Файл: Месенжник Я.З. Кабели для нефтегазовой промышленности.pdf

элемент вынесен на их поверхность в виде брони из сталь­ ных проволок, в ошлангованных и оплетенных функцию грузонесущего элемента выполняет стальная составляющая стале-медной токопроводящей жилы.

Некоторые типы бронированных и ошлангованных каро­ тажных кабелей имеют коаксиальную пару, обратный про­ вод которой выполнен в виде медной оплетки (например, коаксиальные радиочастотные каротажные кабели типа КРТ для работы с аппаратурой геофизического исследования вер­ тикальных и наклонных радиоактивных, рудных и угольных скважин). Все указанные кабели в основном слаботочные, хотя в некоторых случаях по ‘ним передают ток в несколь­ ко ампер при напряжениях до 500 в. К сильноточным мож­ но отнести кабели для сверлящих грунтонасосов (например, шестижильный типа КБГ), специальные силовые кабели для скважинных геофизических работ (типа КТПВ) и др. Услов­ но к последнему типу можно отнести и некоторые другие: сильноточные ошлангованные и бронированные типов КТГН, КЭС и др. — для электротепловой обработки скважин, ка­ бели типов КРБК и КГІБК—для электропитания погружных нефтенасосов, типа КЭРБ для электробурения, а также шлангокабели, поскольку в конструкциях и условиях эксп­ луатации их и сильноточных каротажных кабелей есть мно­ го общего.

С целью получения подробных данных о техническом состоянии скважин и нефтегазоносного пласта (давление, температура, дебит и др.) необходимо проведение гидро­ динамических исследований действующих скважин, из кото­ рых производится добыча нефти и газа. Для этой цели ис­ пользуются приборы, опускаемые в скважины на малогаба­ ритных кабелях типов КОБДМ, КОБТМ, КОБДФМ. В слу­ чае гидродинамических исследований фонтанирующих сква­ жин применяются кабели с герметизированной броней, ко­ торые выводятся из скважины через сальниковое устрой­ ство (лубрикатор).

Одной из современных тенденций в разведочной и про­ мысловой геофизике является комплексирование измерений, в связи с чем необходимо создать каротажные кабели с числом жил 3,7 и более, а также кабели для использования при высоких частотах с уплотнением по частоте. Примером кабеля для комплексных измерений является многожильный (не менее 26 жил) марки КСПВ для производства сейсмо­ разведочных работ многоканальными сейсмостанциями в полевых условиях. В этих кабелях через 25 м каждая па­ ра токопроводящих жил имеет электровыводы для подклю­ чения сейсмоприемнпков. В настоящее время такой тип ка­ беля применяется пока только в сейсмической полевой раз-

14

ведке, однако уже имеются практические предпосылки его использования в промысловой геофизике как в обычных, так и высокотемпературных скважинах. Производится также разработка кабеля с числом жил, равным 60 и 120.

§2. АНАЛИЗ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ КАБЕЛЕЙ ДЛЯ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ РАБОТ В СКВАЖИНАХ

ИНЕФТЕДОБЫЧИ

Эксплуатационные условия разнообразных типов кабелей, применяющихся для проведения работ в скважинах и неф­ тедобычи, существенно различаются. Поэтому кабели для работ в скважинах можно разделить на две характерные группы: а) для кратковременной и б) длительной работы. Первая группа (каротажные кабели типа КОБД и др.) при­ меняется для проведения геофизических исследований и различных вспомогательных работ в скважинах во время их бурения, вторая (кабели типа КРБК и др.)—при эксплуа­ тации скважин.

Кабели для кратковременной работы в скважинах.

Максимальная длительность непрерывного нахождения ка­ белей этой группы в скважине обычно не превышает 24— 30 час. Методика некоторых видов геофизических работ, в частности геотермических, предусматривает практически ус­ тановившийся тепловой режим в скважинах, когда по исте­ чении достаточного времени разница между температурами стенок скважины и раствора становится пренебрежимо ма­ лой. Поэтому большинство геофизических исследований предусмотрено в скважинах, „простаивающих“ во время бу< рения либо по производственным причинам, либо по необ­ ходимости выравнивания теплового поля для проведения геофизических работ.

В подобных условиях стабилизированного теплового ре­ жима работают кабели в действующих скважинах. Темпера­ тура раствора (нефти) повышается с углублением скважи­ ны. Температурные условия при работе кабелей в скважи­ нах непосредственно во время бурения несколько иные, по­ скольку циркуляция промывочной жидкости приводит к вы­ равниванию температуры вдоль ствола скважины.

К первой группе условно можно отнести также и грузонесущие кабели для гидродинамических исследований дей­ ствующих скважин, однако они работают в несколько менее жестких условиях, чем кабели не только первой группы (меньшие температуры и давления), но и второй (меньше время непрерывного пребывания в агрессивной среде).

Для удаления выбуренной породы скважины промываются_буровым глинистым раствором, в состав которого мо-

15

гут входить гематит, поваренная соль, барит, известь, йальципированная сода, углещелочной реагент, нефть, поверхно­ стно-активные вещества и др. Для повышения вязкости этого раствора применяют каустическую и кальцинированную соды, известь, силикат натрия; для увеличения плотности—барит, магнетит, гематит; для снижения водоотдачи—сульфат-спир- товую барду, крахмал, углещелочной реагент; для сниже­ ния липкости глинистой корки —нефть; для увеличения во­ доотдачи и получения насыщенных солей растворов при бурении скважин в пластах каменной соли и районах веч­ ной мерзлоты — хлористый натрий [84].

Приведем следующие три возможных состава буровых растворов.

1. Нормальный глинистый, утяжеленный гематитом (плот­ ность 20 г',см3), обработанный углещелочным раствором (~20% , pH > 10) и содержащей 20% нефти.

2.Глинистый коллоид с растворенными NaCl, NaOH, СаС12 и примесью нефти.

3.Нормальный глинистый раствор, насыщенный поварен­ ной солью и содержащий до 20% нефти.

Растворы насыщены углеводородными газами (в частно­ сти, метаном) в следующем соотношении: в 1 объеме нефти растворяется 0,3 объема метана, а в воде—0,03. Рецепт бу­ рового раствора зависит от конкретных геологических ус­ ловий. Например, при приготовлении бурового раствора на скважине № 2 площади Аляуды Южно-Узбекистанской промыслово-геофизической экспедиции свежий глинистый раствор засаливается поваренной солью до 30%, после чего добавляется 20—25% крахмального реагента и 5—10% гип­ са; pH раствора составляет 9—10. Данное содержание pH поддерживается или повышением добавки щелочи в крах­

мальный реагент или растворением каустической соды в глиномешалке. На остальных скважинах обработка глинис­ того раствора проводится углещелочным реагентом (УЩР). Содержание pH в глинистых растворах на этих скважинах должно быть 8—9.

Буровой раствор подается в скважину через бурильные трубы, доходит до ее дна, проходит через отверстия в бу­ рильном долоте и поднимается на поверхность через коль­ цевое пространство, образованное наружной стенкой колон­ ны бурильных труб и стенкой скважины. Гидре статическое давление Р] столба бурового раствора на любой глубине скважины должно компенсировать возможное пластовое дав­

16

В некоторых случаях влияние природных факторов при­

вого насоса, неудачный рецепт бурового раствора). В этом случае газ и нефть могут попадать в буровой раствор и вызывать его газирование. Бывают случаи столь сильного поступления их в скважину, что кабель работает, по суще­ ству, в газированной нефти, находящейся к тому же под высоким гидростатическим давлением и имеющей высокую температуру. Состав растворенных в нефтях газов для раз­ личных нефтеносных районов неодинаков. Плотность газов по воздуху может колебаться в пределах 0,8—1,3. Состан его следующий (объем, %): метан—0,3-г60, этан— 1,54-2,5, пропан—64-45, бутан— 1,3—f-65, пентан—1,2-4-36, углекислый газ—0,44-3,4, сероводород—0,1-АЗ,5, азот—до 40. Темпера­

1— длина погруженной в скважину части кабеля (глу­ бина скважины), см.

Геотермические градиенты отличаются для различных райо­ нов, составляя в среднем для земной коры 30-10"5°С-щи-1.

j ЧИТАЛЬНОГО ЗАЛА

чительного веса первого и малой разрывной прочности вто­ рого их заменили легким кабелем КРТ-3 с разрывной проч­ ностью 200 кгс.

Эксплуатация кабелей для проведения промыслово-гео­ физических и гидродинамических исследований в действую­

является нефть с различными примесями, насыщенная угле­ водородными газами. Концентрация последних характеризу­

нефти.

Необходимо отметить, что кабели, как правило, работа­ ют в жидкой среде, и только в редких случаях—в газовой (например, в обсаженных скважинах, заполненных азотом, углеводородными газами и т. п., или воздухом).

Спуск и подъем кабеля с прикрепленным к нему снаря­ дом и утяжеляющим грузом осуществляется системой, сос­ тоящей из лебедки подъемника и направляющего ролика блок-баланса или подвесного ролика, устанавливающихся над устьем скважины и направляющих кабель в скважину. Скорость спуска кабеля в настоящее время достигает 8, подъема — 6 км/час. Меньшая скорость подъема обусловле­ на тем, что измерения в скважине осуществляют в основ­ ном при подъеме кабеля. Геофизические работы могут про­ изводиться как в необсаженных, так и в обсаженных сква­ жинах; первый случай наиболее распространен в геофизи­ ческой практике. Некоторые компоненты бурового раствора способствуют слипанию глинистых частиц. Поэтому буровые растворы создают на стенках скважины глинистый слой, служащий смазкой при движении кабеля по ним.

Однако при введении утяжелителей в буровой раствор резко увеличивается абразивное действие смазки, приводя­ щее к истиранию наружных покровов кабеля, причем износ его особенно увеличивается в „криволинейных“ скважинах

18