Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 [ 62 ] 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182

Рис. 4.19. Струйный монитор Рис. 4.20. Зависимость длины прорези в НИНО и ПС: грунте от смещения водяного сопла от-

1 - двойная колонна труб (для носительно воздушного для различных подачи воды, воздуха); 2 - корпус; диаметров водяного сопла (в мм):

3 - водяное сопло; 4 - воздушное 1 - 5; 2 - 3; 3 - 2; 4 - 5; 5 - 1

сопло

повышает эффективность расширителя путем формирования капельной структуры струи, что приводит к возникновению динамических сил, которые увеличивают размывающее действие водяной струи.

Для обеспечения рационального режима истечения из монитора, длина воздушного сопла должна быть не меньше величины смещения водяного сопла s относительно воздушного dвоз (рис. 4.20. Наиболее приемлемым считается смещение, которое составляет 0,5-2 диаметра воздушного сопла.

Рассмотрим подробнее работу расширителя. В пробуренную скважину спускают монитор до проектной отметки и подают в него по трубам воду и воздух. Из водяного сопла монитора начинает изливаться водяная струя в потоке воздуха, прорезающая в грунте щель. Воздух, выходящий, с большой скоростью из выдвинутого вперед воздушного сопла, создает вокруг водяной струи зону пониженного давления. В результате этого истекающая из водяного сопла струя распадается на отдельные капли, что приводит к возникновению динамических сил, которые увеличивают гидродинамическое воздействие на забой.

В предложенном струйном мониторе существенно увеличивается эффективность разрушения породы за счет движения водяной струи внутри воздушной оболочки, которая экранирует ее от основной массы заполняющей скважину жидкости. Однако повышение эффективности работы расширителя наблюдается только при малых расстояниях между забоем и гидромонитором. При увеличении этого расстояния воздушная оболочка вокруг водяной струи нарушается и воздух начинает подниматься к поверхности. Стандартные компрессоры, используемые при буровых работах, имеют давление 0,6-0,8 МПа, в связи с чем при глубине скважины более 80 м применение известного инструмента осложняется. Кроме этого, предложенная технология может быть использована только при расширении пород низконапорных пластов, так как при высоком напоре стенки скважины не будут поддерживаться в устойчивом состоянии. Глубина статического уровня должна быть больше 0,6 глубины скважины.

При использовании гидромонитора для расширения скважины следует учитывать, что при его вертикальном перемещении в зоне разработки грунта меняется статическое давление, плотность, расход и скорость воздуха, выходящего из сопла. С подъемом монитора диаметр расширения уменьшается.

М.О. Ашрафьян и другие авторы на основании многофакторной модели разрушения пород высоконапорными струями жидкости, предложенной ЗапСибНИГНИ, рекомендуют определенные параметры расширения ствола скважины с 243-500-мм гидромониторными расширителями (табл. 4.4). Данные получены для скважин глубиной 1700 м. При этом использовали буровой раствор плотностью 1800 кг/м3, 141-мм бурильные трубы при давлении насосов 10 МПа и расширитель, состоящий из трех насадок одного типоразмера.

Таблица 4.4

Диаметр насадки, мм

10,7

12,0

14,0

Прочность пород в интервале расширения аДОП, МПа

1,5 3,0 7,6 15,0 1,6 3,0 7,5 15,0 1,5 3,0 7,5 15,0

Время контакта струи с породой, с

7,6 22,1 122,2 363,0 6,4 19,1 100,0 316,0 5,3 15,6 57,4 25,7

Скорость подачи инструмента, м/ч

106,0 30,6 7,1 2,2 155,0 52,0

3,1 2540,0 82,2 17,1 5,3

Установлено, что ствол может расширяться гидромониторами даже при прочности пород 15 МПа. Скорость расширения увеличивается в 2,5 раза при изменении диаметра насадок с 10,7 до 14 мм с учетом постоянных скоростей истечения струи, т.е. при соответствующем повышении подачи насосов в 1,7 раза. Интенсивность разрушения пород резко снижается с увеличением их прочности.

Увеличение глубины скважины снижает интенсивность гидромониторного расширения. Гидромониторные расширители, включающие гидромониторные насадки, выполненные в модернизированном замковом соединении бурильных труб, центральный промывочный канал которого перекрывается шаром. Гидромониторные расширители применялись для увеличения диаметра нефтяных скважин (табл. 4.5).

В процессе испытаний установлено, что при увеличении расстояния между забоем и насадками более 25-70 мм разрушение забоя почти прекращается. В некоторых интервалах скважины зафиксирована неравномерность разрушения породы относительно оси скважины. В наиболее мягких породах диаметр расширения возрастал, что приводило к формированию глубокого забоя.

С целью совмещения операций по посадке фильтровой колонны и расширению водозаборной части скважины ПСО Вос-токбурвод серийно выпускается гидротурбинный расширитель (ГТР). Гидротурбинный расширитель (рис. 4.21) состоит из полого вала 1 с радиальными отверстиями, на котором посажен корпус 2 с соплами 3. Кольцевой зазор между корпусом и валом герметизирован самоуплотняющимися манжетами 4. Корпус 2 фиксируется на валу от осевого перемещения зашплинтованной шайбой 5. Верхняя часть вала выполнена в виде муфты под резьбу бурильных, труб. К корпусу прикреплены тормозные пластины 6. За счет реактивной силы струи, вытекающей из гидромониторных насадок 3, турбина 2 вращается вокруг оси корпуса гидротурбинного расширителя. Частота вращения турбины определяется размерами тормозных пластин, которые находятся из расчета.

Вращение насадок вокруг оси инструмента обеспечивается моментом гидродинамических сил струй, направленных по касательной к поверхности обрабатываемого забоя. Неперпендикулярное воздействие струй на забой резко снижает эффективность расширения. Поэтому представленный расширитель можно рекомендовать при удалении глинистой корки со стенок скважины при спуске фильтровой колонны.

В ПСО Востокбурвод разработан гидроимпульсный расшири-