СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОБЪЕМА ОТЛОЖЕНИЙ В КОЛОННЕ ЛИФТОВЫХ ТРУБ ДОБЫВАЮЩЕЙ СКВАЖИНЫ
METHOD FOR MEASUREMENT OF DISPOSAL AMOUNT IN PRODUCTION WELL TUBING STRING

Предлагаемое изобретение относится к скважинной добыче асфальтосмолопарафиновых нефтей с помощью штанговой глубинной насосной установки (ШГНУ).
Эксплуатация месторождений нефти со значительным содержанием асфальтенов, смол и парафинов осложнена тем, что со временем кольцевое пространство между лифтовыми трубами и штангами заполняется отложениями, состоящими, как правило, из парафинов, смол, асфальтенов с незначительной долей механических примесей, солей и воды. Отложения увеличивают трение между поверхностями труб и штанг, сужают кольцевое пространство между ними, тем самым повышают механические нагрузки на плунжер насоса и колонну штанг. В конечном счете эти два фактора ведут к снижению производительности скважины и обрыву колонны штанг.
Для продления безаварийной и эффективной эксплуатации таких скважин необходимо периодически диагностировать лифтовые трубы на содержание отложений. По результатам таких исследований лифтовые трубы со значительным объемом АСПО необходимо промывать растворителем через межтрубное пространство.
Объем отложений в лифтовых трубах можно определить шаблонированием внутренней поверхности лифтовых труб без их подъема на поверхность (Б.А.Мазепа. Парфинизация нефтесборных систем и промыслового оборудования. - М.: Недра, 1966. - с.30-31). Способ требует разгерметизации скважины, проведения многочисленных спуско-подъемных операций с шаблонами и пробоотборниками различных форм.
Известен способ диагностики состояния межтрубного пространства добывающей скважины (патент РФ №2199005, опубл. 20.02.2003 г.), по которому с помощью акустического сигнала, его отражения и дальнейшей интерпретации можно судить о распределении нефтяных фракций и парафиновых пробок по стволу скважины. Реализация способа требует специальной техники и аппаратуры. К тому же по этому способу невозможно оценить объем АСПО в лифтовых трубах скважины.
В наземных трубопроводах систем сбора, подготовки и транспортировки нефти, газа и воды объем отложений определяется как разница между внутренним объемом чистого трубопровода и трубопровода с отложениями. Последний параметр находится путем заполнения полости трубопровода фиксированным объемом жидкости повышенной плотности с использованием разделителя жидкостей для трубопровода по патенту РФ №2324552 (опубл.20.05.08, бюл. №14).
Такой подход невозможно применить к скважине из-за того, что конец колонны лифтовых труб находится на глубине нескольких сот метров и гидравлически сообщен с продуктивным пластом, поэтому не способен контролироваться исследователем по объему закаченной жидкости в лифтовые трубы.
Целью заявляемого изобретения является разработка технологии определения объема отложений, находящихся в адгезионной форме, на внутренние поверхности лифтовых труб скважин с ШГНУ, без подъема лифтовых труб.
1
2
1
2
1
1
Поставленная цель достигается тем, что кольцевое пространство между лифтовыми трубами и колонной штанг последовательно заполняют жидкостями со значительно отличающимися плотностями ρ и ρ, после каждого заполнения определяют величину нагрузки P и Р на полированный шток в момент закрытия нагнетательного клапана плунжера при его ходе вверх работающей скважины путем динамографирования глубинного насоса. В качестве жидкостей с различными плотностями подбирают те, которые инертны к отложениям по растворяющей способности. Поэтому их объемы в лифтовых трубах будут одинаковыми (V=V=V), а массы разными из - за отличий в плотностях. Сила трения между штангами, трубами и отложениями при заполнении труб такими жидкостями также будут близкими между собой:
1
2
шт
тр
Нагрузки P и Р состоят из веса колонны штанг М, сил трения между колонной штанг, лифтовыми трубами и АСПО F и массы жидкости в лифтовых трубах:
Свободный объем пространства между лифтовыми трубами и штангами, не занятый отложениями, определим из разницы (1) и (2):
отл
Объем отложений в лифтовых трубах V определяем по формуле (4)
где: π - геометрическая постоянная;
l - длина лифтовых труб от устья скважины до насоса;
D- внутренний диаметр лифтовых труб;
d - осредненный диаметр штанг;
1
2
1
2
Р, Р - нагрузка на полированный шток при ходе плунжера вверх соответственно при заполнении лифтовых труб жидкостями с различной плотностью ρ и ρ.
Предложенный способ реализуется следующим образом:
1
1
3
1. Действующая скважина с ШГНУ останавливается, в межтрубном пространстве (зона между обсадной колонной и лифтовыми трубами) замеряется давление и уровень жидкости. К угловому вентилю (задвижке) межтрубного пространства присоединяют насосный агрегат типа ЦА-320 и закачивают минерализованную воду повышенной плотности (ρ=1180 кг/м) с антикоррозионными добавками. Закачку ведут до тех пор, пока вода не заполнит лифтовые трубы через клапана глубинного насоса. Момент заполнения лифтовых труб жидкостью с плотностью ρ определяется по появлению этой жидкости в выкидной линии (ВЛ) скважины, соединенной с лифтовыми. Для верности организуется периодический отбор проб жидкости с ВЛ с замером их плотности.
1
2. Глубинный штанговый насос включают в работу на короткий период времени (10-12 качаний) для определения нагрузки P на полированный шток колонны штанг.
2
3
3. Лифтовые трубы заполняют сравнительно легкой жидкостью, например нефтью с ρ=800 кг/м по той же технологии, приведенной в п.1 описания заявки.
2
4. Скважину повторно пускают в работу и через 10-12 ходов станка-качалки динамографом определяют нагрузку на полированный шток Р. С этими данными по формуле (4) определяется объем отложений в лифтовых трубах, принимается решение о продолжении эксплуатации ШГНУ или необходимости предупредительной промывки колонны лифтовых труб растворителем отложений.
Рассмотрим реализацию способа на практических данных. Нефть с большим содержанием асфальтенов, парафинов и смол добывается из скважины штанговым насосом на глубине 1000 м. Внутренний диаметр лифтовых труб D=62 мм, а осредненный диаметр колонны штанг d=21 мм.
Лифтовые трубы последовательно заполнили жидкостями с плотностями:
1
2
3
3
ρ=1800 кг/м и ρ=800 кг/м.
Получены следующие нагрузки на полированный шток:
1
2
P=3800 кг и P=3040 кг
По формуле (4) находим объем отложений в лифтовых трубах:
3
3
Расчеты показывают, что на внутренней поверхности лифтовых труб отложилось 0,671 м АСПО. Для его удаления рекомендуется промыть лифтовые трубы эффективным органическим растворителем в объеме 4-5 м.
На наш взгляд, предложенный способ позволяет продлить время эффективной и безаварийной работы осложненной скважины, исключить такие трудоемкие и дорогостоящие операции, как поднятие лифтовых труб на поверхность и их термообработка горячим паром для удаления отложений.