Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

К комбинированным физико-химическим методам восстанов­ления производительности водозаборных скважин относятся термореагентный, кислотоструйный, виброреагентный, термовиб — рореагентный, пневмореагентный, электровибрационный и реа — гентно-акустический.

Термореагентный метод

Термореагентный метод обработки фильтров и прифильтро — вых зон оснойан на том, что процесс растворения кольматирую — щих соединений интенсифицируется разогревом реагентного раствора, поступающего в водоприемную часть скважины. По­вышение температуры раствора может быть достигнуто, напри­мер, с помощью теплового эффекта экзотермической реакции между раствором соляной кислоты и термореагентом, в качестве которого обычно используется металлический магний, загру­женный в забойный реакционный наконечник. Горячий раствор рёагента активно взаимодействует с кольматантом и во многих случаях с водовмещающими породами, обеспечивая более пол­ную очистку поверхности ствола и фильтрующих каналов в при­ствольной части пласта. Образующийся при реакции хлористый магний хорошо растворим и не выпадает в осадок.

Для выполнения термохимической обработки применяют специальные реакционные наконечники, подвешиваемые на за­ливочных трубах и предназначенные для загрузки магниевой стружкой или магниевыми стержнями.

Процесс растворения — магния во время прокачки кислоты через реакционный наконечник должен протекать таким обра­зом, чтобы после экзотермической реакции раствор соляной кислоты имел значительную остаточную активность при доста­точно высокой температуре.

Известно, что при взаимодействии НС1 с металлическим магнием выделяется большое количество тепла (462,8 кДж/г — мол или 18,98 МДж на 1 кг металлического магния). Теплоты, выделяемой при растворении 1 кг магния, достаточно для того, чтобы нагреть, например, 80 л соляной кислоты с приращением температуры на 75 °С, при этом концентрация НС1 в растворе снижается с 15 до 11,4 %.

В БащНИПИнефти под руководством Б. Г. Логинова раз­работаны детальные рекомендации по наилучшему соотношению между реагирующими компонентами для достижения необхо­димой степени нагрева раствора и сохранения достаточной ак­тивности кислоты, а также по оптимальному режиму прокачки кислоты через реакционный наконечник.

Для контроля за изменением температуры и давления в зоне реагирования используется глубинный манотермограф конст­рукции М. М. Иванова. Для строгого соблюдения режима закачки кислоты и регулирования скорости ее подачи в скважину при­меняют расходомер типа РСК-10, устанавливаемый на выходе насоса кислотного агрегата.

Для нагрева реагентных растворов с целью Термохимической обработки кольматанта могут быть использованы также сква­жинные электронагреватели в кислотостойком исполнении, рабо­тающие по принципу сопротивления или индукции.

Термохимические обработки, широко используемые в прак­тике эксплуатации нефтяных и водонагнетательных скважин, пока не получили должного применения при сооружении и Экс­плуатации скважин на воду, тем не менее метод термохимиче­ского воздействия достаточно перспективен. Его применение це­лесообразно, в частности, для увеличения производительности бесфильтровых скважин с открытым стволом в доломитах или доломитизированных известняках, трудно растворимых при обычных кислотных обработках, разглннизации скважин в про­цессе их освоения, необходимости очистки водоприемной части скважин от труднорастворимых осадков (кремнистых, кремни^ сто-железистых и др.).

Кислотоструйный метод

Кислотоструйный метод основан на сочетании химической активности реагента, чаще всего кислоты, с разрушающим дей­ствием высоконапорных направленных струй раствора, актив­ность которого при необходимости может быть дополнительно усилена нагревом. Кислотоструйные обработки можно приме­нять только в скважинах с открытой водоприёмной частью ствола. Для обработки скважин этим методом используют за­бойный гидромонитор с насадками-соплами, имеющими внутрен­ний канал малого сечения по профилю «сжатой» струи или реакционный наконечник для термохимического процесса, нип­пели которого имеют каналы указанного профиля.

Рис. VI. 15. Профиль канала гид­ромониторной насадки, использу­емой при обработке скважин кислотоструйным методом

Таблица VI.9

Размеры каналов мониториых насадок по профилю сжатой струи

ММ (см. ряс. VI.15)	3,0	4.0	4,5
1	11,0	14;8	16,7
г	2,5	3,4	3,7
п	4,2	5,6	6,3
	1,5	2,0	2,3
<*1	3,9	5,2	5,8

Размеры каналов.

Диаметр выходного отверстия, мм

Оптимальный профиль канала гидромониторной насадки, ре­комендуемый БашНИПИнефтью, показан на рис. VI. 15. Ско­рость струи, вылетающей из канала указанной формы, почти в 2 раза превышает скорость истечения струи из канала цилин­дрической формы. В табл. VI.9 приведены данные, необходимые для изготовления мониторных насадок профиля «сжатой» струи с выходными отверстиями диаметром 3,4 и 4,5 мм.

Воздействие направленными реагентными струями может совмещаться как с реагентной ванной, так и с обработкой при­забойной зоны. В последнем случае обычно прибегают к неко­торому увеличению объема реагентного раствора для более эффективного разрушения стенок ствола напорными струями. Раствор целесообразно закачивать насосом кислотного агрегата с максимально возможной скоростью (до 13—15 л/с).

Кислотоструйная обработка получила широкое распростра­нение в нефтепромысловом деле и весьма перспективна для внедрения в практику сооружения и эксплуатации скважин на воду. Метод может быть с успехом применен для обработки карбонатных или карбонатизированных слаботрещиноватых коллекторов при необходимости очистки поверхности ствола от глинистой, цементной или иной кольматирующей корки и соз­дания в стенках скважины глубоких, каверн, щелей или каналов с целью подсечения водонесущих трещин.

Виброреагентный метод

Виброреагентный (виброхимический) метод 1 основан на од­новременном использовании двух декольматирующих факторов: химической активности реагента, способного растворять закупо­ривающий материал, и импульсного вибрационного воздействия на прифильтровую зону, интенсифицирующего процесс растворения в результате создания знакопеременных давлений и разнонаправленных фильтрационных потоков, которые воз­никают в зоне контактирования реагента с кольматантом. Ак­тивное гидродинамическое воздействие на систему раствори­тель—кольматант в процессе реагентной обработки позволяет существенно ускорить процесс декольматации и улучшить сте­пень очистки водоприемной части скважины. Значительно уве­личивается также глубина декольматации и ее равномерность.

Виброреагентную обработку применяют для освоения сква­жин с целью удаления остатков промывочного раствора, а также для восстановления водоотбора из эксплуатируемых скважин при сложных условиях декольматации фильтра (большой глу­бине зоны кольматации, сцементированности кольматирующего

Рис. VI. 16. Оборудование скважины при гзн- брореагентной обработке:

/—вибратор; 2 — труба рабочего органа; 3 — пере­пускное окно; -/ — вибропасос; 5 — диски рабочего органа; 6 — фильтр

осадка и пр.), когда применение обычных вибрационных или реагент — ных методов не дает существенного эффекта. Обязательное условие — до­статочная коррозионная устойчивость фильтра к воздействию реагента. Ос­новные положения технологии вос­становления дебита скважин впброхи — мическим методом в части подбора реагентных составов, их концентра­ции, объема, дозировки целевых до­бавок, оборудования для транспор­тировки и закачивания реагентов в основном те же, что и при обычной химической обработке. Для раство­рения кольматанта при виброхимиче — ской обработке можно использовать практически все без исключения реа­генты, которые применяются при хи­мических обработках скважин (ней­трализаторы, восстановители комплек- сообразователи), независимо от их фазового состояния (жидкие, твер­дые, газообразные). В такой же мере сохраняют силу и рекомендации по применению различного оборудования для создания импульсных вибрационных нагру­зок, разработанные для обычной виброобработки.

Применяется несколько различных технологических схем вы­полнения виброхимической обработки, соответственно которым в скважине монтируется различное виброоборудование.

Наиболее простой технологический вариант заключается в том, что в скважину, оборудованную вибратором с рабочим органом обычного типа, через устье подается реагентный раст­вор, достигающий через некоторое время фильтра, после чего проводят вибрирование. Для повышения эффекта обработки можно использовать рабочий орган вибратора со встречным движением дисков или с противофазными колебательными дви­жениями.

Более сложная схема обработки предусматривает циркуля­цию реагентного раствора в стволе скважины в процессе вибри­рования (рис. VI. 16). С этой целью в колонне насосно-компрес — сорных труб рабочего органа с интервалом 8—10 м устанавли­

вают несколько вибронасосов, перекачивающих раствор снизу вверх, а в средней части рабочего органа монтируют трубу с перепускными окнами.

Наибольшей эффективностью отличается технологический вариант обработки с использованием вибронагнетателя, рабо­тающего в импульсном режиме, и пакеры для герметизации фильтрового интервала. Согласно рекомендуемой ВНИИ ВОД — ГЕО технологии, вначале выполняют два—три цикла виброоб­работки по обьГчной технологии до полного освеТления откачи­ваемой из скважины воды. Затем в устьевую часть скважины через отвод на оголовке подают первую порцию реагентного раствора, который перемещается вниз по стволу, вытесняя воду из ствола скважины в пласт. После того как реагентный раст­вор достигнет водоприемной части скважины, фильтровый ин­тервал изолируют с помощью пакера и включают вибратор.

Продолжительность первого цикла вибрирования-^- 10 мин. В течение этого времени йибронагнетатель закачивает реагент в изолированный пакером фильтровый интервал под давле­нием до 0,3—0,4 МПа. После окончания вибрирования пакер разгерметизируют, в результате чего дополнительное давление на пласт Снимается и происходит отток реагентного раствора из прифильтровой зоны в ствол. После 20-минутного дрениро­вания пласта вновь возобновляют вибрирование, продолжаю­щееся около 10 мин. Указанные циклы повторяют 3—5 раз. Далее в скважину тем же способом подают вторую порцию реагентного раствора и повторяют операции в той же последо­вательности. На заключительном этапе процесса выполняют эрлйфтную откачку из скважины до полного удаления твердых и газообразных продуктов реакции.

Виброреагентная обработка успешно опробована при уве­личении производительности водозаборных и водопонижающих скважин в Черкассах и Курске, в районе Каховского водохра­нилища. Применение метода позволило увеличить удельные дебиты в 1,5*—4,7 раза (до 0,2—0,7 первоначальной произво­дительности). Метод весьма перспективен для более широкого внедрения в практику сооружения и эксплуатации водозаборов.

Термовиброреагентный метод

Процесс декольматации фильтра и прифильтровой зоны при виброхимической обработке скважины может быть еще более интенсифицирован подогревом реагентного раствора в водо­приемной части скважины до температуры 60—80 °С. При этом достигается дополнительное существенное ускорение процесса и значительное увеличение степени растворения кольматанта.

Термовиброреагентный метод 1, объединяющий в одном тех­нологическом процессе тепловое, вибрационное и химическое воздействие, позволяет существенно ПОВЫСИТЬ эффективность декольматации скважин в особо сложных условиях, например, при необходимости удаления кремнистого кольматанта, раство­рение которого в обычных условиях проходит с малой скоро­стью и не полностью.

Для реализации метода, применяют ранее описанное вибра­ционное оборудование и реагенты, используемые при химиче­ской обработке (за исключением полифосфатов и дитионита натрия). Раствор при термовиброреагентной обработке подогре­вают скважинными электронагревателями, расположенными на рабочем органе вибратора, или химическим путем с помощью термореагентов, вводимых через устье скважины внутрь рабо­чего органа с помощью специального устройства [1]. В первом случае реагент в стволе скважины можно нагревать блоком чередующихся положительных и отрицательных электродов, расположенных в нижней части корпуса рабочего органа. Кон­структивные особенности электродов, выполненных в виде по­лых усеченных конусов, способствуют увеличению скорости на­грева жидкости, а наличие обратного клапана и перепускных отверстий в колонне рабочего органа обеспечивает циркуляцию нагретого раствора в зоне фильтра.

Пневмореагентный метод

Пневмореагентный метод интенсификации водоотбора из эксплуатируемых скважин[5] представляет собой рациональное сочетание химической обработки и пневмовзрыва. При реализа­ции метода диспергирующее воздействие пульсирующих реа — гентных потоков переменного направления, возникающих в про­цессе пульсации газовой полости, дополняется растворяющим воздействием реагента. Степень и равномерность очистки при — фильтровой зоны при этом значительно возрастают вследствие активного перемешивания реагента и перемещения диспергиро­ванных частиц кольматанта в зоне обработки.

Пневмореагентное воздействие применяется для интенсифи­кации водоотбора в разнообразных гидрогеологических и эксплуатационных условиях при любых конструкциях фильт­ров, достаточно устойчивых к воздействию реагента. Метбд эффективен при различном составе кольматанта (особенно для удаления осадков с преобладанием гидроксида железа). Обычно пневмореагентную обработку применяют на скважинах глуби­ной до 150 м со статистическими уровнями не ниже 50 м и при длине фильтра до 20 м.

Рис. VI. 17. Оборудование скважины при пневмореагептпой обработке:

/ — [трубок для сброса давления; 2 — патрубок для подачи воздуха а камеру пакера; 3 — фильтровая колот.’иа; 4— воздушный шланг; 5 — шланг высокого давления; 6 — фильтр; 7 — пневмоснаряд; 8— электрод; 9— граница зоны распространения реагента;

10 — реагсит; 11 — гравийная обсыпка; /2 —пакер; 13 — труба пакера; И — патрубок для подачи воздуха низкого давления; 15 — элсктрокомпрессор; 16 — воздухосборник; 17 — щит управления; 18 — лебедка; 19 — сальник; 20 — омметр

При необходимости в технологическую схему процесса может быть включено циклическое задавливание реагентного раствора за контур фильтра давлением сжатого воздуха.

Для пневмореагентной обработки используется то же обо­рудование, которое применяют при обычном пневмовзрыве и реагеитной обработке. В комплект оборудования для цикличе­ской пнсвмореагентной обработки входит, в частности, пневма­тический пакер, устанавливаемый в надфильтровой части ствола для изоляции обрабатываемого интервала.

Наряду с жидкими реагентами при пневмореагентном воз­действии можно применять и порошкообразные вещества. При использовании порошкообразных реагентов в скважину опу­скают воздушные трубы, по которым в ствол подают небольшое количество сжатого воздуха от компрессора. В бурлящую воз — душно-водяную смесь засыпают расчетное количество порошко­образного реагента. Далее в скважину опускают пакерное гер­метизирующее устройство, которое устанавливают на 0,5—1 м выше статического уровня (рис. VI. 17).

Давление сжатого воздуха в пакере поддерживается посто­янным (около 0,15 МПа). После проверки всей системы на герметичность пневмоснаряд устанавливают в верхней части фильтра и в процессе обработки перемещают на 10 см после каждого выстрела к нижней части фильтра, а затем — к верх­ней (обычно достаточно двух — четырех спусков-подъемов). После окончания пневмовзрывной обработки при наличии до­статочной активности реагентного раствора приступают к цик­лическому (5—10-кратному) продавливанию реагента в глубь прифильтровой зоны. С этой целью периодически создают при- грузку жидкости в подпакерном пространстве продолжитель­ностью 5—10 мин давлением сжатого воздуха в пределах 0,04—

0, 13 МПа. Пригрузку чередуют со сбросом давления в подпа­керном пространстве до атмосферного. В результате реагент — ный раствор многократно перемещается к периферийной части прифильтровой зоны и обратно к стволу скважины, что способ­ствует более полной и равномерной декольматации порового пространства.

Оптимальное количество циклов вытеснения-возврата реа­гентного раствора определяется в процессе обработки по ста­билизации скорости восстановления уровня воды в подпакерном пространстве после сброса давления. С этой целью под пакером устанавливают контактное устройство, срабатывающее при вос­становлении уровня воды после снятия давления.

При значительной глубине скважин необходимо предусмат­ривать подачу реагентного раствора непосредственно в водо­приемную часть скважины, что позволит предотвратить излиш­нее разбавление и загрязнение реагента.

Имеется опыт практического применения пневмореагентных обработок на одном из водозаборов Курска и на других объек­тах. Применение метода позволило достигнуть значительного, в 1,7—4,8 раза, увеличения удельных дебитов (до 70—75 % от первоначальных).

Электровибрационный метод

Метод электровибрационной (электрбимпульсной) обра­ботки [6] основан на возбуждении высокочастотных разрядов низкого напряжения в искусственно создаваемой в скважине электролитной среде.

Сущность метода заключается в том, что на катод скважин­ного разрядника, опущенного в заполненный электролитом фильтр скважины, подают постоянный ток напряжением 200— 900 В, вследствие чего в жидкости образуются электрические разряды. При этом в обрабатываемой зоне возникают частые гидродинамические-йозмущения с амплитудой до 0,8—1,2 МПа и происходит разогрев жидкости’ до 50—60 °С. Под воздейст­вием знакопеременного гидродинамического давления кольма — тирующие фильтр осадки разрушаются и диспергируются. При использовании для создания электролитной среды соляной кис­лоты или других реагентов эффективность процесса возрастает вследствие интенсивного растворения кольматанта.

В варианте* построенном на сочетании химического и гидро­динамического воздействия, метод электровибрационной обра­ботки можно применять в широком диапазоне гидрогеологиче­ских и эксплуатационных условий, для декольматации скважин с металлическими фильтрами различных конструкций. Его ис­пользование особенно целесообразно в сложных условиях, при кольматации фильтров, осадками, плохо растворимыми при обычной реагентной обработке.

Для проведения электровибрационйых обработок разрабо­тана установка, в состав которой входят кислотоупорная емкость для реагента, пульт управления, электронный блок, лебедка, компрессор, шланг-кабель, .скдажинный снаряд с разрядником и трансформатор.

Техническая характеристика влектровибрационной установки

TOC o "1-5" h z Максимальная глубина. обрабатываемых скважин, м 150

Внутренний диаметр. обрабатываемых фильтров, мм 102—356

Напряжение Питающей Мти, В 220

Напряжение на разряднике, В 200—900

Частота импульсов, Гц. . 50—200

Потребляемая мощность, кВ-А 15

При определений требуемых рбт>емов и концентрации реа — гёнтных растворов, состава и дозйр, ов. ки целевых добавок для электровибрационной обработки /следует руководствоваться в основном рекомендациями, разработанными для метода реа­гентной обработки. При этом необходимо иметь в виду, Что использование полифосфатов и дитионита натрия Не допускается.

Обработку скважины электровибрационным методом целе­сообразно сочетать с химическим воздействием по типу реа — гентной ванны или ОПЗ с частичным удержанием реагента в водоприемной части ствола скважины. Ствол скважины за­полняют реагентом с помощью гибкого трубопровода, опущен­ного в зону скважинного снаряда.

При обработке скважин малой глубины (до 50 м) с герме­тичной обсадной колонной электровибрационную обработку можно комбинировать с циклическим задавлизанием реагента сжатым воздухом, что обеспечивает повышение эффективности под воздействием разнонаправленного фильтрационного потока. В этом случае применяю? специальный оголорок, оборудован­ный патрубками для подачи реагента и сжатого воздуха и соч­лененный с пакером, отделяющим фильтровый интервал.

Электровибрационную обработку обычно проводят при раз­рядном напряжении 300—500 В. Первичную обработку фильт­рового интервала выполняют в режиме резонансной частоты, повторную — на максимальной частоте следования импульсов. Шаг смещения снаряда и время работы на одной отметке опре­деляются временем стабилизации теплового режима в сква­жине, равным 8—10 мин, и размером зоны прогрева по оси скважины, равным 0,5 м. Фильтр обрабатывают в направлении снизу вверх. Оптимальное время обработки составляет около

1,5 ч.

При опробовании метода на водозаборных скважинах в Ива — но-Франковской и Тернопольской областях, а также на водопо- нйжающих скважинах в районах Каховского и Краснодарского водохранилищ было достигнуто в среднем 2—3-кратное увели­чение удельных дебитов (до величин, близких к первоначальной производительности скважин) [6].

Реагентно-акустический метод

Реагентно-акустический метод основан на сочетании хими­ческой и ультразвуковой обработки в одном технологическом процессе1. Реагентная обработка кольматанта в’условиях ин­тенсивного озвучивания фильтра более эффективна, чем каж­дый из методов в отдельности, так как при комплексном воз­действии существенно увеличивается открытая поверхность кольматирующего осадка, доступная для реагентного воздейст­вия, и улучшаются условия удаления продуктов разрушения кольматанта. В результате достигается более полная и глубокая декольматация фильтров и прифильтровых зон.

Выполнению реагентно-акустической обработки обычно предшествует предварительная очистка ствола с помощью ерша и эрлифтной откачки. После нее приступают к реагентной об­работке, которая выполняется по типу реагентной ванны или обработки прифильтровой зоны с полным или частичным вы­теснением реагента за контур фильтра. В обоих случаях она может сопровождаться циклической пригрузкой реагента, на­ходящегося в стволе или в прифильтровой зоне, сжатым воз­духом. В водоприемную часть скважины реагент подают через колонну водоподъемных труб или резиновый шланг.

После подачи реагентного раствора на забой и начала реа­гирования в скважину опускают колонну водоподъемных труб С ультразвуковым снарядом. После входа колонны со снарядом в водоприемную часть может быть проведено поинтервалъное циклическое задавливание реагентного раствора в изолируемые пакерами участки фильтра длиной по 0,75 м. Для задавлива — ния используют сжатый воздух от компрессора, который подают по опущенному внутрь колонны резиновому шлангу с форсункой.

После достижения скважинным снарядом нижнего участка фильтра начинают поинтервальную акустическую обработку с одновременной эрлифтной откачкой из интервалов, изолируе­мых пакером. Длина интервала, озвучиваемого при одном по­ложении снаряда, составляет 0,75 м. Продолжительность озву­чивания фильтра в каждом интервале колеблется от 10 до 20 мин в зависимости от наличия в откачиваемой воде остатков кольматанта и взвесей. При последовательном пере­мещении снаряда на вышележащий интервал озвучивание и откачку не прекращают (сбрасывается лишь давление воздуха в камерах пакера).

При выборе оптимальной технологии процесса важно учи­тывать степень отработки реагентного раствора в период по — интервального озвучивания фильтра, которое сопровождается одновременно выполняемой эрлифтной откачкой. Во избежание преждевременного удаления из ствола еще активного раствора или, напротив, озвучивания фильтра в реагентной среде, уже полностью потерявшей активность, целесообразно строить тех­нологию таким образом, чтобы ультразвуковая обработка вы­полнялась примерно на срединной фазе реагирования.

Реагентно-акустическая обработка опробована в производ­ственных условиях Соколовско-Сарбайского горно-обогатитель­ного комбината и на водозаборе Курска. В результате достиг­нуто 1,7—2,5-кратное увеличение удельных дебитов (до значе­ний, близких к первоначальной производительности скважин или превышающих их).

Комментарии запрещены.