способ освоения скважины

Формула изобретения

Способ освоения скважины, включающий закачку воздуха компрессором и создание избыточного давления в затрубном пространстве скважины, понижение в нем давления до выравнивания уровней жидкости в трубном и затрубном пространствах и понижение уровня жидкости в трубном пространстве до башмака колонны насосно-компрессорных труб с созданием в нем дополнительного давления, отличающийся тем, что создание дополнительного давления в трубном пространстве осуществляют путем закачки сжатого воздуха компрессором в насосно-компрессорные трубы до выравнивания уровней жидкости в трубном и затрубном пространствах при закрытом затрубном пространстве.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам вызова притока из пласта в обсаженных скважинах.

В настоящее время основным методом вызова притока из пласта в обсаженных скважинах является снижение давления на забой и это чаще всего осуществляется путем вытеснения (замены) части жидкости, находящейся в скважине, газом (воздухом), нагнетаемым в скважину с помощью компрессора, что объясняется высокой эффективностью данного способа.

Известен способ освоения скважин с заменой находящейся там промывочной жидкости газом, включающий последовательное осуществление следующих операций: закачку воздуха компрессором в затрубное пространство до максимально возможной величины давления и вытеснение скважинной жидкости на поверхность через насосно-компрессорные трубы (НКТ), сброс давления в затрубном пространстве до атмосферного и выравнивание уровней жидкости в затрубном и трубном пространствах, нагнетание компрессором воздуха в НКТ и вытеснение жидкости из НКТ, а затем из затрубного пространства на поверхность (при выходе воздуха через башмак НКТ) [1]

Недостатками данного способа являются большая длительность процесса освоения скважины и большой расход энергии, что связано со сбросом давления в затрубном пространстве до атмосферного и необходимостью повторного включения компрессора для нагнетания воздуха в НКТ.

Известен способ освоения скважины, включающий закачку воздуха компрессором и создание избыточного давления в затрубном пространстве скважины при вытеснении скважинной жидкости на поверхность через НКТ, снижение давления в затрубном пространстве путем перепуска оттуда сжатого воздуха в НКТ до выравнивания уровней жидкости в затрубном и трубном пространствах и понижение уровня жидкости в трубном пространстве до башмака колонны НКТ сначала под действием давления воздуха, оказавшегося в НКТ в результате перепуска, а затем путем создания в трубном пространстве дополнительного избыточного давления закачкой в него сжатого воздуха с помощью компрессора [2]

Перепуск сжатого воздуха из затрубного пространства в НКТ и использование давления оказавшегося в результате этого в НКТ воздуха для понижения уровня жидкости в трубном пространстве, а также повторное включение компрессора при величине давления в трубном пространстве, превышающей атмосферное давление, позволяют в сравнении с предыдущим способом несколько сократить продолжительность пpоцесса освоения скважины и уменьшить расход энергии. Однако для подъема давления в трубном пространстве после того, как произошло расширение сжатого воздуха, также требуется длительная дополнительная работа компрессора, а это ведет к увеличению продолжительности процесса освоения скважины и росту энергозатрат. Вследствие невозможности при осуществлении этого способа подъема давления в трубном пространстве до величины, превышающей максимальное рабочее давление компрессора, область его применения при распространенности на промыслах компрессоров со значениями указанного параметра 10 и 25 МПа ограничена скважинами сравнительно небольшой глубины.

Цель изобретения создание способа освоения обсаженных скважин с заменой скважинной жидкости газом (воздухом), который при лучших показателях продолжительности процесса освоения и экономичности позволял бы осваивать более глубокие скважины и имел бы более широкую область применения.

Для этого в способе освоения скважины, включающем закачку воздуха компрессором и создание избыточного давления в затрубном пространстве, понижение в нем давления до выравнивания уровней жидкости в трубном и затрубном пространствах и понижение уровня жидкости в трубном пространстве до башмака колонны насосно-компрессорных труб с закачкой в него воздуха и созданием в нем дополнительного давления, создание дополнительного давления в трубном пространстве путем закачки сжатого воздуха компрессором в насосно-компрессорные трубы осуществляют до операции выравнивания уровней жидкости в трубном и затрубном пространствах.

При такой последовательности операций давление в НКТ после выравнивания уровней жидкости в трубном и затрубном пространствах может быть поднято до величины, существенно превосходящей максимальное давление на компрессоре, так как, например, при закачке воздуха в НКТ до достижения величины давления, равной максимальному давлению компрессора, давление в затрубном пространстве поднимается до значительно большей величины, поскольку оно дополнительно уравновешивает столб жидкости, определяемый разностью уровней в затрубном и трубном пространствах и, следовательно, после перепуска воздуха из затрубного пространства в колонну НКТ до выравнивания уровней жидкости давления в последней будет значительно выше максимального давления компрессора. Благодаря более высокому давлению в НКТ обеспечивается более значительное понижение уровня жидкости в трубном пространстве, а значит, и возможность освоения более глубоких скважин. Так как закачка воздуха в НКТ осуществляется до операции выравнивания уровней жидкости в трубном и затрубном пространствах, т. е. до расширения сжатого воздуха, то подъем давления в трубном пространстве обеспечивается менее продолжительной работой компрессора. В результате улучшаются показатели экономичности и сокращается продолжительность процесса освоения скважины.

На фиг. 1 показана скважина, разрез, обвязка устья и уровни жидкости в затрубном и трубном пространствах в начальном положении; на фиг. 2 то же, по окончании закачки воздуха компрессором в затрубном пространство; на фиг. 3 то же, после закачки воздуха компрессором в НКТ, на фиг. 4 то же, после выравнивания уровней жидкости в трубном и затрубном пространствах в результате перепуска сжатого воздуха; на фиг. 5 то же, при вытеснении жидкости из НКТ оставшимся там после разобщения полостей сжатым воздухом; на фиг. 6 то же, после прорыва воздуха через башмак НКТ и вытеснения жидкости из затрубного пространства.

Освоение скважины предлагаемым способом осуществляется следующим образом. Закачкой воздуха с помощью компрессора в затрубном пространстве скважины создают максимально возможное избыточное давление и через колонну НКТ вытесняют жидкость из него на поверхность. В результате этого уровень жидкости в затрубном пространстве понижается на величину Н, зависящую прежде всего от того, какого типа компрессор используется при освоении скважины (фиг. 2). После этого затрубное пространство закрывают и воздух от компрессора подают в колонну НКТ до достижения максимально возможной величины давления. В результате закачки воздуха в НКТ давление в затрубном пространстве повышается до величины, значительно превышающей давление на компрессоре, т.к. оно дополнительно уравновешивает столб жидкости, определяемый разностью уровней в затрубном и трубном пространствах h (фиг.3). Далее давление в затрубном пространстве понижают, осуществляя перепуск из него сжатого воздуха в колонну НКТ, до выравнивания уровней жидкости в трубном и затрубном пространствах (фиг.4). После этой операции уровень жидкости в скважине будет понижен на величину L_ср., а давление на устье Р_у будет превышать давление на компрессоре, т.к. предшествовавшее этому давление в НКТ уже было равно максимальному давлению компрессора, а давление в затрубье значительно его превышало. Далее колонну НКТ разобщают на устье скважины от затрубного пространства и открывают выход из последнего, в результате чего давление в нем снижается до атмосферного, расширяющийся в колонне НКТ воздух вытесняет находящуюся там жидкость в затрубное пространство (фиг.5). При понижении уровня жидкости в НКТ на величину h, или L_х, если отсчет вести от первоначального уровня, происходит прорыв воздуха через башмак колонны, жидкость в затрубном пространстве аэрируется и с развитием этого процесса полностью замещается воздухом (фиг.6). В результате замены жидкости воздухом снижается давление на забой и создается депрессия, вызывающая приток из пласта.

Величины Н, L_ср., Р_у, h и L_x рассчитываются с использованием известных законов гидромеханики. Их значения для наиболее широко применяемых в настоящее время на нефтепромыслах компрессорной установки и диаметров эксплуатационной колонны и колонны НКТ приведены в таблице.

В сравнении с прототипом предлагаемый способ благодаря возможности создания в трубном пространстве более высокого давления позволяет осваивать скважины большей глубины и, следовательно, имеет более широкую область применения. Благодаря тому, что повторное включение компрессора осуществляется до выравнивания уровней жидкости в трубном и затрубном пространствах, т.е. когда еще не произошло расширение сжатого воздуха, дополнительный подъем давления в трубном пространстве обеспечивается менее продолжительной работой компрессора, а это способствует повышению экономичности и снижению продолжительности процесса освоения скважины.

Способ опробован на скважинах в интервале глубин, допускающих использование компрессора с максимальным давлением 10 МПа. Результаты опробования положительные.

П р и м е р. В скважину глубиной 1488 м, обсаженную эксплуатационной колонной диаметром 139,7 мм (толщина стенки трубы 10 мм), спущена колонна НКТ диаметром 60,3 мм (толщина стенки 5 мм) на глубину 1475 м). Для вызова притока из пласта была реализована последовательность операций, подробно описанная выше. Была использована компрессорная установка КПУ-16-100 с максимальным давлением 10 МПа.

При закачке воздуха в затрубное пространство и колонну НКТ были получены величины понижения уровня жидкости, практически не отличающиеся от приведенных в таблице.

После сброса давления в затрубном пространстве уровень жидкости в колонне НКТ понизился до башмака колонны, после чего началось аэрирование скважинной жидкости в затрубном пространстве и вытеснение ее оттуда на поверхность. В процессе вытеснения скважинной жидкости и замены ее воздухом начался приток флюида из пласта, и скважина была успешно введена в эксплуатацию.