Файл: Ширковский, А. И. Добыча и подземное хранение газа учебное пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 21.10.2024
Просмотров: 114
Скачиваний: 0
Выбор способа герметизации колонн обсадных труб эксплуата ционных газовых скважин зависит от особенностей геологического разреза, климатических условий района, глубин скважин, уровня развития техники и технологии бурения, экономических показате лей.
Герметичность эксплуатационных газовых скважин обеспечи вается также применением определенных марок цемента, дающих газонепроницаемый, трещинностойкий и коррозионностойкий це ментный камень за колоннами.
В 1967 г. Харьковский опытный цементный завод института Южгипроцемент изготовил опытную партию расширяющегося тампонажного цемента путем совместного помола портландцементного клинкера Белгородского цементного завода, доменного гранулированного шлака и комовой негашеной извести Белгород ского завода стройматериалов. Цемент опытной партии был впер вые испытан при цементировании скважин Щелковского подзем ного хранилища газа. Эксплуатационные колонны диаметром 146 мм и глубиной 1154 м в скважинах были опрессованы после цементирования и оказались герметичными. В этих скважинах до ■настоящего времени никаких затрубных проявлений не наблюда ется.
Коррозионностойкий цементный камень получается при ис пользовании шлакопортландцемента с добавками 30% гранулиро
ванного шлака и 2% поваренной соли. |
|
О п р е д е л е н и е г е р м е т и ч н о с т и |
к о л о н н о б с а д н ы х |
труб, ц е м е н т н о г о к а м н я |
з а к о л о н н о й |
и с к в а ж и н |
|
При испытанци колонны обсадных труб в скважине до цемен тирования проверяют герметичность колонн и муфтовых соедине ний с помощью газообразного рабочего агента при давлениях, близких к условиям эксплуатации; кроме того, можно заменить дефектную трубу перед цементированием. Этот метод испытания заключается в следующем. Башмак обсадной колонны оборуду ется специальным седлом для клапана. Во время опрессовки ко лонны клапан разъединяет внутреннее пространство колонны с остальной частью скважины. После опрессовки клапан извлекается на поверхность, а седло разбуривается.
Однако метод испытания колонн обсадных труб на герметич ность перед цементированием в скважине имеет недостатки; недоста точно время испытания для выдавливания смазки из муфтовых соединений и улавливания утечек газа; в процессе эксплуатации изменяется (повышается) температура колонны, в результате чего уплотнительная смазка размягчается, легче выдавливается газом; возможны прихваты колонн обсадных труб во время испытаний.
Для проверки герметичности цементного камня за колонной, особенно на подземных хранилищах газа, в США используют
27
газообразные радиоактивные изотопы, например аргон Аг — 41, с периодом полураспада, равным 2 ч. На забой скважины спускают специальный прибор, содержащий радиоактивный Аг—41 при дав лении, превышающем пластовое, в пласт закачивают природный газ для направления радиоактивного потока в пласт и затрубног пространство. Вмонтированный в прибор часовой механизм через установленное время открывает и закрывает клапан для выпуска газообразного радиоактивного аргона из прибора. При наличии каналов в цементном камне легкий газообразный аргон будет под ниматься вверх. В это время с забоя скважины до ее устья под нимается индикатор радиоактивных частиц, который и фиксирует наличие или отсутствие каналов в цементном камне во время ис следований. Таким способом была обследована 21 скважина на подземном хранилище Хершер.
Качество цементного камня за колонной, высоту его подъема за колонной, равномерность распределения цементного камня по периметру обсадной колонны можно определять с помощью аку стического (звукового) каротажа.
Физической основой метода является зависимость скорости прохождения звуковых волн от плотности среды. Так, скорость распространения звука в стали равна примерно 5100 м/с. При получении такой скорости звука считается, что цементный камень за колонной отсутствует. Прибор состоит из источника звуковых колебаний с частотой 25 кгц и приемника, измеряющего время прохождения звука от источника до приемника. Это расстояние примерно равно 1,8 м.
Герметичность скважин и обсадных колонн проверяют путем повышения давления в скважине с помощью закачки в нее воды или воздуха (газа). Величина создаваемого давления определя ется диаметром колонн и маркой стали, из которой сделана ко лонна. Например, для колонн обсадных труб диаметром 146, 168, 200 мм, выполняемых из стали группы прочности Д, это давление равно 80—100 кгс/см2. Если созданное давление в колонне в течение 30 мин уменьшается не более чем на 5 кгс/см2 скважина считается герметичной.
Герметичность скважин во время эксплуатации проверяют раз личными методами: измерением температуры с забоя до устья скважины с помощью дифференциальных глубинных термометров; измерением расходов газа по длине колонны с помощью глубин ных дебитомеров; использованием специальных пакеров, смонти рованных на передвижных установках.
В 1970 г. компания «Сити Сервис гэс К0» в США испытала новую передвижную установку для определения герметичности эксплуатационных скважин. Установка смонтирована на автома шине и обслуживается двумя рабочими. В сутки испытывают две
скважины, стоимость работ в 10 |
раз меньше, чем |
при прежних |
методах (при задавке скважин |
глинистым раствором или водой, |
|
на что требуется до 3 сут.). На |
устье скважины |
устанавливают |
28
лубрикатор для спуска в скважину под давлением инструмента с гтакером. Пакер устанавливают чуть выше перфорационных от верстий. Затем с помощью манометров высокого класса точности замеряют изменения давления в скважине над пакером в течение 1 ч. Если давление не изменяется, скважина считается герметич
ной.
После этого пакер проверяют на герметичность. Для этого из скважины выпускают часть газа, чтобы давление уменьшилось на 0,14 кгс/см2, и наблюдают за изменением давления в скважине в течение 30 мин. Если давление постоянно, пакер считается герме тичным, испытание скважины заканчивается.
В случае снижения давления определяют место утечки газа. Для этого пакер устанавливают выше прежнего места и процесс повторяют. Утечка будет в том интервале колонны, где пакер, установленный ниже, показал утечку, а установленный выше — зафиксировал постоянное давление.
§ 7. Цели исследований газовых скважин
Газовые скважины исследуют различными методами для по лучения прямых и косвенных данных о геолого-физических пара метрах горных пород вокруг ствола скважины и продуктивного пласта, о физических свойствах насыщающих пласт жидкостей и газов, состоянии призабойной зоны скважин, самой скважины, выкидных линий от скважин и промыслового оборудования.
Сведения о породах и насыщающих пласт жидкостях и газах получают путем отбора образцов пород (керна) в процессе буре ния, проб жидкостей и газов в процессе исследований скважин и их анализа в лабораторных условиях. Косвенные данные о геоло го-физических параметрах пласта, горных пород вокруг ствола скважины, физических свойствах насыщающих пласт жидкостей и газов, состоянии призабойной зоны и самой скважины получают по сведениям геофизических, газогидродинамических и термоди намических исследований.
Промысловые исследования газовых и газоконденсатных сква жин позволяют определять: геометрические размеры залежей по площади и разрезу, наличие и размеры экранов и непроницаемых включений, размеры и гипсометрическое положение контакта газ — вода; коллекторские, фильтрационные и емкостные параметры пласта; прочностные характеристики пласта, определяющие добывные возможности скважины; состав и физико-химические свой ства газа и жидкостей; условия накопления и выноса жидкостей и твердых пород из пласта на забой скважины и с забоя на поверх ность; гидродинамические и термодинамические условия рабо ты ствола скважины; фазовые превращения газоконденсатных смесей в пласте, скважине и наземном промысловом оборудова нии; начальные и текущие запасы газа и конденсата в залежи.
29
Все виды исследований газовых скважин подразделяются на первоначальные, текущие и специальные.
П е р в о н а ч а л ь н ы м исследованиям подвергают разведочные скважины в процессе разведки месторождения и его опытно-про мышленной эксплуатации. Целью этих исследований является наиболее полное использование прямых и косвенных методов для определения геометрических размеров залежей, коллекторских, фильтрационных и емкостных геолого-физических параметров пласта, прочностных характеристик пласта, состава и физических свойств пластовых жидкостей и газов, условий накопления и выноса жидкостей и твердых пород из пласта на забой и с забоя на поверхность, гидродинамические и термодинамические условия работы ствола скважины.
Все эти данные используются для установления условий от бора газа из скважин, технического режима эксплуатации сква жин, запасов сухого газа и стабильного конденсата в залежи, для составления проектов опытно-промышленной эксплуатации, систем разработки и эксплуатации, направлений переработки и исполь зования конденсата.
Т е к у щ и м исследованиям подвергают все эксплуатационные скважины, как правило, один раз в год. Целью исследований яв ляется получение данных о состоянии пласта, призабойной зоны, забоя и ствола скважины. Эти данные используют для подтвер ждения или изменения технологического режима эксплуатации скважин, определения мероприятий по увеличению производитель ности газовых скважин, построения карт изобар (линий равного давления), определения текущих запасов газа и конденсата, кон троля и регулирования системы разработки залежи.
Текущие исследования скважин проводят при установившихся и неустановившнхся режимах работы скважин. Они позволяют определять: условно-статические пластовые давления; зависимость дебита газа от разности квадратов давлений; коэффициенты филь трационного сопротивления А и В; приведенный радиус скважины; радиус полусферической каверны у перфорационного канала; просветность забоя; работающий интервал пласта на забое сква жины; запасы газа в удельном объеме дренажа скважины; коэф фициент качества вскрытия пласта; коэффициент гидравлического сопротивления колонны фонтанных труб; коэффициенты тепло передачи горных пород разреза скважины.
С п е ц и а л ь н ы |
е исследования проводят в эксплуатационных |
п наблюдательных |
скважинах в газонасыщенной и водонасыщен |
ной частях пластовой водонапорной системы для получения дан |
|
ных, связанных со специфическими условиями эксплуатации |
|
данного месторождения. Целями исследований являются: опреде |
ление положения контакта газ — вода с помощью геофизических методов в наблюдательных скважинах; установление эффектив ности мероприятий по увеличению производительности эксплуата ционных и приемистости нагнетательных скважин; исследование
30