WWW.MASH.DOBROTA.BIZ
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - онлайн публикации
 

«Machine Building and Engineering ВАК 05.02.13 УДК 622.276.5.05 Разобщение пластов и изоляция межпластовых перетоков с применением водонабухающих пакеров Исаев А. А.12, Тахаутдинов Р. ...»

«Ресурсы Европейского Севера. Технологии и экономика освоения», № 01 (07), 2017

05.02.00 – Машиностроение и машиноведение /

Machine Building and Engineering

ВАК 05.02.13

УДК 622.276.5.05

Разобщение пластов и изоляция межпластовых перетоков

с применением водонабухающих пакеров

Исаев А. А.12, Тахаутдинов Р. Ш.13, Малыхин В. И.14,

Шарифуллин А. А.15, Архипов К. И.16

ООО УК «Шешмаойл», Альметьевск;

Альметьевский государственный нефтяной институт

Проведены исследования различных рецептур изготовляемой резины, образцы которой набухают в различных средах, сделан анализ осложнений по креплению скважин, получены опытно-промысловые результаты от внедрения на скважинах водонефтенабухающих пакеров. На основе исследований разработаны состав водонефтенабухающей резины, конструкция пакера и способ изготовления пакера. Внедрение набухающих пакеров позволило снизить обводнённость на скважинах по сравнению с базовыми скважинами, а также исключить водоизоляционные работы .

Ключевые слова: набухающие пакеры, эластомеры, разобщение пластов, изоляция межпластовых перетоков, герметезирующая способность .

Isolation layers and isolation of cross-flows by applying waterswellable packers Isaev A. A., Takhautdinov R. Sh., Malykhin V. I., Sharifullin A. A., Arkhipov K. I .

«Sheshmaoil» Management Company LLC, Almetyevsk;

Almetyevsk State Oil Institute Various formulations of produced rubber, samples of which swell in various media, were investigated, analysis of well casing complications was carried out and results of field trial of water- and oil-swellable packers were obtained. Composition of a water- and oil-swellable rubber was developed based on the survey results. InИсаев Анатолий Андреевич – ведущий инженер отдела инноваций и экспертизы ООО УК «Шешмаойл», isaeff-oil@yandex.ru .



Тахаутдинов Рустем Шафагатович – генеральный директор ООО УК «Шешмаойл» .

Малыхин Владимир Иванович – главный специалист по инновационной деятельности ООО УК «Шешмаойл», mvi@shoil.tatais.ru .

Шарифуллин Алмаз Амирзянович – канд. техн. наук, начальник отдела инноваций и экспертизы ООО УК «Шешмаойл», almaz@shoil.tatais.ru .

Архипов Константин Иванович – канд. техн. наук, доцент, профессор кафедры нефетегазового оборудования и технологии машиностроения Альметьевского государственного нефтяного института, arkhipov_ngo@mail.ru .

http://resteo.ru/ 51 «Ресурсы Европейского Севера. Технологии и экономика освоения», № 01 (07), 2017 troduction of swellable packers allowed decreasing water cut of wells compared to basic wells and eliminate water shut-off treatments .

Keywords: swellable packers, elastomers, segregation of layers, isolation of overflows between layers, sealing capacity .

Введение

В настоящее время крепление скважин проводят с различными целями:

закрепление стенок скважины в интервалах неустойчивых пород;

изоляция зон катастрофического поглощения промывочной жидкости и зон возможных перетоков пластовой жидкости по стволу;

разделение интервалов, где геологические условия требуют применения промывочной жидкости с весьма различной плотностью;

разобщение продуктивных горизонтов и изоляция их от водоносных пластов;

образование надёжного канала в скважине для извлечения нефти или подачи закачиваемой в пласт жидкости;

создание надёжного основания для установки устьевого оборудования .



Цементный камень за обсадной колонной должен быть достаточно прочным и непроницаемым, иметь хорошее сцепление (адгезию) с поверхностью обсадных труб и со стенками ствола скважины .

Анализ осложнений по креплению скважин показывает, что вследствие неправильного определения водонефтяного контакта (ВНК) около 30 % скважин содержит обводнённую продукцию; 20 % осложнений связано с поглощением тампонажного раствора и, как следствие, недоподъёмом цементного раствора; на межпластовые перетоки приходится около 25 %, флюидопроявления – 10 % и 15 % связано с недоспуском колонн. Затраты на ликвидацию межпластовых перетоков требуют значительных затрат и составляют в среднем 16 % (по ООО УК «Шешмаойл») от стоимости скважины, поэтому качество крепления скважин имеет актуальное значение .

Эффективность изоляционных работ при создании водоизоляционного барьера или экрана при помощи тампонажного материала очень низкая, цементный камень со временем растрескивается. Предлагаемый нами способ ограничения и ликвидации водопритока основан на использовании нефтеводонабухающих резин. Результаты лабораторных исследований различных образцов, а также проанализированная информация зарубежных источников показывают, что скорость набухания эластомеров зависит от ряда факторов, основными из которых являются структурный состав эластомера, состав жидкости, в которой происходит его набухание, степень доступа жидкости к поверхности эластомера, а также температурные условия .

Известно устройство для изоляции заколонных перетоков расширением эксплуатационной колонны, разработанный институтом «ТатНИПИнефть»

ПАО «Татнефть» [1]. Недостатками данного расширителя являются сложность установки в скважине и низкая надёжность уплотнения за эксплуатационной колонной .

http://resteo.ru/ 52 «Ресурсы Европейского Севера. Технологии и экономика освоения», № 01 (07), 2017 Известен пакер, включающий полый ствол с уплотнительным элементом из набухающего полимера [2]. Недостатком конструкции пакера является сложность изготовления уплотнительного элемента с заданными параметрами разбухания, а также недостаточная его герметизирующая способность, обусловленная свойствами и структурой полимера .

Известны водонефтенабухающий эластомер производства «ТАМ», который поставляет ПАО «Татнефть» и пакер ЗАО «Кварт» (г. Казань) [3], однако стоимость этих пакеров очень высокая .

Разработка водонефтенабухающего пакера Отделом инноваций и экспертизы ООО УК «Шешмаойл» разработан водонефтенабухающий пакер собственной конструкции, в котором уплотнительный элемент выполнен из эластомера, способного увеличиваться в объёме при контакте с определёнными жидкостями (водой или нефтью). Композиция эластомера для изготовления пакеров может быть выполнена на основе полиэтилена (или сополимера этилена с винилацетатом), полихлоропрена и натрийкарбоксиметилцеллюлозы и т. п. Для исследований и испытаний рецептур резины на водонефтенабухание создан стенд. Разработана методика для определения динамики объёмного набухания образцов в лабораторных условиях .



Разработан и изготовлен стенд для определения времени и степени набухания манжет пакера в зависимости от минерализации прокачиваемой жидкости, нефти с различной вязкостью, продукции «нефть-вода» с различным процентным содержанием и давлением. Экспериментальные исследования проводились с использованием методики планирования экспериментов. Обработка результатов экспериментов осуществлялась методами математической статистики и регрессивного анализа. Результаты теоретических исследований подтверждены экспериментальной проверкой на лабораторных стендах .

В ходе проведения лабораторных экспериментов и исследований водонабухающих композиций выявлено следующее:

1. Лучшей технологичностью при получении водонабухающих образцов обладают композиции, вулканизованные с помощью серной рецептуры .

2. Образцы, в которых содержится большое количество Na-КМЦ, обладают большой степенью набухания, но с течением времени макромолекулы натрий-карбоксиметилцеллюлозы вымываются из объёма композиции и переходят в фазу растворителя .

3. Композиции, состоящие из 25 % СЭВА и 75 % заранее приготовленной резиновой смеси наирита с серной вулканизующей системой КМЦ, проявили лучшее набухание в воде: степень набухания в течение 23 суток – 175 % .

4. В модельной среде «нефть + вода» в наибольшей степени набухают композиции, состоящие из 50 % СЭВА и 50 % заранее приготовленной резиновой смеси наирита с меркаптановой вулканизующей системой и КМЦ): степень набухания на 23-и сутки – 120 % .

Для выпуска разработанного композиционного динамического термоэластопласта (ДТЭП), способного набухать в водных и нефтяных средах, необходимо следующее оборудование: смеситель вальцевый, гранулятор, экструдер, http://resteo.ru/ 53 «Ресурсы Европейского Севера. Технологии и экономика освоения», № 01 (07), 2017 калибратор, ванны охлаждения, тянущее устройство, накопитель, намоточное устройство, дробилка .

Было принято решение изготавливать манжеты пакера методом горячего прессования. Для изготовления манжет служит пресс-форма (рис. 1), в которую насыпается резиновая крошка .

Рисунок 1. Процесс насыпания резиновой крошки в пресс-форму

–  –  –

В процессе строительства скважины на эластомер пакера могут влиять различные технологические жидкости, особенно буровой раствор, поэтому проведено исследование влияния набухания эластомера при взаимодействии с различными жидкостями.

Быстрое набухание эластомера за счет воздействия на него бурового раствора в процессе спуска эксплуатационной колонны перед цементированием скважины может привести:

к снижению (полной потере) циркуляции и увеличению давления нагнетания при цементировании обсадной колонны .

к уменьшению толщины цементного кольца в месте установки пакера .

С целью снижения скорости набухания эластомера при контакте с буровым раствором в процессе крепления скважины был проведён подбор композиции материалов эластомера (рис. 4) .

Исследования показали, что максимальное приращение объёма эластомера, применяемого в водонефтенабухающих пакерах «Шешма-ВНН», происходит не в первые 4–8 суток, а равномерно в течение 30 суток, что позволяет избежать возникновения проблем, описанных выше. На рисунке 5 представлено моделирование набухания резины в скважине .

После лабораторных испытаний следующим этапом стало промысловое внедрение пакеров с манжетами из разработанной резиновой крошки. Для изготовления манжет служит гидравлический пресс (рис. 6), который состоит из станины, двух нагревательных и двух охлаждающих плит, блоков регулировки температуры и давления. Обогрев верхней и нижней плит происходит до температуры не менее 180°С, которая регулируется с помощью датчиков температуры, установленных на панели приборов пресса .

http://resteo.ru/ 55 «Ресурсы Европейского Севера. Технологии и экономика освоения», № 01 (07), 2017 Для предотвращения прилипания прессуемого образца к пластинам формы между пластинами и навеской материала при сборке формы смазываются антиадгезионной смазкой. Далее между охлаждающими плитами устанавливается пресс-форма, которая помещается на нижнюю нагреваемую плиту и на неё опускается верхняя нагреваемая плита. Выдержав образцы под давлением необходимое время, подаётся охлаждающая вода на необходимое время, после чего давление с плит снижается, форма извлекается, после разборки которой образцы извлекаются .

Рисунок 4. Динамика увеличения диаметра пакера «Шешма-ВНН» за счёт набухания эластомера при неограниченном доступе различных типов жидкостей

–  –  –

а) возникновение доступа жидкости, б) через 10 суток, в) через 20 суток, г) через 30 суток

Рисунок 5. Процесс набухания резины в скважине:

В среднем время на изготовление манжеты составляет 15 минут при температуре 180°С и давлении прессования 15 МПа. Отделом инноваций и экспертизы ООО УК «Шешмаойл» был разработан способ крепления манжет на ствол пакера. Манжеты и пакер «Шешма-ВНН» изготавливаются силами ООО «Ме

–  –  –

Набухающий пакер (рис. 7) состоит из полого ствола 1, на котором закреплены с помощью крепёжных деталей 2 и клея-герметика защитное и разделительное кольца 3 и 4, установлен центратор 5 .

–  –  –

Вплотную к кольцу разделительному 4 на полом стволе 1 установлены уплотнительные элементы 6, затем кольцо-фиксатор 7. Между группой уплотнительных элементов 6 установлены кольца-фиксаторы 7 и закреплены кольца разделительные 4. Количество последовательно установленных уплотнительных элементов 6, колец-фиксаторов 7 и разделительных колец 4 определяется длиной пакера. Уплотнительные элементы 6 выполнены из разбухающего эластомера. За последним разделительным кольцом 8 установлен центратор 9 и защитное кольцо 10. В средней части набухающего пакера при длине пакера свыше 5 метров обычно устанавливается дополнительный центратор. При необходимости, уплотнительные элементы 6 могут быть выполнены из эластомера, разбухающего в воде или нефти, а также комбинированным эластомером, состоящим из двух частей, одна из которых выполнена из эластомера, разбухающего в воде, а другая из эластомера, разбухающего в нефти; при этом части разделены между собой кольцом-фиксатором 7 .

Пакер 11 в составе колонны обсадных труб (рис. 8) спускают в открытый ствол скважины в интервал, например, между водоносным и нефтяным пластами, требующие разобщения их в период эксплуатации скважины. В процессе освоения и эксплуатации скважины уплотнительные элементы 6, взаимодействуя с пластовой жидкостью из водоносного пласта, набухают до плотного контакта с поверхностью ствола, разобщают пласты и ограничивают поступление воды в зону фильтра и нефтяной пласт. Процесс набухания продолжается при эксплуатации скважины по мере образования новых каналов и поступления в них воды .

Таким образом, пакер надёжно герметизирует заколонное пространство скважины и служит для разобщения затрубного пространства в процессе всего периода освоения и эксплуаРисунок 8. Пакер в скважине тации скважины .

Пакер «Шешма-ВНН» по диаметру изготавливается трёх типоразмеров для применения в скважинах с эксплуатационной колонной диаметром 114, 146 и 168 мм. Минимальное расстояние между разобщаемыми горизонтами должно быть от 1 м и более. Основные технические характеристики пакера представлены в таблице 1 .

–  –  –

В таблице 3 представлена информация по эффективности внедрения водонабухающих пакеров на скважинах ООО УК «Шешмаойл», в среднем у всех добывающих компаний обводнённость на скважинах меньше на 37,5 %, чем на скважинах без водонабухающих пакеров .

–  –  –

Преимущества разработанного пакера:

повышение качества крепления скважины;

обеспечение максимального периода безводной эксплуатации скважины без проведения дополнительных водоизоляционных работ;

более замедленное набухание эластомера по сравнению с аналогичными пакерами;

низкая стоимость по сравнению с аналогичными пакерами .

Выводы

1. Установлено, что 30 % осложнений скважин связано с поглощением тампонажного раствора и тем самым недоподъёмом цементного раствора, 25 % – с межпластовыми перетоками, 20 % – с неправильным определением водонефтяного контакта, 15 % связано с недоспуском колонн и 10 % – флюидопроявление .

2. В разработанном набухающем пакере уплотнительный элемент выполнен из эластомера, способного увеличиваться в объёме при контакте с определёнными жидкостями (водой или нефтью). Композиция эластомера для изготовления пакеров выполнена на основе термопласта, каучука, водонабухающего полимера и вулканизующей системы .

3. Водонабухание резины лежит в пределах 80 % в пластовой воде и 105 % в дистиллированной .

4. Степень набухания разработанной резины в нефти – 120 % .

5. Манжеты изготавливаются методом горячего прессования на гидравлическом прессе с определёнными временем, температурой и давлением .

6. Разработан надёжный способ крепления манжет на пакер .

7. Определена положительная устойчивость резины к кислотным составам .

8. На 136-ти скважинах в 8-ми добывающих компаниях, находящихся в Республике Татарстан, внедрены новые конструкции водонефтенабухающих пакеров, которые непосредственно в пластовых условиях позволяют создавать зоны (экран, барьер) с повышенным фильтрационным сопротивлением и исключать межпластовые перетоки, подтягивание подошвенных вод .

9. Водоизоляционные работы на стадии освоения после перфорации эксплуатационной колонны с набухающими пакерами не проводились. Обводнённость скважин с набухающими пакерами (12 %) ниже, по сравнению с базовыми скважинами (32 %) .

–  –  –

Список литературы

1. Способ устранения заколонных перетоков: пат. на изобретение № 1813873 Рос. Федерация. № 4824318; заявл. 07.05.1990; опубл. 07.05.1993 .

2. Пакер: пат. на полезную модель № 70543 Рос. Федерация .

№ 2007121223/22; заявл. 07.06.2007; опубл. 27.01.2008 .

3. Способ эксплуатации скважинного нефтепромыслового оборудования:

пат. на изобретение № 2581593 Рос. Федерация. № 2015124355/03; заявл .

23.06.2015; опубл. 20.04.2016 .

Reference list

1. Method of elimination of flows behind well casing: Invention Pat .

No. 1813873 Russian Federation app. no. 4824318, dated 07.05.1990, pub .

07.05.1993 .

2. A packer: Utility model pat. No. 70543 Russian Federation app. no .

2007121223/22, dated 07.06.2007, pub. 27.01.2008 .

3. Method of a downhole oilfield equipment operation: Invention Pat. No .

2581593 Russian Federation app. no. 2015124355/03, dated 23.06.2015, pub .

20.04.2016.




Похожие работы:

«ПАЛЕОГЕОГРАФИЯ и МИНЕРАЛООБРАЗОВАНИЕ НИЖНЕКАРБОНОВЫХ УГЛЕНОСНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ СРЕДНЕГО УРАЛА V. V. YEREMEEV PALEOGEOGRAPHY AND PECULIARITIES OF MINERAL FORMATION OF LOWER CARBONIFEROUS DEPOSITS...»

«ГОСУДАРСТВЕННЫЕ СТАНДАРТЫ СОЮЗА ССР ВОЛОКНО ХЛОПКОВОЕ М ЕТО ДЫ ИСП Ы ТАН ИИ ГОСТ 3274.0-72—ГОСТ 3274.5-72 Издание официальное ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО СТАНДАРТАМ салфетки крючком схемы Москва...»

«ОПИСАНИЕ ТИПА СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ СОГЛАСОВАНО Руководитель ГЦИ СИ ФГУП ВНИИМС Внесены в Государственный реестр Теплосчетчики Т-21 средств измерений мод . КОМПАКТ, КОМБИК Регистрационный № 21678-09 Взамен № 21678-04...»

«Порше Центр Тольятти • 445024 • Тольятти • Революционная, 82 ООО "Премьер-Спорт"Получатель: PC Togliatty/Samara (Premier Sport), Революционная, 82 445024 Тольятти 445024 Тольятти Телефон: +7-8482-502911 Ул Революционная 82 Телефакс: +7-8482-502911 Email: porsche@pri...»

«Приложение к свидетельству № 45142 лист № 1 об утверждении типа средств измерений всего листов 4 ОПИСАНИЕ ТИПА СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ Гидрофоны ГИ800 Назначение средства измерений Гидрофон ГИ800 (далее – гидрофон) предназначен для преобразования акустических давлений в водной среде в электрический си...»

«ПРИБОР ПОКАЗЫВАЮЩИЙ И РЕГИСТРИРУЮЩИЙ Альфалог 100К РУКОВОДСТВО ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ www.teplopribor.nt-rt.ru СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ.. 3 1 ОПИСАНИЕ И РАБОТА.. 3 1.1 Назначение.. 3 1.2 Основные функции.. 3 1.3 Технические характеристики....»

«Интернет-журнал Строительство уникальных зданий и сооружений, 2012, №3 Internet Journal Construction of Unique Buildings and Structures, 2012, №3 Современное состояние проблемы расчета армированных конструкций, подвергающихся воздействию агрессивных сред с учетом коррозионного растрескив...»

«МИКРОВОЛНОВАЯ ПЕЧЬ С ГРИЛЕМ ИНСТРУКЦИЯ ДЛЯ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ ПРЕЖДЕ ЧЕМ ПОЛЬЗОВАТЬСЯ ВАШЕЙ ПЕЧЬЮ, ПОЖАЛУЙСТА, ВНИМАТЕЛЬНО ПРОЧТИТЕ ДАННОЕ РУКОВОДСТВО ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ. Предостережения Меры предосторожности, чтобы избежать возможного чрезмерного воздейст...»




 
2019 www.mash.dobrota.biz - «Бесплатная электронная библиотека - онлайн публикации»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.