Технология задавки скважины на основе использования сжатого газа

Теоретически процесс задавки скважины, подготовки её к подземному ремонту можно представить следующим образом (отдельные этапы представлены на рис. 3.15.). После отключения установки уровень жидкости в скважине начинает подниматься вначале с большой скоростью, потом с меньшей, а в результате сепарации газа возможно и обратное оттеснение уровня при условии герметичности затрубного пространства. Поэтому давление на забое скважины может не находиться в соответствии с уровнем жидкости (рис. 3.15, б, в).

В этом случае перед задавкой рабочей жидкостью в скважину нагнетают газообразный агент. Давление в затрубном пространстве увеличивается, соответственно увеличивается и давление на забое скважины. Оно может стать значительно выше пластового (рис. 3.15, в). Направление потока изменится и жидкость из скважины начинает поступать обратно в пласт. Особо следует отметить, что эта жидкость с остаточным количеством химреагентов является пластовой и обратное проникновение ее в пласт никаких изменений в фильтрационной характеристике призабойной зоны не вызывает. Нагнетание газа проводится с одновременным контролем за изменением давления в затрубном пространстве Рзатр(t).  Конечным итогом закачки газа в идеальном случае должно быть условие Рэатр = Рзатр⁰ = соnst, что будет соответствовать установлению забойного давления Рзa6 = Рпл = const (рис. 3.15, г). Высота столба пластовой жидкости плотностью рпл при этом будет составлять

                                                                         (3.22)

На следующем этапе проводится подача в скважину задавочной жидкости плотностью ρв. Подачу целесообразно осуществлять через насосно-компрессорные трубы с одновременным выпуском газообразного агента через затрубное пространство. При этом темп истечения газа должен находиться в строгом соответствии с темпами закачки жидкости в скважину для соблюдения условия постоянства давления на забое:

            (3.23)

где H(t) - высота столба смеси пластовой и задавочной жидкости; ρср - средняя плотность столба смеси.

Эта величина по мере закачки будет увеличиваться и может быть записана в виде:

                                                               (3.24)

где    Н(t) = / F - условная высота столба задавочной жидкости; Vв(t) - объем закачанной в скважину задавочной жидкости за период времени t;  F - площадь поперечного сечения.

Учитывая, что закачку можно проводить с постоянным расходом Q, и, следовательно, Vв(t) = Q-t, формулу (3.23) можно представить в виде:

                                     (3.25)

или с учетом (3.22)

                                                            (3.26)

Период закачки определится из условия, что к его концу давление в затрубном пространстве будет равно атмосферному Ра

                                                                              (3.27)

или с учетом (3.26)

                                           (3.28)

Расчетный объем рабочего агента определяют как Vр.а.^ид = Q'T, следовательно можно представить

                                             (3.29)

Фактический объем закачки должен вычисляться с учетом коэффициента запаса ψ

                                             (3.30)

Надо отметить, что величина Hпл помимо ее вычисления по формуле (3.22) может быть проконтролирована волнометрированием непосредственно перед началом задавки жидкости.

Процесс задавки будет осуществлен лишь при выполнении неравенства:

                                                                                  (3.31)

В противном случае будет наблюдаться недопустимый в процессе подземного ремонта самоизлив скважины.

В связи с этим ниже приводится формула для минимально-допустимого значения плотности задавочной жидкости

                                                    (3.32)

Лимитирующее значение плотности задавочной жидкости зависит от величины затрубного давления, которое устанавливается к моменту начала закачки задавочной жидкости Р⁰затр, величины плотности пластовой жидкости ρпл и от величины пластового давления Рпл, то есть

                                                                        (3.33)

Значения Рпл и ρпл, для данной скважины (помимо Lскв и ψ являются заданными, следовательно, для каждого конкретного случая необходимо искать наиболее приемлемую совокупность значений ρдоп и Р°эатр. Например, если задано максимально допустимое значение Р⁰затр из условий прочности колонны, то однозначно можно вычислить минимально возможную плотность задавочной жидкости. Так, для скважины глубиной 1700 м с пластовым давлением 17,0 МПа и плотностью пластовой продукции 950 кг/м³ при допустимом рабочем давлении на устье в 5 МПа величина плотности задавочной жидкости должна быть не менее 1190 кг/м³ (ψ принята равной 1,05). Если же при тех же исходных данных в промысловых условиях имеется в наличии задавочная жидкость, например, плотностью 1350 кг/м³, то давление в затрубном пространстве в процессе нагнетания газа может поддерживаться на уровне 3,5 МПа.

Порядок определения основных параметров процесса подготовки скважины к подземному ремонту по разработанной технологии выглядит следующим образом. По известным для данной скважины значениям ρпл, Рпл, Lскв, ψ на основе формулы (3.33) строится зависимость ρдоп = f (Р°затр).

На рис. 3.16 представлена такая зависимость для двух значений пластового давления (15,0 и 17,0 МПа при ρпл = 950 кг/м³, Lскв = 1700 м, ψ = 1,05). С помощью такой зависимости, принимающей во внимание конкретные условия и промысловые возможности, выбираются значения Рзатр и ρдоп. Если допустим, что плотность задавочной жидкости равна 1200 кг/м³, то максимальное давление нагнетания газа Р°затр должно быть на уровне 4,9 - 5,0 МПа. Зная величину Рзатр, по формуле (3.32) вычисляется Нпл. Точность этих вычислений проверяется в процессе задавки волнометрированием.

По формуле (3.30) находится объем закачки рабочего агента, а по известному темпу закачки определяется необходимый.закон снижения давления газа в затрубном пространстве в процессе нагнетания жидкости в скважину. Период закачки задавочной жидкости вычисляется по формуле (3.27) или (3.28).

Рассмотренная технология подготовки насосной скважины к подземному ремонту, во-первых, позволяет полностью исключить попадание задавочной жидкости в продуктивный пласт, то есть соблюдение этой технологии предотвращает ухудшение фильтрационной характеристики призабойной зоны в процессе подземного ремонта. Во-вторых, к моменту начала освоения давление столба жидкости в скважине равно пластовому, вследствие чего период слабого обмыва погружного электродвигателя сокращается до минимума.