Повышение продуктивности и реанимация скважин

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

!" ; &,(,)=-# (#+."/!$#, 4&,$* 4!3#5(,0"/4!* 4 5'4!"!$#"/! #/ '$+)!/.(1 2#),3'-!0 ('4),-!* -' 5'3#, "24'9!-1 -'6,-!* "/'/!6, "2#%# ('4),-!* < ':

-1J -J -/J -6J -'3J -1

, 9 ' 2

% * #

% 49 ' 235-49 ' 2'5

$ 3

$ 3?

;$% #

%

" %" #

4 9 ' 2# # 5 + $

? # *

% " %" ! $

188

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

$ $ % % #

4 3? ≈ 25 F %

%

3- -23 L! # 3? 3#(- 3# T $ 4 9 ' 25 #

$ $13

#

% %$# %

$23-2 L!

U 1-. L! #

$ $

.- 2 # % $

" # % #

" E %

%

$ #

" " %"

"

$

189

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

глава

7

ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ОБРАБОТОК СКВАЖИН

С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВИБРОВОЛНОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

Среди многообразия устройств генерирования упругих колебаний наиболее предпочтительными для осуществления виброволновых обработок ПЗП являются скважинные гидродинамические генераторы упругих колебаний (ГДГ), работа которых основана на использовании энергии потока жидкости или газа. Для их функционирования требуется лишь штатное нефтепромысловое оборудование – устьевые насосные агрегаты. Режимные напорно-расходные параметры последних, в особенности предназначенных для задач гидроразрыва пластов, весьма велики, что позволяет при достаточно высоком коэффициенте полезного действия (КПД) гидродинамического генератора создавать на забое скважины существенную энергонапряженность упругого колебательного поля. Кроме того, весьма важно, что скважинные обработки с использованием ГДГ органично совмещаются со штатными промысловыми операциями подземного (ПРС) и капитального (КРС) ремонта скважин и с операциями большинства традиционных методов обработок ПЗП и пласта.

К настоящему времени известно довольно много конструкций гидродинамических скважинных генераторов колебаний давления, разработанных различными организациями и в связи с проблемами нефтедобычи, и для использования в других отраслях промышленности. Однако в большинстве случаев у известных конструкций генераторов отсутствуют обоснованные

189

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

параметры генерируемых колебаний давления. Чаще всего испытание разработанного и изготовленного образца сводится непосредственно к проведению обработок скважин, по результатам которых делается заключение о практической ценности той или иной конструкции, а затем на его основе выдаются рекомендации к внедрению. Использование недостаточно обоснованных технологий, отсутствие объективных данных о параметрах рекомендуемых генераторов колебаний приводят к снижению успешности перспективного метода и, как следствие, к падению интереса к нему со стороны нефтегазодобывающих предприятий.

В связи с этим проведение стендовых и промысловых исследований различных конструкций гидродинамических генераторов с объективной аппаратурной оценкой их рабочих параметров, возможностей функционирования при различных условиях обработок скважин необходимо как для правильного назначения режимных технологических операций конкретного устройства, так и для определения наиболее перспективных направлений дальнейших исследовательских, опытноконструкторских и внедренческих работ.

7.1.СКВАЖИННЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ КОЛЕБАНИЙ

7.1.1.СТЕНДОВЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ

ГЕНЕРАТОРОВ КОЛЕБАНИЙ.

В данном разделе приводятся результаты осуществленных авторами стендовых испытаний ряда конструкций генераторов колебаний, проходивших в различное время стадию ОПР. Испытания проводились на промысловых стендах с инструментальными замерами спектрально-амплитудных параметров генерируемых колебаний в условиях, приближенных к реальным скважинным.

Два промысловых стенда были собраны на устьевой площадке нагнетательной скв. 6066 НГДУ "Чекмагушнефть" АНК "Башнефть". Данная скважина была выбрана из-за ее существенной приемистости (рабочий режим – 1800 м3/сут при давлении на устье 8,5 МПа), наличия индивидуального расходомера на КНС и незначительного влияния смежных нагнетательных скважин на установление давления в водоводе (при закрытии скв. 6066 давление в водоводе поднималось до 14,7 МПа). Это позволяло имитировать реальные условия при ра-

190

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

боте генераторов колебаний, проводить испытания при больших расходах воды (до 2000 м3/сут) и перепадах давления на стенде (более 10 МПа), при этом практически отсутствовали фоновые помехи. Учитывалось также наличие электроснабжения (близость добывающих скважин) и подачи пресной воды, что давало возможность проводить предварительное визуальное тестирование работоспособности конструкций генераторов сначала на поверхности с выбросом воды в обваловку.

Первый стенд – макет скважины, изготовленный из отрезка обсадной трубы, устанавливался в шурфе в 10 м от скважины и гидравлически связывался с ней и водоводом с помощью быстросъемных манифольдовых линий. Данный стенд позволял без привлечения бригад КРС осуществлять монтажные работы и замену исследуемых генераторов колебаний.

Другой стенд – скважинный макет забоя с интервалом перфорации позволял максимально имитировать реальные условия обработок скважины при работе гидродинамических генераторов. Схема этого стенда представлена на рис. 7.1.1.

Стенд состоит из корпуса 1 (обсадная 219-мм труба) с переводной колонной катушкой 2, установленной на колонном фланце скважины 3, перфорированной трубы 4 (обсадная 146мм труба), к которой с помощью переводной муфты подсоединены 89-мм НКТ 5 с заглушкой 6. К планшайбе 7 с входным патрубком на 73-мм НКТ крепится гидродинамический генератор (ГДГ) 8. Для преобразования колебаний давления в электрический сигнал служат пьезоэлектрические (типов ЛХ610, ЛХ-601) и тензорезистивные (типов ПДМТ-25 и Д-16) датчики изменения давления 14, установленные в различных точках стенда. Сигналы с датчиков регистрируются с помощью запоминающего осциллографа 15 типа C8-11, светолучевого шлейфового осциллографа 20 типа 4043.1 с записью на самопроявляющуюся фотобумагу, а также анализатора спектра 16 типа СК4-56, информация с которого записывается на графопостроителе 17 типа Н306. Преобразование сигналов с датчиков и согласование с входными целями светолучевого осциллографа осуществляется с помощью усилителя 18 типа У2- 8 и тензометрической измерительной системы 19 типа СИИТ-3. Кроме того, производится запись сигналов с целью демон-

191

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Рис. 7.1.1. Схема промыслового стенда для исследования гидродинамических

генераторов упругих колебаний на площадке скважины:

1 – корпус; 2 – переводная колонная катушка; 3 – скважина; 4 – перфорированная труба; 5 – насосно-компрессорные трубы; 6 – заглушка; 7 – планшайба; 8 – ГДГ; 9 – быстросъемные трубы; 10 – водовод; 11 – диафрагма; 12 – дифманометр; 13 – вторичный прибор; 14 – датчики колебаний давления; 15 – запоминающий осциллограф; 16 – анализатор спектра; 17 – графопостроитель; 18 – усилитель измерительный; 19 – тензометрическая измерительная система; 20 – све-

толучевой осциллограф; 21 – коммутатор; 22 – согласующий усилитель

192

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

страции работы генераторов и дальнейшей расшифровки сигналов от датчиков в лабораторных условиях. Потери напора (перепад давления), создаваемые генераторами волн, оцениваются по показаниям манометров, а также с помощью тензорезистивных датчиков давления.

Между напорным водоводом 10 и соединительной трубой 9 устанавливается диафрагма 11 с дифманометром 12 типа ДМ3583, и по вторичному прибору 13 типа КСД-3 определяется расход жидкости через генератор, который задается путем регулирования задвижки на напорном водоводе. Погрешность измерения расхода составляет 15 %.

При исследованиях генераторов колебаний сигналы с датчиков записывались на фотобумагу в светолучевом осциллографе и по масштабу записи расшифровывалась амплитуда колебаний давления, погрешность определения которой с учетом приборных и методических ошибок не превышала 15 %. С помощью анализатора спектра СК4-56 и графопостроителя Н306 производилась запись спектрограмм сигналов от датчиков и определялись спектральные составляющие и доминирующая частота (или область частот) работы генераторов волн давления. Использование усилителя У2-8 (или вольтметра типа ВЗ-48) и тарировочного низкочастотного вибратора ГК-2 конструкции БашНИПИнефти позволило измерять среднеквадратичное давление, развиваемое генераторами в обсадной трубе. Специально разработанный усилитель-нормализатор позволял упростить тарировку датчиков и получать с одного тензорезистивного датчика одновременно информацию о статическом и динамическом давлениях.

Макет забоя с перфорационными отверстиями позволял приблизиться к реальным условиям при работе генераторов, оценивать ослабление амплитуды колебаний давления на перфорационных отверстиях в обсадной колонне, а при использовании специального зонда оценивать соотношение амплитуд давления в зависимости от частоты колебаний перед и за перфорационным каналом и распределение волнового поля внутри обсадной колонны. Кроме того, установка на соответствующей глубине заглушки 6, имитирующей дно скважины, позволяла исследовать возможность и условия создания резонансных режимов на забое скважины.

Другой областью применения скважинного стенда может быть исследование эффективности очистки в поле упругих колебаний перфорационных каналов от пластовых загрязнений с

193

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

использованием специальных кернодержателей, позволяющих вводить образцы пористой среды в стенд через корпус, вплотную к перфорационным отверстиям.

Измерения параметров генераторов колебаний производили при расходах жидкости до 1200 м3/сут и давлениях нагнетания до 14,6 МПа. Расход устанавливали в зависимости от типа генератора в соответствии с рекомендациями авторов, а также на 100 м3/сут ниже и выше рекомендуемого. Определялись также параметры при максимально возможном на данном стенде расходе, т.е. при полностью открытых задвижках, когда расход штуцировался лишь на гидродинамическом генераторе.

Еще один промысловый стенд был собран на промысловом полигоне НПО "Союзнефтеотдача", находящемся вблизи кустовой насосной станции НГДУ "Уфанефть" АНК "Башнефть", от которой к стенду был проложен водовод высокого давления и выкидная линия, подключенная к системе канализации КНС. Схема стенда приведена на рис. 7.1.2.

Стенд состоял из макета скважины, водоводных и манифольдовых линий, системы задвижек и контрольно-изме- рительной аппаратуры. Макет 1 был изготовлен из отрезка 146-мм обсадной трубы длиной 2,5 м с фланцами и нижней заглушкой и установлен в шурфе внутри помещения полигона. Благодаря системе задвижек, установленных как в КНС, так и внутри полигона на водоводе и выкидной линии, имелась возможность создавать условия, достаточно приближенные к реальным условиям скважинных обработок, – проводить испытания в широком диапазоне расходов (до 3000 м3/сут) и давлений (до 14 МПа), в условиях отсутствия фоновых помех, создаваемых, например, поршневыми насосными агрегатами.

В макете 1 устанавливали исследуемый генератор колебаний 2, расход через который регулировали с помощью задвижек 3, 4 и 5. В напорном водоводе была установлена диафрагма 7, с помощью дифманометра 8 типа "Сапфир-22Д" с блоком БИК-1, преобразователем 9 и самописцем 10 типа КСУ-2 замеряли расход воды через генератор. Для сглаживания пульсаций давления в напорной линии был предусмотрен колокольный компенсатор 6. Потери напора на генераторе оценивали по показаниям манометров 11, 12, а также по сигналам с тензорезистивных датчиков давления 13 типа ПДМТ-60. В качестве преобразователей колебаний давления служили также пьезоэлектрические датчики 14 типа ЛХ-601. Тензорезистивные датчики были подключены к тензоусилителю-

194

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

Рис. 7.1.2. Стенд для испытания гидродинамических генераторов упругих колебаний на полигоне КНС

нормализатору 15, а пьезоэлектрические – к измерителю 16 типа ВШВ-003. Сигналы с датчиков регистрировали с помощью запоминающего осциллографа 20 типа С8-17, а также светолучевого осциллографа 19 типа Н071 с усилителем 17 типа У7-5. Частотный анализ сигналов осуществляли анализатором спектра 21 типа СК4-56, запись производили с помощью графопостроителя 22 типа Н307. Переключение линий осуществляли с помощью коммутатора 18.

Для испытания и определения рабочих параметров разработанных авторами новых генераторов типа ГД2В на базе НГДУ "Елховнефть" АО "Татнефть" был собран горизонтальный промысловый стенд, позволяющий осуществлять замеры с использованием современной компьютерной техники и преобра-

195

vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943

зователей сигналов. Макетная гидравлическая схема стенда аналогична вышеописанным. Сигналы с пьезо- и тензодатчиков соответственно через согласующий усилительповторитель и тензоусилитель-нормализатор поступают на многоканальное устройство ввода аналоговых сигналов и считываются в портативный компьютер (ноутбук), где обрабатываются по специальной компьютерной программе, в режиме которой ноутбук выполняет роль одновременно измерителя сигналов, запоминающего осциллографа, анализатора спектра и накопителя информации на жестком диске. Вся информация сохраняется в памяти компьютера и доступна для осуществления последующего более детального анализа и наглядной визуализации непосредственно на мониторе компьютера или подсоединенном к нему принтере.

Результаты исследований различных гидродинамических генераторов колебаний давления представлены в табл. 7.1.1. На рис. 7.1.3 показаны спектрограммы и осциллограммы сигналов с датчиков колебаний давления при работе генераторов различных типов. Основываясь на этих данных, результатах наблюдений за их работой и их техническом состоянии после испытаний, был проведен анализ возможностей исследованных конструкций генераторов и перспективности их использования.

Генераторы пружинно-клапанного и клапанно-ударного типа

Из исследованных устройств к данному типу гидродинамических генераторов можно отнести генератор клапанный ГК-2 конструкции БашНИПИнефти, пульсатор вставной ПВ-54 конструкции ТатНИПИнефти, клапанно-ударный вибратор КУВ100 конструкции б. МИНГ и ГП. Общий недостаток пружинноклапанных устройств, выявленный в результате проведенных испытаний, – жесткое регламентирование узкой режимной области расходов и недостаточная надежность работы, обусловленная необходимостью точного согласования жесткости пружины и массы клапана. Небольшие изменения напорнорасходных характеристик

196