Освоение скважины манжетным свабом-Метод освоения нефтянных скважин свабированием. Манжетные свабы-Курсовая работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа

Освоение скважины манжетным свабом-Метод освоения нефтянных скважин свабированием. Манжетные свабы-Курсовая работа-Оборудование для добычи и подготовки нефти и газа
Пермский национальный исследовательский политехнический университет
Кафедра горных и нефтепромысловых машин
Курсовой проект по дисциплине "Машины и оборудование для добычи нефти и газа"
на тему: "Освоение скважины манжетным свабом"
Пермь 2014
В данном проекте рассматриваются методы освоения скважин, конкретно свабирование. Произведен выбор и обоснование агрегата и оборудования для свабирования скважин. Выполнен расчет оборудования для освоения скважин, а также выполнен технико-экономическое обоснование освоения скважин свабированием.
Курсовой проект содержит 1 лист формата А1 графической части (+ лист спецификации к нему), 27 страниц пояснительной записки, 7 рисунков, 1 таблицу и 5 источников.
в конструкторской части изображен сваб манжетный.
Состав: Манжетный сваб, спецификация.  Язык документа

Софт: КОМПАС-3D V15
Введение
Целью моей курсовой работы является изучение такого метода освоения скважин, как свабирование, преимущества этого метода перед другими известными способами, разработка и обоснование выбора агрегата для свабирования, обзор наземного и скважинного оборудования для свабирования, основной акцент сделан на рассмотрение конструкции свабов, обоснование выбора определенной конструкции сваба для условий данной скважины, принцип действия данной конструкции, монтаж и демонтаж всего агрегата, технико – экономическое обоснование выбора конструкции.
Эксплуатация нефтедобывающих скважин начинается с вызова притока нефти из продуктивных пластов. От того, как выполнен этот процесс, во многом зависят дальнейшие добывные возможности скважин. Сравнение известных способов вызова притока продукции при освоении скважин показывает, что для многих категорий их наиболее приемлемым по совокупности качеств является один из самых старых, традиционных и универсальных способов — свабирование. За рубежом этот способ стабильно занимает лидирующее положение, техника и технология свабирования постоянно совершенствуются. В отечественной практике способ вызова притока свабированием до недавнего времени не получал должного развития. Отчасти это связано с тем, что в техническом оснащении способ не был доведен до уровня, обеспечивающего безопасное и экологически чистое проведение процесса. Однако, с применением опыта зарубежных специалистов и постоянной модернизации механических средств в ходе эксплуатации скважин свабированием, были получены неплохие результаты в данной области. Высокая производительность, простота реализации, отсутствие необходимости в большой номенклатуре технических средств, совместимость с различными методами интенсификации притока и возможность эффективного применения в осложненных условиях создают предпосылки для широкого применения свабирования при освоении скважин различных категорий.
Другая проблема, остро стоящая во многих нефтедобывающих регионах страны, — неуклонный рост числа скважин, добыча нефти из которых при применении традиционных способов и оборудования, действующей налоговой системе и существующем уровне цен на нефть нерентабельна. Нередко скважины эксплуатационного фонда простаивают или вынужденно переводятся в категорию законсервированных из-за отсутствия средств на их обустройство, отсутствия или выхода из строя коммуникаций и наземного оборудования. В качестве альтернативного способа ввода скважин из бездействующего фонда, малодебитных и необорудованных скважин без больших затрат на их обустройство, может быть использовано свабирование. Его применение поможет не только вовлечь в эксплуатацию малодебитные скважины из бездействующего фонда (нерентабельных скважин), но и получить дополнительную добычу нефти из новых, временно не обустроенных скважин, осуществлять освоение, опробование и пробную эксплуатацию разведочных скважин.
1. Методы освоения скважин
Освоение скважины - комплекс технологических операций по вызову притока и обеспечению ее продуктивности, соответствующей локальным возможностям пласта. После проводки скважины, вскрытия пласта и перфорации обсадной колонны, которую иногда называют вторичным вскрытием пласта, призабойная зона и особенно поверхность вскрытого пласта бывают загрязнены тонкой глинистой взвесью или глинистой коркой. Кроме того, воздействие на породу ударных волн широкого диапазона частот при перфорации вызывает иногда необратимые физико-химические процессы в пограничных слоях тонкодисперсной пористой среды, размеры пор которой соизмеримы с размерами этих пограничных слоев с аномальными свойствами. В результате образуется зона с пониженной проницаемостью или с полным ее отсутствием.
Цель освоения - восстановление естественной проницаемости коллектора на всем протяжении вплоть до обнаженной поверхности пласта перфорационных каналов и получения продукции скважины, соответствующей ее потенциальным возможностям. Все операции по вызову притока и освоению скважины сводятся к созданию на ее забое депрессии, т. е. давления ниже пластового. Причем в устойчивых коллекторах эта депрессия должна быть достаточно большой и достигаться быстро, в рыхлых коллекторах, наоборот, небольшой и плавной.
Различают методы освоения пластов с высоким начальным давлением, когда ожидаются фонтанные проявления, и с малым давлением (на разработанных площадях), когда угрозы открытого фонтанирования нет и предполагается механизированный способ эксплуатации. В практике нефтедобычи известно много случаев открытого нерегулируемого фонтанирования скважин с длительными пожарами в результате нарушения технологии вскрытия пласта н освоения скважины. Такие явления не только выводят из строя саму скважину, но и приводят к истощению самого месторождения.
Можно выделить шесть основных способов вызова притока:
тартание, поршневание, замена скважинной жидкости на более легкую, компрессорный метод, прокачка газожидкостной смеси, откачка глубинными насосами.
Перед освоением на устье скважины устанавливается арматура или ее часть в соответствии с применяемым методом и предлагаемым способом эксплуатации скважины. В любом случае на фланце обсадной колонны должна быть установлена задвижка высокого давления для перекрытия при необходимости ствола скважины.
Тартание - это извлечение из скважины жидкости желонкой, спускаемой на тонком (16 мм) канате с помощью лебедки. Желонка изготавливается из трубы длиной 8 м, имеющей в нижней части клапан со штоком, открывающимся при упоре на шток. В верхней части желонки предусматривается скоба для прикрепления каната. Диаметр желонки обычно не превышает 0,7 диаметра обсадной колонны. За один спуск желонка выносит жидкость объемом, не превышающим 0,06 м3.
Тартание - малопроизводительный, трудоемкий способ с очень ограниченными возможностями применения, так как устьевая задвижка при фонтанных проявлениях не может быть закрыта до извлечения из скважины желонки и каната. Однако возможность извлечения осадка и глинистого раствора с забоя и контроля за положением уровня жидкости в скважине дают этому способу некоторые преимущества.
Поршневание. При поршневании (свабировании) поршень или сваб спускается на канате в НКТ. Поршень представляет собой трубу малого диаметра (25 - 37,5 мм) с клапаном, в нижней части открывающимся вверх. На наружной поверхности трубы (в стыках) укреплены эластичные резиновые манжеты (3 - 4 шт.), армированные проволочной сеткой. При спуске поршня под уровень жидкость перетекает через клапан в пространство над поршнем. При подъеме клапан закрывается, а манжеты, распираемые давлением столба жидкости над ними, прижимаются к стенкам НКТ и уплотняются. За один подъем поршень выносит столб жидкости, равный глубине его погружения под уровень жидкости. Глубина погружения ограничена прочностью тартального каната и обычно не превышает 75 - 150 м. Поршневание в 10 - 15 раз производительнее тартания. Устье при поршневании также остается открытым, что связано с опасностями неожиданного выброса.
Замена скважинной жидкости. Замена осуществляется при спущенных в скважину НКТ и герметизированном устье, что предотвращает выбросы и фонтанные проявления. Выходящая из бурения скважина обычно заполнена глинистым раствором. Производя промывку скважины (прямую или обратную) водой или дегазированной нефтью, можно получить уменьшение забойного давления.
Компрессорный способ освоения. Этот способ нашел наиболее широкое распространение при освоении фонтанных, полуфонтанных и частично механизированных скважин. В скважину спускается колонна НКТ, а устье оборудуется фонтанной арматурой. К межтрубному пространству присоединяется нагнетательный трубопровод от передвижного компрессора.
При нагнетании газа жидкость в межтрубном пространстве оттесняется до башмака НКТ или до пускового отверстия в НКТ, сделанного заранее на соответствующей глубине. Газ, попадая в НКТ, разгазирует жидкость в них. В результате давление на забое сильно снижается. Регулируя расход газа (воздуха), можно изменять плотность газожидкостной смеси в трубах, а следовательно, давление на забое Pз. При Pз < Pпл начинается приток, и скважина переходит на фонтанный или газлифтный режим работы. После опробований и получения устойчивого притока скважина переводится на стационарный режим работы.
Освоение ведется с непрерывным контролем параметров процесса при герметизированном устье скважины. Поэтому этот способ наиболее безопасен и позволяет быстро получить значительные депрессии на пласт, что особенно важно для эффективной очистки призабойной зоны скважины. Однако применение компрессорного способа освоения ограничено в скважинах, пробуренных в рыхлых и неустойчивых коллекторах. В некоторых районах возникает необходимость освоения скважин глубиной 4500 - 5500 м, а увеличение глубины также ограничивает использование компрессорного способа.
Освоение скважин закачкой газированной жидкости. Освоение скважин путем закачки газированной жидкости заключается в том, что вместо чистого газа или воздуха в межтрубное пространство закачивается смесь газа с жидкостью (обычно вода или нефть). Плотность такой газожидкостной смеси зависит от соотношения расходов закачиваемых газа и жидкости. Это позволяет регулировать параметры процесса освоения. Поскольку плотность газожидкостной смеси больше плотности чистого газа, то это позволяет осваивать более глубокие скважины компрессорами, создающими меньшее давление.
Для такого освоения к скважине подвозится передвижной компрессор, насосный агрегат, создающий по меньшей мере такое же давление, как и компрессор, емкости для жидкости и смеситель для диспергирования газа в нагнетаемой жидкости. При нагнетании газожидкостная смесь движется сверху вниз при непрерывно изменяющихся давлении и температуре.
При закачке газожидкостной смеси (ГЖС) на пузырьки воздуха действует архимедова сила, под действием которой они всплывают в потоке жидкости. Скорость всплытия зависит от размеров газовых пузырьков, вязкости жидкости и разности плотностей: чем мельче пузырьки, тем меньше скорость их всплытия. Обычно эта скорость относительно жидкости составляет 0,3 - 0,5 м/с. Поэтому скорость движения жидкости вниз должна быть больше скорости всплытия пузырьков газа. Иначе газ не достигнет башмака НКТ и давление на забое не снизится. Для создания достаточно больших скоростей жидкости необходимы большие расходы. Поэтому при закачке ГЖС предпочтительно это делать не через кольцевое пространство, а через НКТ, так как малое их сечение позволяет получить достаточно большие нисходящие скорости при умеренных объемных расходах жидкости. Считается, что для успешного осуществления процесса достаточно иметь нисходящую скорость жидкости порядка 0,8 - 1 м/с.
Для выноса с забоя тяжелых осадков (глинистого раствора, утяжелителя и частиц породы) обычно применяется обратная промывка. Поэтому закачка ГЖС, которая осуществляется после промывки, также производится по схеме обратной промывки без изменения обвязки скважины.
Освоение скважинными насосами. На истощенных месторождениях с низким пластовым давлением, когда не ожидаются фонтанные проявления, скважины могут быть освоены откачкой из них жидкости скважинными насосами (ШСН или ПЦЭН), спускаемыми на проектную глубину в соответствии с предполагаемыми дебитом и динамическим уровнем. При откачке из скважины жидкости насосами забойное давление уменьшается, пока не достигнет величины Рс < Рпл, при которой устанавливается приток из пласта. Такой метод эффективен в тех случаях, когда по опыту известно, что скважина не нуждается в глубокой и длительной депрессии для очистки призабойной зоны от раствора и разрушения глинистой корки.
Перед спуском насоса скважина промывается до забоя водой или лучше нефтью, что вызывает необходимость подвоза к скважине промывочной жидкости - нефти и размещения насосного агрегата и емкости. При промывке водой в зимних условиях возникает проблема подогрева жидкости для предотвращения замерзания.
2. Свабирование. Методы освоения скважин свабированием
Суть свабирования состоит в периодическом подъеме определенных порций жидкости из скважины при последовательном ступенчатом снижении уровня жидкости и соответствующем изменении глубины спуска сваба (или желонки со свабом) при каждом последующем ходе.
Особенности вызова притока свабированием:
— возможность плавного приложения и широкий диапазон ре-гулирования депрессии на пласт;
— исключение продавливания в пласт технологической жидкости из ствола скважины;
— пожаровзрывобезопасность метода и экологическая чистота процесса при условии обеспечения герметичности устья скважины;
— возможность использования автономного и мобильного комплекса применяемого оборудования;
— высокая производительность;
— простота реализации, отсутствие необходимости в большой номенклатуре технических средств;
— совместимость с различными методами интенсификации притока;
— эффективность при высокой вязкости продукции скважины, повышенном газосодержании, освоении скважин с парафинистыми нефтями, с низкими пластовыми давлениями, со слабосцементированными коллекторами, вскрывших сложнопостроенные залежи и т. п.
Ряд отмеченных достоинств позволяет помимо вызова притока из пласта при освоении скважины, также успешно применять свабирование для очистки призабойной зоны от продуктов реакции помере проведения химических обработок (в том числе и в комбинации с физическими методами интенсификации притока, например ультразвуковым воздействием), очистки забоя от механических примесей, выносимых из призабойной зоны пласта (особенно если невозможна промывка забоя из-за поглощения промывочного раствора ввиду хорошей проницаемости призабойной зоны или низкого пластового давления), очистки призабойной зоны от механических примесей, вносимых нагнетаемым в пласт агентом, обработки призабойной зоны физическими методами воздействия на пласт. При термических методах увеличения нефтеотдачи пластов свабирование, наряду с вызовом притока, успешно применяется для регулирования продвижения фронта вытеснения теплоносителями и отбора продукции.
Методы свабирования скважин:
1. свабирование по насосно-компрессорным трубам (НКТ);
2. свабирование без НКТ (по эксплуатационной колонне);
3. свабирование с помощью желонки в эксплуатационной колонне.
Различие способов состоит в том, что при свабировании с помощью желонки высота поднимаемого столба жидкости ограничена длиной желонки и по техническим причинам, как правило, не может превышать 40...50 м, тогда как при обычном свабировании эта величина измеряется сотнями метров и ограничивается прочностными характеристиками свабов либо тягового органа и характеристикой лебедки, приводящей в движение тяговый орган.
3. Виды свабов и их конструкции
3.1 Манжетные свабы
Манжетный сваб (рис. 3.1), как правило, содержит центральный стержень (мандрель) 1 крестообразного сечения, на которой с возможностью ограниченного осевого перемещения между седлом 2 и упором 3 установлена манжета 4. Верхняя часть мандрели снабжена резьбой для присоединения к грузу или к узлу крепления тягового органа, а в нижней части может быть установлен центратор 5, улучша-ющий работу сваба на наклонных участках скважины. При подъеме сваба манжета под действием веса столба жидкости над свабом своим нижним торцом прижимается к верхней торцевой поверхности седла 2 (см. рис. 3.1), обеспечивая герметичный контакт, наряду с этим, под действием давления жидкости манжета боковой поверхностью плотно прижимается к внутренней стенке труб, обеспечивая минимальные утечки при подъеме жидкости. При спуске сваба под действием силы трения о стенку труб манжета перемещается по мандрели в верхнее положение до упора 3, открывая проход для жидкости по каналам вдоль мандрели (см. сечение А-А на рис. 2) и обеспечивая погружение сваба под уровень жидкости.

7.Заключение
Для освоения заданной скважины глубиной 2500 м, оборудованной колонной НКТ – 73, я предлагаю использовать метод свабирования.
Свабирование на современном уровне развития техники является сравнительно простым, дешевым и безопасным способом подъема флюида из скважин и обеспечивает реализацию всего технологического процесса при герметичном устье скважины.
В качестве инструмента для свабирования, мною был представлен сваб манжетного типа.
Конструкция данного сваба обеспечивает:
• создание напора до 4 МПа, равного примерно 400 м столба жидкости плотностью 1000 кг/м3;
• кратное превышение ресурса работы по сравнению за счет армирующего каркаса на манжете;
• простота конструкции;
• низкие требования подготовки труб к свабированию;
• возможность работы в тяжелой среде, в среде с абразивом;
Проведенные расчеты на прочность каната при подъеме сваба показали, что канат имеет достаточную прочность и вносить изменения в конструкцию тягового органа не нужно.
В соответствии с вариантом задания, выбран тип агрегата для свабирования, сваб манжетный, выполнен чертеж и оформлена спецификация.