Особенности методов расчета глушения скважины

ТЖГС № 1 – смесь нитрата и хлорида кальция

Максимальная плотность рассола на основе водного раствора CaCl2 составляет не более 1420 кг/м3, на основе водного раствора Ca(NO3)2 – 1560 кг/м3. Однако при их смешивании в результате синергетического эффекта может быть достигнута максимальная плотность раствора 1780 кг/м3. Очевидно, что практическое применение насыщенных растворов нецелесообразно. В связи с этим представляет интерес использование смеси ненасыщенных растворов. Из литературных источников известно , что композиция CaCl2 + Ca(NO3)2 позволяет легко получить ТЖГС плотностью 1600 кг/м3 для глушения скважин в условиях АВПД, поэтому была выполнена серия экспериментов по подбору необходимого соотношения CaCl2 и Ca(NO3)2. 

Для поиска необходимого массового соотношения солей при фиксированном содержании хлорида кальция в раствор вносили расчетное количество нитрата кальция. Растворы выдерживали несколько часов и измеряли плотность. Результаты измерений представлены на рис. 1. 

Поскольку жидкость плотностью 1600 кг/м3 получена при смешивании солей в различных соотношениях (см. рис. 1), с целью выбора оптимального соотношения определены вязкость и рН растворов (табл. 1). Для глушения скважин, добывающих воду с высоким содержанием гидрокарбонат-иона (попутно добываемая вода месторождений ДО), лучшими являются жидкости глушения, характеризующиеся низкими значениями рН, при условии снижения коррозионной агрессивности до нормативного уровня. Низкие рН жидкостей глушения обеспечивают лучшую совместимость с гидрокарбонатно-натриевыми водами. Наибольшая вязкость в ряду приведенных в табл. 1 составов также является положительным фактором вследствие снижения фильтрации жидкости глушения в поровое пространство породы призабойной зоны скважин. 

Таким образом, для достижения плотности 1600 кг/м3 принято следующее массовое соотношение компонентов: CaCl2 – 35 %; Ca(NO3)2 – 25 %; вода – 40 %. 

Цели расчетов и задачи процесса

При осуществлении работы по расчетам и глушению нефтяной скважины необходимо определить ряд целей и задач, которые актуальны при работе с жидкостями:

• По составу и плотности раствор не может повлиять на состав породы. При этом горный пласт не должен быть несовместимым с жидкостью, в противном случае при глушении произойдет образование осадка.
• Частицы глинистого слоя должны ингибироваться, и состав жидкости должен содержать фильтрат, благодаря чему при повышении уровня воды в стволе не возникнет риска разбухания этих частиц.
• Жидкость для глушения не выполняет функции преграды.
• Растворы не должны влиять на состояние техники для глушения и бурения скважин.
• Раствор не должен впитываться в почву: он служит для гидрофобизации, уменьшения натяжения и других эффектов.
• Коррозийный эффект может протекать с интенсивностью менее 0,15 мм за год.

При повышенном температурном режиме раствор с качественным составом имеет свойства устойчивости к перепадам температур, а также морозостойкости, что актуально в осенне-зимний период. Кроме того, жидкость не должна иметь токсичных элементов в составе, она должна быть огнестойкой и безопасной с точки зрения подверженности взрывам.

Требование к процессу

Глушить скважины за один цикл можно при наличии условий:

Диаграмма давлений в трубном (1 — 5) и затрубном (а — k) пространствах при глушении скважины с ППБУ методом бурильщика.

1. При НКТ, которые опущены до промежутка перфорации либо содержатся не выше 100 м от него, осуществляют заглушку за 1 цикл.
2. Скважины, интенсивно используемые с УЭЦН, смонтированные выше 100 м от промежутка перфорации, при соблюдении в скважине условия высокого уровня приемистости и способности к продавке воды, которая расположена ниже.
3. При достаточно высоком уровне (больше 50%) обводненности, при условии, что скважина находилась в закрытом состоянии больше 2-ух суток.

Возможно применение метода глушения наименьшим объемом с большим удельным весом жидкости для заглушки. Физический смысл расчетов состоит в том, что при неподвижности находящегося в скважине флюида осуществляется расслоение пластовой жидкости и нефти. По умолчанию принимается, что при закрытом состоянии в столбе скважины вышло расслоение на фракции скважинной воды, а жидкость под насосом представляется в качестве пластовой воды.

Заглушка осуществляется в 1 цикл, а специальная жидкость для этой цели берется при наличии завышенной плотности. Заглушка связана с большим удельным весом, но наименьшим объемом. Метод заглушки допускается, если:

Схема щадящего глушения скважин.

• время простоя скважины в закрытом состоянии превосходит 48 часов;
• обводненность скважинной продукции > 50%.

Необходимо высчитать плотность раствора глушения на объем скважины спуска ЭЦН, при котором будет создаваться необходимое гидростатическое давление столба воды с показателем безопасности.

Раствор, который является тяжелым, в процессе его оседания будет перемешиваться с пластовой водой, находящейся ниже приема насоса до удельного веса, используемого планом работ. При всем этом необходимо понять, что долив скважины в процессе подъема инструмента необходимо создавать удельным весом раствора глушения, усредненного по всей скважине.

pж = (P пл х (1 + П) — Р н ) / Н х 9.8 х 10.6, где:

pж — плотность скважинной жидкости глушения, кг/куб.м;

Рн — показатель давления, относящийся к столбу пластовых вод, которые расположены ниже уровня насоса, МПа;

Рпл — величина давления (пластового), МПа;

Н — размер расстояния от устья столба скважины до отметки ВНК, м;

П — показатель безопасности выполнения работ;

g — убыстрение свободного падения, м/с.

Пример

Имеются следующие данные:

Схема глушения скважин, оборудованных ШГН, с опрессовкой НКТ.

1. Величина давления скважинного пласта — 27,4 МПа.
2. Параметр безопасности — 0,05.
3. Величина глубины при спуске насоса — 2200 м.
4. Размер расстояния, измеряемого от устья до отверстия (верхнего) перфорации — 2500 м.
5. Значение плотности скважинной жидкости pж — 1020 кг/куб.м.

Отсюда вычислим давление, которое создает поднасосная жидкость, оно равно:

Рн = 1020 х 9,8 х (2500 — 2200) = 2998800 Па = 3,00 МПа. Отсюда скважинная жидкость обладает следующим уровнем плотности: рж= (27,4 х (1 + 0,05) — 3,03) / 2500 х 9,8 х 10-6 =1050,61 кг/м .

Рассмотрим пример вычисления плотности жидкости глушения, имея следующие данные. Жидкость, используемая для заглушки скважины, обладает плотностью 1020 кг/м . Выявлено лишнее скважинное давление, равное 2.4 МПа. Сделаем расчет плотности скважинной жидкости для заглушки при расстоянии от устья до ВНК пласта, равном 2350 м. Рзаб= р*g*H = 1020*9.8*2350*10-6 = 23.49 МПа.

рж = (2.4 + 24,73)*1,05 / 2350*9,8*10-6 = 1188 кг/м . Спецтехнологии приготовления жидкости глушения и ее применения должны обеспечивать простоту изготовления и регулирования приемлемыми характеристиками создаваемой жидкости. Это должно исключать возникновение в скважинах различных аварий и осложнений.

Гидроизоляционные материалы для глушения скважин

Одним из ключевых аспектов глушения скважин является выбор гидроизоляционного материала. Гидроизоляционные материалы предназначены для создания прочной и герметичной пробки в скважине, их основная функция – предотвратить проникновение газов и жидкостей.

Существует широкий выбор гидроизоляционных материалов, каждый из которых обладает своими преимуществами:

1. Бетон. Бетонные пробки широко используются в глушении скважин. Они обладают высокой прочностью и долговечностью, а также устойчивы к химическому воздействию. Бетонная пробка надежно изолирует скважину и обеспечивает герметичность.

2. Цемент. Цемент также эффективно применяется для глушения скважин. Он обладает высокой пропускной способностью и способен образовывать прочные и герметичные пробки. Цементные пробки позволяют эффективно контролировать давление в скважине.

3. Глина. Глина является одним из традиционных гидроизоляционных материалов. Она обладает низкой проницаемостью и способна образовывать прочные пробки. Глиняные пробки позволяют эффективно предотвратить проникновение жидкостей и газов в скважину.

4. Полимерные материалы. Полимерные материалы, такие как полиуретан и эпоксидные смолы, также применяются для глушения скважин. Они обладают высокой прочностью, химической стойкостью и способностью образовывать герметичные пробки.

Выбор гидроизоляционного материала зависит от особенностей конкретной скважины и условий эксплуатации. Необходимо учитывать физико-химические свойства материалов и их совместимость с нефтепродуктами и химическими добавками.

Гидроизоляционные материалы являются важным элементом процесса глушения скважин. Правильный выбор и использование этих материалов обеспечивает надежное закрытие скважины и минимизирует риск нефтегазового пластопоражения.

Концентрированные растворы для глушения скважин: применение и эффективность

В процессе глушения скважин при горизонтально направленном бурении (ГНБ) одним из важных аспектов является выбор среды для глушения, которая должна быть эффективной и безопасной. Одним из вариантов являются концентрированные растворы, которые широко применяются в отечественной практике бурения.

Концентрированные растворы представляют собой смесь различных химических добавок, включающих в себя глинистые материалы, ингибиторы, стабилизаторы и дренажные средства. Они способствуют формированию плотного фильтратного торца, который предотвращает проникновение бурового раствора в окружающие пласты. В результате достигается надежная заделка зоны бурения, обеспечивающая безопасность и эффективность дальнейшей эксплуатации скважины.

Одним из главных преимуществ концентрированных растворов является их многофункциональность. Они могут быть использованы для глушения скважин различного типа, включая вертикальные, горизонтальные и наклонные скважины. Кроме того, они также применяются при бурении различных пластов, включая глины, пески, гравий и скалистые породы.

Использование концентрированных растворов для глушения скважин при ГНБ имеет ряд преимуществ. Во-первых, они обладают высокой степенью герметичности, что позволяет избежать разрушения стенок скважины и контаминирования окружающей среды. Во-вторых, они обеспечивают надежную заделку зоны бурения и предотвращают проникновение бурового раствора в продуктивные пласты. В-третьих, они обладают устойчивостью к агрессивным химическим средам и высокой степенью стабильности, что обеспечивает длительное сохранение своих свойств.

Эффективность концентрированных растворов для глушения скважин при ГНБ подтверждается результатами практического использования. Они позволяют достичь высокой степени герметичности скважины, предотвратить проникновение бурового раствора в основные пласты и гарантировать безопасность эксплуатации скважины на протяжении всего периода эксплуатации.

В целом, концентрированные растворы являются эффективным и безопасным средством для глушения скважин при ГНБ. Они успешно применяются в отечественной практике бурения и обеспечивают надежную заделку зоны бурения, что делает их оптимальным выбором для глушения скважин при ГНБ.

Глушение скважин, оборудованных УЭЦН

Перед глушением скважин, оборудованных УЭЦН, необходимо произвести опрессовку НКТ созданием давления до 40 кгс/см2. НКТ считается герметичными в случае, если темп падения давления составляет не более 4 кгс/см2 за 1 минуту. Через лубрикатор при помощи сбивного приспособления разрушается «палец» сливного клапана.

Глушение скважин, в которых вскрыты более двух продуктивных пластов, производится по специальному плану.

Скважина считается заглушенной и подготовленной к ремонту, если при сообщении трубного и затрубного пространства с атмосферой не наблюдается перелива жидкости.

После проведения глушения скважины оператор по глушению скважин совместно с представителем ЦДНГ составляет акт, в котором указывается удельный вес, объем задавочной жидкости, дата и время глушения скважины, в случае осложнений при глушении с представителем ЦДНГ составить акт (форма прилагается).

При проведении глушения в зимнее время для предотвращения замерзания выкидных линий после глушения представитель ЦДНГ продувает выкидную линию от соседней скважины через дополнительную линию на факел или через ГЗУ при поднятых обратных клапанах.

При подъеме НКТ с установкой давление на забой уменьшается на 11-16 атм, следовательно, необходимо работать с постоянным доливом, для этого достаточно иметь 3 м3 раствора.

Методика проведения расчета

Объем жидкости

Проводить расчет глушения скважинных залежей пластов можно при выполнении установленных этапов. При этом следует соблюдать соответствующие меры безопасности. Чтобы верно определить объем раствора, используемого в процессе осуществления глушения, следует вычислить V скважинного столба внутри.

Обязательно следует учесть не только величину объема насосно-компрессионных труб, но и толщину их стенок, учитывается и величина глубины спуска.

Чтобы определить объем (V) жидкости, проводятся следующие расчеты:

V жг = (V эк — V нкт — V шт)*Кз, где V эк = (п D2 /4)*H — показатель объема для эксплуатационных колонн скважины (ЭКС), м³; Н — показатель глубины столба, м; D — значение диаметра колонны (внутреннего), м; Кз — уровень коэффициента запаса; V нкт — объем специального раствора, который вытесняется металлом насосно-компрессионных труб, м³; V нкт = (пх(d — d 1)/ 4) х Hсп, где d, d 1 — величины диаметра, как внутреннего, так и внешнего, относящиеся к НКТ, м; Н сп — уровень глубины для спуска насоса, м;

V шт — объем, который вытесняет материал штанг (металл), куб.м (при их наличии).

Рассмотрим пример расчета раствора глушения скважин.

Даны размеры поперечника ЭКС и НКТ в скважине D н = 146 мм (D = 126 мм) и d = 73 мм (d 1 = 62 мм).

Значения глубины скважины и спуска соответственно равны ВНК Н = 2604 м и Нсп = 2435 м. Следует сделать расчет объема, который занимает НКТ: Vнкт = 2435х3.14х(0.0732 — 0.0622)/ 4 = 2.84 куб.м.

Необходимо вычислить объем места ЭКС (внутреннего): V эк = 2604х3.14х0.1262 /4 = 32.45 куб.м. Следует сделать расчет объема жидкости глушения скважин: V жг = 1.1х2.84 + 32.45) = 38.8 куб.м.

Если поглощение раствора глушения скважины пластами гораздо больше, чем требуется, то необходимо применять блокирующий состав.

Особенности глушения скважины за единичный цикл

Проводить глушение в таких условиях становится возможным при соблюдении ряда аспектов:

• Насосно-компрессионные трубы, которые спущены до уровня перфорации или выше на сто метров, метод заглушки выполняется за один цикл.
• Скважины с УЭЦН, которые устроены не больше чем на сто метров выше перфорационного уровня, имеют высокую степень приемистости и могут способствовать сильному продавливанию нижерасположенных вод.
• Показатель обводненности скважины составляет больше половины, при этом сама скважина была закрыта дольше 48 часов.

Также методы глушения скважин могут производиться при использовании минимального объема раствора с крупным удельным весом. Суть метода расчета в данной ситуации заключается в том, что жидкость в пластах и сама нефть начинают расслаиваться, когда флюид, который расположен в шахте, неподвижен. Изначально считается, что при закрытой скважине происходит распад воды в стволе на различные фракции, а расположенная под насосным оборудованием жидкость считается водой в горных пластах.

Заглушка может проводиться в течение цикла, а раствор, используемый при этом, должен иметь повышенный показатель плотности. Подобные методы глушения скважин могут быть применены при соблюдении следующих правил:

• Скважина была закрыта более 2 суток.
• Степень обводненности составила больше половины.

Потребуется узнать плотность жидкости, используемой для глушения скважины, на объем столба при спуске, при котором давление воды будет иметь нужный показатель.

В процессе будет происходить смешение тяжелого раствора с водой в пластах породы, когда первый будет оседать. Сама вода при этом залегает ниже точки приема насосного оборудования. Долив жидкости при методике глушении нужно проводить посредством удельного веса самого раствора, который имеет средний арифметический показатель по всему стволу. Формула метода расчета для глушения:

pж = (P пл х (1 + П) – Р н ) / Н х 9.8 х 10.6

Расшифровка:

• pж – плотность раствора, используемого для глушения.
• Рн – давление воды в горных пластах при глушении.
• Рпл – показатель давления в пласте.
• Н – расстояние от начала до конца скважины.
• П – степень безопасности.
• g – показатель ускорения при свободном падении.

Важность правильного глушения скважин

Глушение скважин — это неотъемлемый этап в процессе бурения и эксплуатации нефтяных и газовых скважин. Правильное глушение скважин является критически важным для обеспечения безопасности работников, окружающей среды и сохранения самих скважин.

Во время бурения скважины пробуренные скважиной слои, которые содержат нефть, газ или воду, могут оказывать давление на стенки скважины. Если это давление не контролируется и не поддерживается стабильным, может произойти разрыв стенок скважины. Это может привести к авариям, утечкам нефти или газа, загрязнению окружающей среды и угрозе жизни и здоровью работников на платформе.

Глушение скважин выполняется с помощью специальных штуцеров и прокладок, которые устанавливаются на сверху скважины и предотвращают перетечку газа и нефти. Правильное глушение скважин позволяет создать контроль над давлением внутри скважины и поддерживать его на безопасном уровне.

Помимо обеспечения безопасности, правильное глушение скважин также является важным аспектом бурения. Во время бурения скважины применяется большое количество бурового раствора, который используется для промывки и охлаждения инструментов. Если скважина неправильно или недостаточно глушится, буровой раствор может утечь из скважины и привести к сбоям в бурении.

Преимущества правильного глушения скважин:
Преимущество
Описание

Безопасность
Правильное глушение скважин обеспечивает безопасность работников и предотвращает аварии и утечки нефти или газа.

Защита окружающей среды
Правильное глушение скважин предотвращает загрязнение окружающей среды и уберегает природу.

Стабильность процесса бурения
Правильное глушение скважин обеспечивает стабильность давления внутри скважины и предотвращает сбои в процессе бурения.

Таким образом, правильное глушение скважин играет важную роль в обеспечении безопасности работников и окружающей среды в процессе бурения и эксплуатации нефтяных и газовых скважин. Оно позволяет контролировать давление внутри скважины и предотвращать возможные аварии и утечки нефти или газа.

Технические приемы глушения скважин

Глушение скважин – это процесс искусственного закрытия или уплотнения скважины для предотвращения необратимого выхода горной воды или нефти и газа на поверхность. Существует несколько технических приемов глушения скважин, которые зависят от типа скважины, глубины и условий добычи.

1. Механическое глушение

   Один из самых распространенных методов глушения скважин – это использование механических устройств для закрытия скважины. Для этого могут применяться различные клапаны, затворы, затворные плиты и пробки. Эти устройства обеспечивают герметичность и предотвращают проникновение веществ на поверхность.

2. Химическое глушение

   Химическое глушение скважин основано на использовании специальных химических реагентов, которые создают барьер для проникновения веществ из скважины на поверхность. Эти реагенты могут быть введены в скважину путем закачки, распыления или использования в качестве проппанта. В результате происходит закупорка скважины и предотвращение выхода нефти, газа или горной воды.

3. Геофизическое глушение

   Геофизическое глушение скважин основывается на использовании геофизических методов и техник для закрытия скважины. Одним из основных методов является использование геофизических прослушиваний, которые позволяют определить наличие и местоположение проникновения веществ. После обнаружения таких мест можно провести глушение с помощью специальных веществ, закачки цементного раствора или пробки скважины.

4. Гидродинамическое глушение

   Гидродинамическое глушение скважин основано на использовании флюида, который создает давление в скважине и предотвращает его проникновение на поверхность. Для этого могут применяться специальные гидродинамические системы, такие как рабочая жидкость, жидкий цемент или специальные композиции.

Каждый из указанных технических приемов глушения скважин имеет свои преимущества и недостатки, а также подходит для различных условий эксплуатации. Он должен быть выбран и применен соответствующим образом с учетом конкретных требований и задач.

Особенности и применение геля в процессе глушения скважин

Гель представляет собой водную смесь полимеров, которая имеет высокую вязкость и хорошо контролируемые реологические свойства. Он может быть разработан для заданных условий и требований, что позволяет применять его в различных ситуациях.

Одним из преимуществ геля является его способность формировать стабильную пробку в скважине и предотвращать проникновение газа или нефти в поверхностные слои

Это особенно важно при глушении различных типов скважин, таких как горизонтальные или многоступенчатые

В процессе глушения скважин гель может быть подан в скважину с помощью специального насоса или с использованием перфорационных башен

Важно правильно дозировать и контролировать количество подаваемого геля в соответствии с требованиями каждой конкретной ситуации

Гель имеет хорошую адгезию к стенкам скважин и способен образовывать прочную пробку, которая не пропускает газ или нефть. Обычно он также обладает высокой температурной стойкостью и устойчивостью к различным химическим воздействиям.

Применение геля при глушении скважин может быть эффективным способом предотвратить аварийные ситуации и уменьшить риски для персонала и окружающей среды. Разработка и использование специализированных гелей позволяют улучшить эффективность глушения и обеспечить безопасность при проведении работ на скважинах.

Закрытие скважин песком: эффективность и практическое применение

Закрытие скважин песком является одним из наиболее распространенных и эффективных способов глушения скважин при горизонтально направленном бурении (ГНБ). Этот метод широко применяется в отечественной практике бурения скважин, так как он обеспечивает надежную и долговечную герметизацию скважины.

Принцип закрытия скважин песком заключается в том, что песок используется в качестве материала для заполнения скважины после окончания бурения. В процессе закладки песка, он плотно уплотняется вокруг трубы для бурения и соседних пластов, что позволяет создать герметичное затворное сооружение.

Преимущества закрытия скважин песком:

• Высокая эффективность. Закрытие скважин песком обеспечивает надежную герметизацию скважины и предотвращает возможность его проникновения в подземные водоносные горизонты.
• Долговечность. Песок является прочным материалом и способен выдерживать большие нагрузки, что позволяет создавать долговечные и надежные затворы.
• Простота применения. Закрытие скважин песком не требует сложных технологических процессов и оборудования, что делает его доступным и удобным в применении.

Практическое применение закрытия скважин песком:

Закрытие скважин песком широко применяется при ГНБ, так как этот метод обеспечивает высокую эффективность и надежность. Он используется как при строительстве новых скважин, так и при реконструкции и закрытии неиспользуемых скважин.

Основные этапы закрытия скважин песком:

1. Подготовка скважины. Для закрытия скважины песком необходимо провести подготовительные работы, которые включают очистку скважины от глины, песка, обломков и других примесей.
2. Закладка песка. После подготовки скважины, производится закладка песка. Для этого используют специальное оборудование, которое позволяет равномерно распределить песок по всей длине скважины.
3. Уплотнение песка. После закладки песка, необходимо его уплотнить. Для этого используют долото или другое специальное оборудование, которое позволяет плотно уплотнить песок вокруг трубы для бурения и соседних пластов.
4. Завершение работ. После уплотнения песка, скважина считается закрытой. Проводится проверка на герметичность и при необходимости выполняются дополнительные работы.

Таким образом, закрытие скважин песком является эффективным и надежным способом глушения скважин при ГНБ. Этот метод широко применяется в отечественной практике бурения скважин, так как он обеспечивает надежную и долговечную герметизацию скважины.

Плотность для раствора глушения

Для вычисления плотности берут за основу расчет, применяемый при расчете давления, зависящего от столба раствора, которое превышает существующее давление пласта согласно установленным требованиям. Они не должны допускать наличия отклонений уровня плотности раствора от предусмотренных планом значений больше чем на ± 20 кг/куб.м.

Диаграмма давлений в трубном (1 — 5) и затрубном (а — k) пространствах при глушении методом бурильщика при наземном расположении ОП.

Коррозийное давление раствора должно быть на низком уровне. Жидкость глушения должна обладать свойством термостабильности, когда не происходит ее кристаллизация на поверхности пласта в зимний период. В процессе изготовления и применения раствора должна соблюдаться технология.

Необходимо специальное регулирование показателя плотности и вязкости жидкости. Если нефтяное или газовое месторождение имеет участки, где содержится сероводород, то специальная жидкость должна иметь нейтрализатор данного вещества. Выбирать состав следует в соответствии с уровнем качества твердой фазы, учитывая технологические условия и горно-геологические особенности работы забоя скважины.

Чтобы полностью заменить жидкость глушения в цикл, равный 1, следует рассчитать величину удельного веса: pж = P пл х (1 + П) / Н х 0,098,

где:

рж — значение плотности скважинной жидкости, г/куб.см;

Р пл — показатель давления пласта, МПа.

Н — длина расстояния от ВНК пласта до скважинного устья, м.

П — показатель, связанный с безопасностью работ, производительностью и газосодержанием, определяемый глубиной ствола скважины.

Рассмотрим специальный расчет для определения плотности скважинной жидкости. Имеется расстояние по вертикали от устья ствола до ВНК Н = 2500 м. Давление (пластовое) составляет Р = 270 МПа. Уровень безопасности связан с показателем 0.05, рж = 270х(1 + 0.05 ) / 2500х0.098 = 1.157 г/куб.см.