             НГ-38-3.[17]

Рисунок 5.8 Конструкция гидромониторной насадки НГ-38-3

 

В таблице 5.8. приведена  сравнительная характеристика параметров гидромониторных насадок для  гибкой трубы (НГ-38-3 и НГ-38-5) с параметрами  гидромониторной насади для обычных НКТ (НГ-73-3). [17]

На рис.5.9. изображены различные конструкции гидромониторного инструмента. [17]

Таблица 5.8.

Сравнительная характеристика параметров гидромониторных насадок

Параметр	НГ-38-3	НГ-38-5	НГ-73-3
Количество штуцеров, шт	3	5	3
Наибольшее рабочее  давление, МПа (атм)	17(170)	17(170)	35(350)
Эквивалентный диаметр проходного отверстия, мм	16,52	22,5	16,5
Минимальный внутренний диаметр колонны (ствола скважины), мм	75	75	100
Диаметр гибкой трубы (ГТ), мм	38	38	-
Диаметр присоединительной  резьбы, мм	-	-	НКТ 73
Присоединительные размеры переводника под ГТ, мм   диаметр/длина	31,5/85	31,5/85	-
Габариты, не более, мм	214х52	218х52	130х73
Масса, не более, кг	1,7	1,7	1,9

5.4.2 Основные  критерии выбора гидромониторного инструмента

• Промывочная жидкость должна применяться с введением  смазочных добавок с целью  увеличения производительности насосов (и, как следствие, эффективности действия гидромониторного инструмента) без превышения давления нагнетания, равного 5000 фунт/дюйм² (350 кг/см²); [16]

• Введение смазочной добавки в количестве 3-5 фунта/ 1000 галлонов    (1 фунт/галлон = 0,1198 г/см³) позволяет увеличить производительность насосов при нагнетании в колонну гибких НКТ на 60 %; [16]
• Смазочная добавка, как правило,  полимерный реагент, вводимый в количестве 0,03 % по объему, способствует увеличению длины эффективного действия гидромониторной струй: энергия струи является почти постоянной на расстоянии, равном 6 - 10 диаметрам насадки, затем она резко уменьшается;[16]
 

• Диаметр гидромониторного инструмента должен быть, по возможности, максимальным, при котором возможно прохождение через внутреннее проходное сечение эксплуатационной колонны НКТ (с зазором 0,125" (3,2 мм) при прохождении сужений в колонне; [16]

Рисунок 5.9 Различные конструкции гидромониторного инструмента 

• При оптимальной конструкции гидромониторных насадок потери гидравлической энергии являются минимальными, что позволяет получать 95 % кинетической энергии на выходе из насадок; [16]
• Двумя основными расчетными параметрами являются:
• кинетическая энергия (момент силы);
• ударное воздействие (которое также необходимо учитывать при определении стабильности труб); [16]

• Обычно на гидромониторный  инструмент приходится около 60 % гидравлической энергии насосов:

• в любом случае, энергия ударного воздействия гидромониторной струи недостаточна для удаления твердой окалины со стенок НКТ по сравнению с сульфидом бария или стронция; [16]
• даже отложения кальция необходимо удалять с применением гидромониторного действия кислоты; [16]
• однако, при небольшом периоде нахождения в статическом состоянии жидкости обработки в зоне отложений, способность удаления твердых осадков значительно увеличивается. При этом необходимо поддерживать невысокую скорость прохождения гидромониторного инструмента в обрабатываемом интервале, для повышения эффективности очистки от твердых осадков. [16]

• При удалении отложений  из обсадной колонны рабочая скорость спуска гидромониторного инструмента  поддерживается в пределах, достаточных для выхода их на поверхность в условиях дополнительного противодавления, оказываемого на продуктивный горизонт: [16]

* необходимо начинать  со скорости 1 фут/мин (0,005 м/сек)  и затем постепенно увеличивать  ее, при возможности поддерживая  концентрацию вымываемой твердой фазы в пределах значений, указанных в таблице 5.5.       (п. 5.2.2.1.). [16]

• Для каждого возможного значения расхода при закачке  необходимо рассчитать значение эффективного действия каждой насадки относительно  

общей площади гидромониторной струи. Остальная энергия уходит на преодоление сил трения. Обычно, производительность насосов (расход) при закачке промывочной жидкости, обрабатываемой смазочной добавкой, для НКТ определенных типоразмеров составляет:

0,00126-0,00189м³/сек (20-30 галлон/мин)-для труб диаметром 25,4мм (1");

0,00252-0,00378м³/сек (40-60 галлон/мин)-для труб диаметром 33мм (1 ¼");

0,00441-0,00599м³/сек (70-95 галлон/мин)-для труб диаметром 38мм (1 ½");