Восстановление добывных возможностей горизонтальных участков скважины путем удаления проппантовых пробок

НАУКИ О ЗЕМЛЕ

«НАУКА. ИННОВАЦИИ. ТЕХНОЛОГИИ», №4,2015

удк622.276.66.002.34 Верисокин А.Е. [Verisokin А. Е.], Машков В.А. [Mashkov V. А.], Зиновьева J1.M. [Zinovieva L. М.]

ВОССТАНОВЛЕНИЕ ДОБЫВНЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ УЧАСТКОВ СКВАЖИНЫ ПУТЕМ УДАЛЕНИЯ ПРОППАНТОВЫХ ПРОБОК

The restoration of the production capacities of the horizontal sections of the wells by removing tubes proppantov

Практика эксплуатации показывает, что накопление образующихся при освоении скважины проппантовых пробок, а также осадков из механических частиц, солей, корок на нижней образующей горизонтального участка, носит систематический характер. Это требует оперативного вмешательства по удалению осадка проппанта с нижних участков скважины. Опыт воздействия на слой отложений только за счет энергии струи рабочей жидкости не всегда позволяет обеспечить эффективное его разрушение. В статье описана технология и предлагаются технические средства, позволяющие эффективно разрушать и удалять слой отложения, что будет способствовать более эффективной эксплуатации скважины. Данную технологию рекомендуется применять на месторождениях Западной Сибири, где существует проблема выноса проппанта и образование проппантового слоя в горизонтальном участке ствола скважины. Проведенные стендовые испытания показали, что предлагаемые технические средства зарекомендовали себя достаточно успешно.

Ключевые слова: скважина, гидроразрыв пласта, проппант, горизонтальный ствол, корка, пробка, колтюбинговая установка, освоение, осложнения, отложения, гидроударник

Production practice shows that the accumulation formed during the development of wells proppantov tubes, and mechanical precipitation of particles, salts, crusts on the lower generatrix of the horizontal section, is of a systematic nature. This requires surgery to remove the precipitate of proppant from the lower parts of the well. Experience of impact on the sediment layer only by the energy of the jet of the working fluid does not always result in its effective destruction. The article describes the technology and provides technical tools that effectively disrupt and remove the layer of fat that will contribute to more effective operation of the well. This technology is recommended for use in the fields of Western Siberia, where there is the problem of proppant and formation proppantov layer in the horizontal section of the wellbore. Conducted bench tests showed that the proposed technical means have proven quite successful.

Keywords: groundwater, hydraulic fracturing, proppant, horizontal shaft, cork, tube, coiled tubing installation, development, complications, deposits, hydrogenic

При освоении скважины после гидроразрыва пласта (ГРП) возможны случаи выноса проппанта из трещины гидроразры-

ва. Проппант накапливается на горизонтальном участке ствола скважины.

Это связано в основном с неправильным выбором технологии освоения по депрессии, дебиту, градиенту давления [1]. Со временем проппантовый слой покрывается коркой из механических примесей, что увеличивает его прочность. Механические примеси - это карбонатные или глинистые частицы, соли, которые проявляют себя в качестве цементирующего материала. В ряде случаев в качестве «цемента» могут служить частички вязких компонентов нефтяной эмульсии, смол, имеющих плотность выше плотности жидкости в скважине. Образующаяся корка трудно поддается разрушению, например, гидравлической струей.

Для удаления проппантовой пробки необходимо иметь соответствующее оборудование. В литературе имеется множество примеров устройств. Рассмотрим некоторые из них.

Можно вскрыть проппантовую корку либо пробку при помощи винтового забойного двигателя (ВЗД) с долотом. Однако иногда это экономически нецелесообразно.

Практика применения различных технологических и технических приемов, направленных на удаление отложений твердых примесей, показывает, что использование для промывки загрязненного участка рабочей жидкостью с наложением на поток гидродинамических импульсов [1] дает положительный эффект в определенных технологических условиях, например, в вертикальных скважинах (рис. 1).

Для применения устройства генерации гидродинамических импульсов в горизонтальных участках скважин требуется доработка конструкции, для того чтобы эффективно работать в условиях, когда слой отложений проппанта находится преимущественно в нижней части

НАУКИ О ЗЕМЛЕ

. Восстановление добывных возможностей горизонтальных участков скважины .

ствола и имеет слой, влияющий на дебит. Эффективнее разрушить и удалить слой отложений примесей (рис. 2). Однако это является проблемной задачей.

На рис. 3 представлен вариант устройства для очистки внутренней полости от отложений [2].

ДО

г----.

ПОСЛЕ

Рис. 1. Удаление отложений в вертикальных участках труб с помо-

щью промывки с наложением на поток гидродинамических импульсов.

Рассмотрим конструкцию данного устройства. На наружной поверхности корпуса установлены реактивные сопла очистной головки.

Корпус также снабжен манжеткой для уплотнения зазора между корпусом и очищаемой поверхностью.

Очистная головка установлена с возможностью ограниченного осевого перемещения относительно корпуса. Устройство вводится в осевой канал полости.

Каналы корпуса и очистной головки расположены с возможностью сообщения их друг с другом.

Рис. 2. Проппантовый слой в нижней части горизонтального учас-

тка ствола скважины.

Устройство двигается поступательно под напором жидкости до упора в слой отложений. После упора ножами конуса или скребковыми элементами передней головки образуется кольцевой канал, через который жидкость поступает в отверстия сопел передней головки. Потоком

НАУКИ О ЗЕМЛЕ

— Восстановление добывных возможностей горизонтальных участков скважины

жидкости воздействуют на слой отложений, с генерацией вращения головки, которая ножами и скребковыми элементами срезает размытые струей отложения. Но, как показывает практика, отложения обладают повышенной прочностью и разрушить их таким устройством невозможно. Проблематично также вернуть устройство к месту старта, поскольку для этого нет условий.

Рис. 3. Устройство для очистки внутренней полости от отложений:

1 - корпус; 2 - шар; 3 - входной канал; 4 - выходной канал; 5 -ось; 6 - выступ; 7 - очистная головка; 8 - паз; 9 - реактивные сопла очистной головки; 10, 11 - режущие элементы; 12 - пружина; 13- гайка; 14 - кожух; 15 - накидная гайка; 16 - патрубок; 17 - уплотнение.

В практике проведения ремонтных работ, связанных с удалением отложений и плотных проппантовых пробок из вертикальной скважины, нашли применение внутрискважинные устройства - гидроударники, спускаемые в скважину на гибкой трубе колтюбинговой

установки. Гидроударник изображен на слайде 6. Эксплуатация этих устройств в газовых скважинах ООО «Ноябрьскгаздобыча Газпром» показала высокую эффективность. Устройство защищено патентом [4],

1 - полый корпус; 2 - седло; 3 -переходник; 5 - кольцевой поршень; 6 - конус; 7 - коническя поверхность; 8 - циркуляционные отверстия; 9 - осевой канал; 10 - полый шток; 11 - опорная шайба; 12 - пружина;13 - кольцевой зазор; 14 - радиальный канал; 15 - осевой канал; 16 - коронка; 17 - зубья; 18 - гидромониторная насадка; 19 - кольцевая камера; 20 - радиальные каналы; 21 -осевой канал; 22 - тангенциальные каналы; 23 - дроссель; 24 -зубья; 25 - гайка.

Рис. 4.

Применение гидроударников при проведении ремонтных работ, связанных с удалением отложений, пробок:

НАУКИ О ЗЕМЛЕ

Восстановление добывных возможностей горизонтальных участков скважины

Устройство содержит полый корпус с циркуляционными отверстиями, седло, торцовый клапан, кольцевой поршень, жестко закрепленный на полом подпружиненном штоке, коронку с зубьями, дроссель и гидромониторную насадку. Шток установлен в осевом канале полого корпуса. Седло установлено между корпусом и переходником. Полый шток подпружинен и проходит в осевой канал переходника. Коронка связана с кольцевым поршнем, образующим с седлом торцовый канал.

Поршень установлен с возможностью перекрытия циркуляционных отверстий корпуса. Кольцевой зазор между штоком и переходником гидравлически связан с осевым каналом штока и седла.

Устройство обеспечивает механическое разрушение песчано-гли-нистой либо проппантовой пробки за счет воздействия зубьями коронки ударного механизма при восприятии избыточного давления площадью сечения ступенчатого поршня под седлом, имеющим больший диаметр.

В данном случае рассматривается возможность применения таких гидроударников для удаления слоя отложений в горизонтальных участках ствола скважины.

На рис. 5 показана конструкция устройства для разрушения и удаления слоя отложений, адаптированная к условиям применения в горизонтальных участках скважины.

Устройство состоит из гидроударника 1, связанного через шарнирное соединение 2 с гибкой колонной труб 3. Шарнирное соединение 2 оснащено пружинным центратором 4. Особенность конструкции данного центратора: возможность складываться относительно корпуса с освобождением кольцевого канала для пропуска потока механических частиц. Угол наклона гидроударника 1 в шарнирном соединении 2 подбирается с учетом внутреннего диаметра обсадной колонны 7, то есть с таким условием, чтобы разрушающие коронки 5 входили в контакт со слоем отложений проппанта 6, но не имели возможности силового взаимодействия с металлом обсадной колонны 7. Такое положение гидроударника, ориентированное книзу, обеспечивает оптимальную ориентацию по отношению к слою.

Согласно геолого-техническому наряду, исходя из концепции сохранения прочностных характеристик соединительных резьб труб хвостовика, угол набора кривизны не должен превышать 6° на 10 погонных метров. В связи с этим возникает необходимость оценки эффективности применения гидроударных устройств для разрушения и удаления механических частиц из горизонтального участка ствола скважины. В связи с этим габаритные

1 - гидроударник; 2 - шарнирное соединение 2; 3

- гибкая колонна труб; 4 - пружинный центратор; 5

- разрушающая коронка; 6 - слой отложений; 7 -металл обсадной колонны

Рис. 5.

Конструкция устройства для разрушения и удаления осадка, адаптированная к условиям применения в горизонтальных участках скважин:

НАУКИ О ЗЕМЛЕ

Восстановление добывных возможностей горизонтальных участков скважины

размеры гидроударника позволяют свободно перемещаться в горизонтальном участке ствола с обеспечением его работы и безопасным извлечением устройства из скважины после проведения технологического процесса.

Работа устройства.

К резьбовому концу гибкой колонны труб 3 подсоединяют шарнирное соединение 2 в сборе с гидроударником 1 и вводят в горизонтальный участок скважины 7. Подсоединяют к гибкой колонне труб 3 колтюбинговой установки, насосный агрегат и подают в устройство под давлением рабочую жидкость.

Гидроударник 1 начинает работать при возвратно-поступательном перемещении подпружиненного поршня с разрушающей коронкой 5 на конце. Это происходит при накоплении упругого объема рабочей жидкости в гибкой колонне труб 3 и резком увеличении расхода рабочей жидкости из гидроударника 1 за счет открытия дополнительных каналов при ходе рабочего инструмента. Падение давления в осевом канале гибкой трубы 3 приводит к возврату рабочего инструмента в исходное положение с прекращением подачи рабочей жидкости по дополнительному гидравлическому каналу. Процесс воздействия рабочим инструментом на слой отложений происходит в автоматическом режиме, при сохранении подачи под давлением рабочей жидкости.

Практика применения колтюбинговых установок при промывке песчаио-глинистых пробок в вертикальных скважинах показывает, что оптимальный расход рабочей жидкости по гибкой трубе Д 38 мм составляет 0 = 5 л/сек. Для обеспечения выноса проппантовых частиц можно использовать пенные системы.

Генерацию пены при обеспечении работы гидроударника можно обеспечить попеременной подачей порции рабочей жидкости и пачки газа в осевой канал гибкой трубы 3 с генерацией пены в осевом канале горизонтального либо наклонного участка 7. Известна несущая способность пены, что позволяет обеспечить транспортировку механических частиц на поверхность, обратным потоком пены.

Практика эксплуатации, показывает, что накопление осадка из механических частиц, солей, проппантовых пробок, корок на нижнем горизонтальном участке, носит систематический характер. Это требует оперативного вмешательства по удалению осадка проппанта с нижних участков скважины. Опыт воздействия на слой отложений только за счет энергии струи рабочей жидкости не всегда позволяет обеспечить эффективное разрушение проппантового слоя. В связи с этим разработаны технические средства, позволяющие эффективно разрушать и удалять слой отложений, что будет способствовать более эффективной эксплуатации скважины.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Кадина А. А. Оценка устойчивости заполнителя трещины при гидроразрыве пласта // Вестник СевКавГТУ. 2010. № 4 (25).

2. Патент Российской Федерации № 2047740, МПК Е 21 В 37/00. Устройство для промывки скважин. [Текст]. Л.Х. Ибрагимов. Заявлен 05.06.1992 г. № 5046150/03, опубликован 10.11.1995 г. Бюллетень № 31.

3. Авторское свидетельство СССР № 1539308, кп. МКИ Е 21 В 37/02. Заявлен 10.11.1985 г. № 4006914/22-03, опубликован 30.01.1990 г. Бюллетень № 4.

4. Патент Российской Федерации № 2363554,Мкл. В 08 В 9/058. Способ очистки трубопровода и устройство для его осуществления. Заявлен 20.09.2005 г. № 2005128978/12. Опубликован 10.08.2009 г.

5. Патент Российской Федерации № 2303121, Мкл. Е 21 В 37/00. «Гидроударное устройство для очистки скважины от песчаной пробки» [Текст]. В. А. Машков, А. А. Сингуров, С. Б. Бекетов и другие. Заявлен 18.08.2005 г. № 2005126269/03, опубликован 20.07.2007 Г Бюллетень № 20.

6. Патент Российской Федерации № 2544944, Мкл. Е 21 В 17/00. Способ удаления песчано-глинистой пробки в скважине и её освоение в условиях аномально низких пластовых давлений [Текст]. А. Н. Граб, В. А. Машков, А. В. Бондарчук и другие. Заявлен № 2013108556/03 от 26.02.2013 г., опубликован 10.09.2014 г. Бюллетень № 25.