При проведении текущего или капитального ремонта в добывающих скважинах, например при смене и установке насосного оборудования, очень важен процесс глушения скважины. Так при глушении скважин водно-солевыми растворами коэффициент продуктивности снижается на 10-20%, а выход скважины на режим может затянуться на месяц и более, поэтому расчет и выбор жидкости глушения очень важный этап в «жизни» скважины.
Научно-обоснованный выбор жидкости глушения может привести не только к ускорению освоения скважины после ремонта, но и дополнительному отбору нефти и снижению обводненности.
Наиболее проблематично бывает провести ремонтные работы, например установку насосного оборудования, в скважинах после гидравлического разрыва пласта, т.к. дренированный пласт поглощает большое количество водно-солевого раствора глушения, что может свести на нет результат после операции ГРП.
Инструкция по расчету плотности и объема жидкости глушения скважины.
Цель глушения скважины – прекращение притока жидкости из пласта в открытой скважине путем создания противодавления на продуктивный пласт жидкостью глушения.
При расчете глушения необходимо определить 4 параметра в следующей последовательности: плотность (удельный вес) жидкости глушения, объем жидкости глушения, количество циклов, время отстоя между циклами.
При отсутствии осложнений глушение производится в НКТ с открытой затрубной задвижкой.
1. Расчет плотности жидкости глушения
Плотность жидкости глушения определяют из расчета создания столбом жидкости глушения давления, превышающего текущее пластовое давление и рассчитывается по формуле:
pж =Pпл* (1+П) / (Н-удл.)* 0,098 (ф.1)
где: рж- плотность жидкости глушения , г/см³
Рпл – пластовое давление, атм.
Н – расстояние от устья скважины до верхних отверстий перфорации, м.
удл. – величина удлинения на верхние отверстия перфорации, м.
П – коэффициент безопасности работ, принятый для большинства нефтяных компаний равнен 0,05 (5%).
Пример:
pж = 250* (1+0,05) / (2600-70) * 0,098 = 1,06 г/см³
где: рж- плотность жидкости глушения , г/см³
Рпл – 250 атм.
Н – 2600 м.
удл. – 70 м.
П – 0,05 (результат округляем до сотых)
2. Расчет объема жидкости глушения
Объем жидкости глушения определяют из условия полной замены скважинной жидкости на жидкость глушения и рассчитывается по формуле:
Vжг = (Vэк – Vнкт)*1,1 (ф.2)
Где
Vэк = (пD2/4)*Н (ф.3) – объем эксплуатационной колонны, м3
Н – глубина скважины ( с учетом зумпфа до текущего забоя), м
D – внутренний диаметр эксплуатационной колонны, м
1,1 – коэффициент запаса
Vнкт – объем жидкости, вытесняемый металлом НКТ, м3
Vнкт = (п*(d2 – d21)/4)*Hcп (ф.4)
d и d1 – соответственно внешний и внутренний диаметры НКТ, м.
Нсп – глубина спуска насоса, м
Пример:
Диаметр эксплуатационной колонны скважины Dн=146мм . внутренний D=126мм.
Диаметр спущенных НКТ d=73мм. Внутренний диаметр d1=62мм.
Глубина спуска Нсп=2435м
Глубина скважины до текущего забоя H=2604м.
Рассчитаем объем, занимаемый металлом НКТ:
Vнкт = (3,14*(0,0732-0,0622) / 4)* 2435 =2,84 м3
Рассчитаем объем внутреннего пространства эксплуатационной колонны:
Vэк=3,14*0,1262 / 4*2604 = 32,45 м3
Рассчитаем объем жидкости глушения:
Vжг= (32,45 — 2,84 )*1,1=32,6 м3
Данный расчет объема глушения применим при глушении в один цикл, когда подземное оборудование спущено на глубину не выше 100 м. от верхних отверстий перфорации и скважина не имеет горизонтальный ствол.
3. Расчет циклов глушения
При отсутствии вышеуказанных условий глушение производится в несколько циклов. Наиболее распространенным является глушение в 2 цикла:
Vгл. = (V1ц. + V2ц.) (ф.5)
V1ц. – объем первого цикла – объем скважины от приема насоса до текущего забоя. Рассчитывается по формуле (Ф.3), где Н расстояние от глубины спуска насоса до текущего забоя.
Пример:
Диаметр эксплуатационной колонны — внутренний D=126мм.
Глубина скважины до текущего забоя H=2604м.
Глубина спуска насоса Нсп=2435м.
Рассчитаем объем первого цикла:
Vэк=3,14*0,1262 / 4*(2604 — 2435) = 2,1 м3
V2ц. – объем второго цикла – объем скважины от устья скважины до приема насоса. Это разница между общим объемом глушения и объемом первого цикла. Рассчитывается по упрощенной формуле 6:
V2ц. = Vжг – V1ц. (ф.6).
но может так же рассчитываться по формуле 8.
Пример:
V2ц. = Vжг – V1ц. = 32,6 – 2,1 = 30,5 м3
В случае, если при расчете V2ц. меньше V1ц. то глушение производится тремя и более циклами. Количество циклов К ц. определяется по формуле:
К ц. = Vжг / V2ц. (ф.7).
( результат округляем до целых в большую сторону)
Пример:
Vжг – полный объем жидкости глушения – 40 м3
V2ц – объем второго цикла глушения – 15 м3
К ц. = 40 / 15 = 2,6 м3 (три цикла)
При глушении в три цикла и более, объем глушения каждого цикла рассчитывается согласно формуле:
Vц. = (Vэк – Vнкт)*1,1 (ф.8)
Где
Vэк = (пD2/4)*Нcп – объем эксплуатационной колонны от устья до глубины подвески оборудования, м3
Нсп – глубина спуска насоса, м
D – внутренний диаметр эксплуатационной колонны, м
1,1 – коэффициент запаса
Vнкт – объем жидкости, вытесняемый металлом НКТ, м3
Vнкт = (п*(d2 – d21)/4)*Hcп
d и d1 – соответственно внешний и внутренний диаметры НКТ, м.
Нсп – глубина спуска насоса, м
Пример:
Диаметр эксплуатационной колонны скважины Dн=146мм . внутренний D=126мм.
Диаметр спущенных НКТ d=73мм. Внутренний диаметр d1=62мм.
Глубина спуска Нсп=2435м
Рассчитаем объем, занимаемый металлом НКТ:
Vнкт = (3,14*(0,0732-0,0622) / 4)* 2435 =2,84 м3
Рассчитаем объем внутреннего пространства эксплуатационной колонны:
Vэк=3,14*0,1262 / 4*2435 = 30,35 м3
Рассчитаем объем цикла глушения:
Vц= (30,35 — 2,84 )*1,1=30,3 м3
4. Расчет времени отстоя между циклами
При осаждении жидкости глушения от уровня приема насоса до текущего забоя, скважина закрывается на отстой на время, рассчитанное по формуле:
T=H / V
Где Н – расстояние от приема насоса до забоя скважины, м.
V – скорость оседания (м/ч)
Правила ведения ремонтных работ в скважинах (РД 153-39-023-97), утвержденные Минтопэнерго Российской Федерации указывают скорость оседания 0,04 м/сек.(144 м/час).
Пример:
T = 500/144 = 3,5 часа
Где Н – 500 м.
V – 144 м/ч
5. Глушение через затрубное пространство
Данный способ глушения аналогичен предыдущим. Единственной разницей по сравнению с глушением через НКТ является глушение двумя циклами. Разница заключается в увеличении времени отстоя между циклами (так как жидкость глушения будет оседать от некоторого расстояния от устья скважины, а не от приема насоса). Расчет глубины с которой будет оседать жидкость глушения первого цикла производится по формуле:
Н = V1ц / (V1м э/к — V1м НКТ наружн.), где:
V1ц – объем первого цикла глушения;
V1м э/к – объем 1 метра э/к;
V1м НКТ наружн. – объем 1-го метра НКТ по наружному диаметру.
Вышеуказанные объемы рассчитываются по формуле V = π*d2/4*1м, куда подставляются соответствующие внутренний диаметр эксплуатационной колонны и наружный диаметр НКТ (в метрах).
Время отстоя рассчитывается аналогично времени отстоя по пункту 4.
Пример:
Н = 2,1 / (0,0125 – 0,0042) = 253 м. где:
V1ц = 2,1 м3 – объем первого цикла глушения;
V1м э/к – объем 1 метра э/к = 3,14*0,1262/4=0,0125;
V1м НКТ наружн. – объем 1-го метра НКТ по наружному диаметру=3,14*0,0732/4=0,0042.Время отстоя будет равно:
T=( Н скв. – H) / V= (2600 – 253)/144=16,3 часаН скв. – глубина скважины ( с учетом зумпфа до текущего забоя) = 2600 м
V – скорость оседания 144 м/ч.
