Удаление жидкости из газовых скважин

В процессе эксплуатации газовой скважины на забое скапливается жидкость – конденсат, нефть или вода. Увеличение ее уровня приводит к повышению противодавления на продуктивный пласт и уменьшению дебита скважины, вплоть до полной ее остановки. Жидкость при эксплуатации скважины колоннами лифтовых труб с условным диаметром 73 мм и более при обычном режиме работы удалить нельзя, поскольку скорость движения восходящего потока газа не способствует выносу жидкости.

Условием выноса жидкости, находящейся в скважине, потоком газа является достаточная скорость его перемещения по колонне лифтовых труб, которая должна обеспечить перемещение вверх пленки жидкости на стенках скважины и восходящий поток ее капель, находящихся в ядре газового потока. Для оценки таких условий подходит следующий критерий – скорость газа в колонне лифтовых труб должна быть не менее 3 м/с. На практике это означает, что для удаления с забоя воды в трубах диаметром 32; 60,3; 73 мм надо поддерживать расходы газа соответственно 2,8; 9; 14,2 тыс. м³/сут. Указанные условия могут быть обеспечены не во всех случаях, поскольку величина дебита ограничена продуктивными возможностями скважины.

По мере снижения пластового давления кривая (линии а – в), соответствующая уравнению притока, смещается влево от графика "p_д – Q" (рис. 1.) и в конце концов наступает момент, когда эта кривая перестает пересекаться или касаться  кривой (линии г), характеризующей течение многофазного потока жидкости по колонне лифтовых труб. Минимальное значение дебита при этом равно Q₁. В таком случае течение газа в скважине прекратится и возникнет ситуация, по своей физической сущности соответствующая глушению скважины жидкостью с целью прекращения ее фонтанирования, например, перед проведением подземного ремонта.

Вынос жидкости из данной скважины может быть достигнут за счет ее эксплуатации по колонне лифтовых труб меньшего диаметра.

Меньшему диаметру колонны лифтовых труб с большей скоростью течения жидкости будет соответствовать кривая г многофазного течения (см. рис.1.), смещенная влево. При этом условие совместности уравнений притока и течения выполняется. На графике эти линии  г либо пересекаются, либо имеют общую точку соприкосновения. При использовании вместо лифтовых труб диаметром 60 мм труб диаметром 32 мм рабочая точка может смещаться влево по оси Q, и скважина будет функционировать с дебитом ниже Q₁ вплоть до Q₂.

Жидкость из скважины в зависимости от конкретных условий эксплуатации можно удалять периодически и постоянно. В первом случае целесообразно использовать агрегаты подземного ремонта скважин с колонной гибких труб. Во вто­ром эксплуатировать скважину по спущенной и закрепленной на устье КГТ (установка сифонной колонны). Выбор способа осуществляют с учетом расходов на выполнение периодических ремонтов скважины или оснащения ее КГТ и необходимой головкой для крепления на устье.

Решение об удалении жидкости следует принимать в том случае, если происходит резкое падение производительности скважины и имеются достоверные сведения об уровне жидкости, полученные в результате измерения, а также если были эффективны проводившиеся ранее операции свабирования скважины.

Периодическое удаление накопившейся жидкости с помощью агрегатов ПРС следует проводить при функционировании скважины, до ее остановки. В противном случае приходится выполнять операции по вызову притока. Для реализации этого способа используют только агрегат, обеспечивающий спуск-подъем гибких труб. Схема внутрискважинного оборудования при проведении данного процесса соответствует схеме, применяемой при газлифте (см. Вызов притока, освоение скважины (газлифтный способ) ). Этот процесс выполняется путем спуска КГТ с максимальной скоростью до уровня жидкости, накопившейся в скважине (в колонне лифтовых труб или ниже их башмака в полости эксплуатационной колонны), а затем медленного спуска в пространство, занятое жидкостью. В течение всего этого процесса эксплуатация скважины не прекращается, но отбор газа идет по колонне гибких труб. При этом скорость движения газа в КГТ увеличивается в несколько раз, благодаря чему обеспечивается эффективный вынос жидкости. Как правило, для выполнения этих операций в большинстве случаев подходит колонна труб диаметром 25 или 32 мм. При использовании трубы с постоянной толщиной стенки диаметр не влияет на максимальную глубину спуска колонны. Например, КГТ спускают до глубины 6700 м.

Оборудование устья и технология перемещения колонны гибких труб соответствуют операциям при вызове притока, освоении скважины либо очистке забоя последней от песка. Состав комплекса наземного оборудования отличается лишь тем, что выход колонны гибких труб соединяют с линией промыслового сбора газа, так как в период выноса жидкости эксплуатация скважины идет по этой колонне.

В процессе спуска или подъема колонны гибких труб эксплуатация скважины не прекращается и ведется по колонне лифтовых труб. После достижения уровня жидкости, находя­щейся на забое скважины, открывают задвижку на выходе КГТ и закрывают задвижку на боковом отводе фонтанной арматуры. Затем на малой скорости продолжают спуск колонны гибких труб до тех пор, пока весь объем жидкости не будет вынесен на поверхность.

После выполнения работ эксплуатацию скважины продолжают вести по колонне лифтовых труб, а колонну гибких труб извлекают.

При установке сифонной колонны – спуске КГТ и эксплуатации с их помощью скважины в течение длительного времени к вопросу выбора диаметра колонны следует подходить более внимательно. Следует стремиться использовать КГТ как можно большего диаметра, поскольку при этом уменьшаются потери на трение при течении газа и опасность образования пробок. При правильно выбранном диаметре КГТ уровень жидкости должен установиться у ее башмака, а колебания давления в кольцевом пространстве отсутствовать.

Спуск КГТ в скважину осуществляют с помощью агрегата подземного ремонта. Устройство, транспортирующее трубу, должно обеспечивать ее принудительный спуск в скважину, во внутренней полости которой имеется противодавление. При этом предварительно удаляют верхнюю фонтанную задвижку и устанавливают узел для подвески КГТ. Он состоит из корпуса, в котором размещены клиновая подвеска, удерживающая трубу, и уплотнитель, обеспечивающий герметизацию зазора по ее наружной поверхности (рис. 2.). Над узлом подвески размещают катушку с радиальными окнами, которые могут быть открыты. Через них проводят обрезку колонны гибких труб после ее спуска на нужную глубину.

Рис. 3. Схема оборудования устья при подвеске сифонной колонны: 1 , 3 – стволовые задвижки; узел подвески колонн: 2 – сифонной, 4 – лифтовых труб; 5 – крестовина

Для пуска колонны в эксплуатацию азотом продавливают пробку, расположенную на нижнем конце труб. Если в скважине присутствует жидкость, препятствующая эксплуатации, ее также удаляют продувкой азотом.

В процессе эксплуатации скважины с помощью сифонной колонны необходимо контролировать давление в кольцевом пространстве между ней и колонной лифтовых труб.

При извлечении КГТ из скважины ее необходимо заглушить. Принципиально возможен подъем ее из скважины и без глушения, однако информации о разработке необходимого инструмента и приспособлений для осуществления этой операции нет. Перед глушением нужно промыть кольцевое пространство между КГТ и лифтовой колонной для удаления образовавшихся там отложений парафина или гидратов, которые могут препятствовать ее извлечению. Эта же жидкость, служащая для промывки скважин, в ряде случаев может быть использована и для их глушения.

Далее разбирают фланцевое соединение, крепящее узел подвески КГТ к фонтанной арматуре, после чего с помощью агрегата подземного ремонта оно поднимается, а колонна фик­сируется клиновым спайдером. После удаления узла подвески агрегат подземного ремонта убирают со скважины и монтируют агрегат для работы с гибкими трубами, на барабане которого имеется небольшой кусок трубы (порядка 50 м). После завершения установки транспортера над устьем скважины осуществляют сращивание концов колонны, спущенной в скважину, и трубы агрегата, а затем по традиционной технологии извлекают КГТ из скважины и наматывают ее на барабан агрегата.

Сифонные колонны с переменной толщиной стенок (рав­нопрочные) диаметром 32 и 38 мм спускали на глубину до 6727 м (компания "Exxon Co.").

Выдержки из книги:
Вайншток С.М., Молчанов А.Г., Некрасов В.И., Чернобровкин В.И. Подземный ремонт и бурение скважин с применением гибких труб. - М.: Издательство Академии горных наук, 1999. - 224 с.