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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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