Условный диаметр труб, мм .... 48 60 73 89 114

λ .............…………………....... 0,040 0,037 0,035 0,034 0,032

Потери напора при. движении жидкости с песком в кольцевом пространстве равны

(246)

где φ—коэффициент, учитывающий увеличение потерь напора вследствие содержания в жидкости песка (по опытным данным φ=1,12—1,2); D—внутренний диаметр эксплуатационной колон­ны, м; d₁—наружный диаметр промывочных труб, м; υ_в—ско­рость восходящего потока, м/с.

3. Для определения гидравлических потерь h₁ и h₂ при обрат­ной промывке пользуются теми же формулами, но только форму­ла (245) принимается для восходящего потока, а формула (246) для нисходящего. Коэффициент φ следует учитывать при опреде­лении потерь напора в восходящем потоке, т. е. в промывочных трубах.

4. В связи с разностью статических напоров в промывочных трубах и в затрубном пространстве в восходящем потоке создает­ся добавочный напор, который можно определить по формуле К. А. Апресова

где m—объем пустот между отдельными частицами песка, зани­маемый жидкостью, m= 0,3— 0,45 относительного объема; F—пло­щадь сечения обсадной колонны, м²; l—высота промытой пробки по длине одной трубы или одного колена труб, м; f—площадь се­чения кольцевого пространства при прямой промывке и сечения промывочных труб при обратной промывке, м²; ρ_п—плотность пес­ка, кг/м³, для кварцевого песка ρ_п= 2650— 2700 кг/м³; ρ—плот­ность промывочной жидкости, кг/м³; v)—скорость свободного па­дения частиц песка в жидкости, м/с; υ_в—скорость восходящего потока, м/с.

5. Потери напора на преодоление сопротивлений в промывоч­ном вертлюге /4 и в шланге Аз могут быть приняты по эксперимен­тальным данным суммарно (/4+^5):

Расход, л/с .………….…... 3 4 5 6

Потери напора, Па ……… 0.4*10⁶ 0,8*10⁶ 1,2*10⁵ 1,7*10⁵

Расход, л/с ……………...... 8 10 15 20

Потери напора, Па ………. 2,9*10⁵ 5*10⁵ 11*10⁵ 20*10⁵

6. Общие потери напора при промывке

(248)

7. Время, необходимое для подъема размытой породы на по­верхность,

(249)

где υ_п—скорость подъема размытой породы.

При промывке скважины нефтью меняется лишь значение λ, которое при турбулентном режиме подсчитывается по формуле Блазиуса:

(250)

При ламинарном режиме

(251)

где Rе—число Рейнольдса, определяемое по формуле

(252)

При движении жидкости в кольцевом пространстве

(253)

где υн—скорость нисходящего потока, м/с; υв—скорость восходя­щего потока, м/с; v—кинематическая вязкость нефти, м/с.

При Rе<2320—режим движения жидкости ламинарный, при Rе>2800 — турбулентный.

КАПИТАЛЬНЫЙ РЕМОНТ СКВАЖИН

К капитальному ремонту скважин относятся наиболее сложные виды подземных ремонтов, часто требующие применения специ­ального оборудования: буровых станков, цементировочных агрега­тов, бурильных труб и т. п.

Наиболее характерные работы при капитальном ремонте сква­жин: изоляционно-восстановительные, ремонтно-исправительные, ловильные, а также зарезка и бурение вторых стволов.

Изоляционно-восстановительные работы заключа­ются в ликвидации прорыва в скважину посторонних вод (верхних или нижних по отношению к эксплуатационному нефтяному гори­зонту или пропластку). Приток посторонней воды в скважину обычно ликвидируют путем цементирования ее ствола в заданном интервале. Для всех видов цементирования используют тампонажный цемент такого же качества, как и при бурении.

Изоляцию верхней воды, поступающей через нарушение в экс­плуатационной колонне, производят следующими способами:

а) заливкой цементным раствором, затворенным на водяной ос­нове, через нарушение в колонне под давлением с последующим разбуриванием цементного кольца;

б) заливкой нефтецементным раствором с последующим вымыванием его излишков;

в) спуском дополнительной предохранительной колонны и це­ментированием ее;

г) спуском специальных пакеров.

Изоляцию верхней воды, поступающей по затрубному простран­ству, через отверстия фильтра проводят:

а) заливкой цементным раствором через отверстия фильтра с последующим разбуриванием цементного стакана или с вымыванием излишков цементного раствора;

б) заливкой нефтецементным раствором через отверстия филь­тра с последующим вымыванием излишков нефтецементного рас­твора.

Для перекрытия нарушений в колонне в нее закачивают под давлением цементный раствор. Во избежание попадания цемент­ного раствора в эксплуатационный пласт отверстия фильтра за­трамбовывают песком, и, если это необходимо, создают цемент­ный стакан над насыпной пробкой ниже дефекта в колонне.

Закачку раствора можно проводить через заливочные трубы и без труб. По истечении срока твердения раствора колонну испы­тывают на герметичность опрессовкой, после чего разбуривают це­ментный стакан в колонне ниже дефекта на 10—15 м или до на­сыпной пробки. Затем место дефекта испытывают на герметич­ность понижением уровня жидкости и опрессовкой, разбуривают цементный стакан и песчаную пробку и промывают скважину до забоя.

Верхнюю воду, поступающую по затрубному пространству к забою скважины по трещинам, нарушениям и каналам в пласте, а затем через отверстия фильтра, изолируют цементированием через эти отверстия.

Борьба с обводнением скважины сводится в основном к селек­тивной изоляции водяной зоны, которую осуществляют примене­нием нефтецементных растворов, способных затвердевать в водонасыщенной среде и оставаться жидкими подвижными в нефтенасыщенной зоне.

Для надежного перекрытия верхних вод рекомендуется процесс цементирования производить под действием повышенного давле­ния с последующим разбуриванием цементной пробки.

Нижтаие воды могут проникнуть к эксплуатационному объекту через цементный стакан 'вследствие недоброкачественного цемен­тирования при возврате на вышележащий горизонт или разруше­ния этого стакана в процессе эксплуатации скважины.

До создания нового цементного стакана разбуривают до преж­него забоя разрушенный стакан, а затем промывают ствол сква­жины. В этом случае процесс цементирования лучше осуществлять по способу «сифон», с помощью желонки (в неглубоких сква­жинах) или заливочного агрегата (в глубоких скважинах). Рас­твор при этом следует подавать небольшими порциями без дав­ления.

Пути проникновения нижних вод по затрубному пространству через отверстия фильтра аналогичны путям проникновения верх­них вод в скважину. При этом цементирование под давлением че­рез отверстия фильтра водоцементным раствором также применя­ют в тех случаях, когда нефтяной горизонт не дренирован и нет опасности его перекрыть. Во всех остальных случаях при цемен­тировании используют нефтецементный раствор.

Дополнительные эксплуатационные колонны спускают в сква­жины, если путем цементирования невозможно ликвидировать де­фект в эксплуатационной колонне; в эксплуатационной колонне имеется несколько дефектов на разных глубинах, не поддающих­ся ремонту; имеется возможность спустить дополнительную обсад­ную колонну ниже места слома основной эксплуатационной ко­лонны.

Дополнительные колонны спускают внутрь основных эксплуа­тационных колонн, устанавливая башмак их ниже дефекта или выше эксплуатационного горизонта или на забое.

В отдельных случаях для экономии спускаемую колонну дела­ют подвесной, т. е. она является как бы промежуточной и пере­крывает только интервал дефектов, а нижняя и верхняя части эксплуатационной колонны остаются прежними.

При спуске дополнительной колонны в виде хвостовика ее верх­ний конец, находящийся на некотором расстоянии от устья, обо­рудуют направляющей воронкой, а нижний конец—башмаком с фаской. Дополнительные колонны спускают в скважину с пакером или с последующим ее цементированием.

Кремонтно-исправительным работам относятся исправление смятий, сломов и трещин в колоннах и замена по­врежденной части колонны.

Причины повреждения эксплуатационных колонн бывают раз­личные. Колонна на каком-то участке может быть ослаблена из-за уменьшения толщины стенки или дефекта в резьбовом соединении. В этом месте обязательно скажется разрушительное действие на­пора вод или давления породы. Резкое снижение уровня жидкости в скважине, вследствие чего внешнее давление на колонну может превысить допустимое значение, также может привести к повреждению колонны. Кроме того, при выносе из призабойной зоны скважины в процессе ее эксплуатации большого количества песка могут происходить обвалы породы, залегающей выше дренируемо­го пласта, что также приводит к смятию и слому колонны.

Смятые участки колонны выправляются справочными долотами или специальными оправками, спускаемыми в скважину на бу­рильных трубах.

Если оправить колонну долотами не удается, участок смятия обрабатывают плоскими или коническими фрезерами. Выправлен­ный участок укрепляют цементным кольцом, для чего за колонну под давлением нагнетают цементный раствор.

Ловильные работы по извлечению оборвавшихся труб и упавшего инструмента занимают особое место в капитальном ремонте. Наиболее сложными являются работы по захвату и извлечению труб, так как колонна насосно-компрессорных труб, упавшая в скважину, при ударе о забой изгибается по всей длине и заклинивается в эксплуатационной колонне. Кроме того, иногда трубы при ударе о забой ломаются в нескольких местах и располагаются в скважине рядами. Трубы могут также врезаться в пробку, если она имеется в скважине.

Прежде чем спустить в скважину ловильный инструмент, не­обходимо обследовать состояние эксплуатационной колонны и по­ложение упавших в скважину труб или каких-либо предметов. Для этого служат печати — конусные и торцовые. Смятие эксплуатаци­онной колонны обычно обследуют конусной печатью. Для получе­ния отпечатка верхнего конца ловильных труб или какого-либо предмета применяют торцовую печать.

Печати состоят из металлического корпуса со свинцовой обо­лочкой. В центре корпуса имеется сквозное отверстие, через ко­торое проводится промывка во время обследования. Такие печати спускают на бурильных или насосно-компрессорных трубах. Диа­метр печати должен быть на 20—25 мм меньше диаметра обсадной колонны.

Ловильные инструменты, применяемые для ликвидации аварий в нефтяных скважинах, разнообразны по типам и конструкциям. К ним относятся овершоты, колокола, труболовки (внутренние и наружные), метчики, крючки, удочки, ерши, штопоры и т. п.

Для ловли насосно-компрессорных труб пользуются труболовками различных конструкций с правой и левой резьбами. Трубо­ловки изготовляются внутренние и наружные, освобождающиеся и поддающиеся освобождению при помощи вспомогательного ин­струмента. Труболовки каждого типа выпускаются нескольких раз­меров в зависимости от диаметров колонны эксплуатационных и извлекаемых труб.

Для ловли за муфту насосно-компрессорных труб и другого оборудования, оставшегося в скважине, имеющего выступы, при­меняют овершоты.

Для ловли насосно-компрессорных труб за наружную поверх­ность (когда трубы оборваны в теле или из них вырвана муфта) или для захвата муфты снаружи (когда поврежден конец трубы) применяют колокола.

Чтобы извлечь оставленные в скважине трубы после захвата их каким-либо инструментом, часто приходится прикладывать большие усилия. Поэтому при ловильных работах в большинстве случаев применяют толстостенные бурильные трубы, характеризу­ющиеся большим сопротивлением разрыву.

Подъемным механизмом при ловильных работах служит ста­ционарная буровая лебедка или тракторный подъемник.

Работы по ликвидации скважин после прекращения их эксплу­атации также относятся к капитальным подземным работам. В таких скважинах вырезают и извлекают спущенные в них обсад­ные трубы, а ствол цементируют, заливают глинистым раствором или засыпают глиной (в зависимости от геологических особенно­стей скважины).