RU2013526C1 - Method for temporary isolation of a gas-bearing stratum - Google Patents
Method for temporary isolation of a gas-bearing stratum Download PDFInfo
- Publication number
- RU2013526C1 RU2013526C1 SU5032811A RU2013526C1 RU 2013526 C1 RU2013526 C1 RU 2013526C1 SU 5032811 A SU5032811 A SU 5032811A RU 2013526 C1 RU2013526 C1 RU 2013526C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- pressure
- temperature
- well
- formation
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к ремонтным работам, проводимым в газовых скважинах, и может быть использовано для временной закупорки продуктивного пласта при проведении различных технологических операций в процессе капитального или подземного ремонта газовых скважин. The invention relates to the oil and gas industry, in particular to repair work carried out in gas wells, and can be used for temporary blockage of the reservoir during various technological operations in the process of overhaul or underground repair of gas wells.
Известен способ временной изоляции высокопроницаемых зон в скважине путем закачки в пласт [1] . A known method of temporary isolation of highly permeable zones in the well by injection into the reservoir [1].
Недостатком способа является закупорка поровых каналов продуктивного пласта в результате химического взаимодействия нескольких компонентов, закачиваемых в пласт раздельно. При этом происходит неконтролируемое поглощение компонентов участками пласта с разной проницаемостью. Кроме того, способ требует проведения кислотной обработки после ремонтных работ с целью восстановления проницаемости пласта. The disadvantage of this method is the clogging of the pore channels of the reservoir as a result of the chemical interaction of several components injected into the reservoir separately. In this case, uncontrolled absorption of the components by the sections of the formation with different permeability occurs. In addition, the method requires acid treatment after repair work in order to restore the permeability of the formation.
Известен способ временной закупорки перфорационных каналов в скважине водорастворимой солью [2] . A known method of temporary blockage of perforation channels in the well with water-soluble salt [2].
Недостаток способа заключается в том, что после ремонта соль растворяют путем прокачки воды через перфорационные каналы, что ограничивает область его применения в продуктивных пластах, породы которых содержат глинистый материал. The disadvantage of this method is that after repair, the salt is dissolved by pumping water through perforation channels, which limits its scope in productive formations, the rocks of which contain clay material.
Известен способ изоляции газового пласта, включающий пуск скважины в работу на режиме гидратообразования и закачку перед этим порции воды в призабойную зону [3] . A known method of isolating a gas reservoir, which includes starting a well in hydrate formation mode and injecting before this a portion of water into the bottomhole zone [3].
Недостатком способа является возможность использования его для изоляции пластов с термодинамическими условиями, близкими к равновесным условиям гидратообразования, что характерно для газовых месторождений, расположенных в зонах многолетних мерзлых пород. Кроме того, способ предусматривает закачку в пласт воды, что отрицательно сказывается на проницаемости продуктивных пород, имеющих глинистый материал. The disadvantage of this method is the possibility of using it to isolate formations with thermodynamic conditions close to the equilibrium hydrate formation conditions, which is typical for gas fields located in permafrost zones. In addition, the method provides for injection of water into the formation, which negatively affects the permeability of productive rocks having clay material.
Ближайшим по технической сущности к предлагаемому является способ изоляции горных выработок от притока подземных вод [4] . Способ предусматривает нагнетание в водоносные породы газа - гидратообразователя под давлением, превышающим пластовое, а затем резкое повышение давления до величины выше фазового превращения водогазовой смеси в твердое вещество. The closest in technical essence to the proposed is a method of isolation of mine workings from the influx of groundwater [4]. The method involves injecting a hydrate former into a water-bearing rock at a pressure higher than the reservoir pressure, and then a sharp increase in pressure to a value higher than the phase transformation of the water-gas mixture into a solid.
Недостаток способа заключается в том, что резкое повышение давления газа технически трудно осуществимо из-за его сжимаемости. Кроме того, высокое давление может привести к гидравлическому разрыву пород горного пласта, т. е. величина избыточного давления в скважине ограничена величиной прочности горных пород. The disadvantage of this method is that a sharp increase in gas pressure is technically difficult due to its compressibility. In addition, high pressure can lead to hydraulic fracturing of rock formations, i.e., the amount of overpressure in the well is limited by the value of rock strength.
Целью изобретения является упрощение процесса и повышение его эффективности. The aim of the invention is to simplify the process and increase its efficiency.
Указанная цель достигается тем, что в способе временной изоляции газоносного пласта, включающем нагнетание в пласт газа под давлением, превышающим пластовое, перед нагнетанием скважину оборудуют забойным штуцером и нагнетание осуществляют при постоянном давлении с расходом, обеспечивающим снижение температуры на забое ниже температуры гидратообразования, до повышения устьевого давления, затем призабойную зону скважины заполняют пеной, а ствол скважины - жидкостью глушения. This goal is achieved by the fact that in the method of temporary isolation of the gas-bearing formation, which includes injecting gas into the reservoir at a pressure higher than the reservoir, the well is equipped with a downhole fitting before injection and injection is carried out at a constant pressure with a flow rate that reduces the temperature at the bottom below the hydration temperature until wellhead pressure, then the bottomhole zone of the well is filled with foam, and the wellbore is filled with killing fluid.
Расход газа определяют по формуле
Q = 0,785d, где Q - расход газа, м3/с;
d - диаметр штуцера, м;
μ - молекулярный вес газа;
СP - удельная теплоемкость газа при Р= = const, Дж/кг ˙град;
Δ Т - разность температур до и после дросселя, оС;
P1- давление закачиваемого газа, Па;
Р2 - пластовое давление, Па;
γ = , где Сv - удельная теплоемкость при v = сonst.The gas flow rate is determined by the formula
Q = 0.785d where Q is the gas flow, m 3 / s;
d is the diameter of the fitting, m;
μ is the molecular weight of the gas;
With P is the specific heat of the gas at P = const, J / kg ˙ deg;
Δ T is the temperature difference before and after the throttle, о С;
P 1 - pressure of the injected gas, Pa;
P 2 - reservoir pressure, Pa;
γ = where C v is the specific heat at v = const.
Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что предлагаемый способ отличается от известного тем, что для осуществления процесса снижают температуру на забое до температуры гидратообразования, для чего используют процесс дросселирования природного газа через забойный штуцер. Как только процесс гидратообразования будет закончен (образован временный блокирующий экран), что фиксируется возрастанием давления на устье скважины, подачу газа прекращают. A comparative analysis of the proposed solution with the prototype shows that the proposed method differs from the known one in that for the implementation of the process, the temperature at the bottom is reduced to the temperature of hydrate formation, for which the process of throttling natural gas through the bottom hole is used. As soon as the hydrate formation process is completed (a temporary blocking screen is formed), which is fixed by increasing pressure at the wellhead, the gas supply is stopped.
Анализ показал, что известно использование процесса дросселирования для низкотемпературной сепарации газа (Коротаев Ю. П. Эксплуатация газовых месторождений. М. : Недра, 1975, с. 320). Однако искусственного создания гидратов путем дросселирования природного газа по известным источникам не выявлено. Способ удовлетворяет критерию "существенные отличия". The analysis showed that it is known to use the throttling process for low-temperature gas separation (Yu. P. Korotaev. Exploitation of gas fields. M.: Nedra, 1975, p. 320). However, the artificial creation of hydrates by throttling natural gas according to known sources has not been identified. The method satisfies the criterion of "significant differences".
Сущность изобретения заключается в том, что при перетекании газа, находящегося под высоким давлением, в пространство с низким давлением через узкое отверстие, наблюдается резкое понижение температуры газа (эффект Джоуля-Томсона). Для осуществления способа башмак (нижняя часть) колонны насосно-компрессорных труб (НКТ) предварительно оборудуется забойным штуцером. При забойном дросселировании скорость истечения сжатого газа через башмак НКТ физически можно представить как истечение газа из баллона через малое отверстие или сопло. Считая течение установившимся и ламинарным и пренебрегая скорость газа в баллоне, скорость забойного дросселирования определяют из уравнения
v = , где СP - удельная теплоемкость газа при Р= = соnst, Дж/кг ˙ град;
μ - молекулярный вес газа;
Δ Т - разность температур до и после дросселя, оС;
Р1 - давление закачиваемого газа, Па;
Р2 - пластовое давление, Па;
γ = , где СV - удельная теплоемкость газа при V = const. Расход газа при дросселировании
Q = V˙S, где S - площадь сечения дросселя
S = = 0,785 d2, где d - диаметр дросселя.The essence of the invention lies in the fact that when the flow of gas under high pressure into the space with low pressure through a narrow hole, there is a sharp decrease in gas temperature (Joule-Thomson effect). To implement the method, the shoe (lower part) of the tubing string (tubing) is pre-equipped with a downhole fitting. With downhole throttling, the rate of outflow of compressed gas through the tubing shoe can physically be represented as the outflow of gas from a cylinder through a small hole or nozzle. Considering the flow to be steady and laminar and neglecting the gas velocity in the cylinder, the downhole throttle velocity is determined from the equation
v = where С P is the specific heat of the gas at Р = const, J / kg ˙ deg;
μ is the molecular weight of the gas;
Δ T is the temperature difference before and after the throttle, о С;
P 1 - pressure of the injected gas, Pa;
P 2 - reservoir pressure, Pa;
γ = where C V is the specific heat of gas at V = const. Throttle flow rate
Q = V˙S, where S is the throttle sectional area
S = = 0.785 d 2 , where d is the diameter of the throttle.
Уравнение для определения необходимого расхода газа (темп закачки), при котором наблюдается интегральный эффект Джоуля-Томсона, т. е. охлаждение забоя скважины, имеет вид
Q = 0,785d.The equation for determining the required gas flow rate (injection rate) at which the Joule-Thomson integral effect is observed, i.e., cooling the bottom of the well, has the form
Q = 0.785d .
При определенном расходе газа в призабойной зоне скважины образуются газовые гидраты, которые создают временный изоляционный слой. Как только давление на устье скважины начинает повышаться, закачку газа прекращают и на забой закачивают пену в объеме фильтровой зоны в качестве теплоизоляционного материала между гидратным экраном и задавочной жидкостью, которой заполняют скважину вслед за пеной. После проведения ремонтных работ скважину осваивают методом аэрации, разрушают гидратный экран известными способами (снижение давления, закачка метанола, повышение температуры газа) и передают в эксплуатацию. At a certain gas flow rate, gas hydrates are formed in the near-well zone of the well, which create a temporary insulating layer. As soon as the pressure at the wellhead begins to increase, gas injection is stopped and foam is injected into the bottom of the filter zone as a heat-insulating material between the hydration screen and the filling fluid, which fill the well after the foam. After repair work, the well is mastered by aeration, the hydration screen is destroyed by known methods (pressure reduction, methanol injection, gas temperature increase) and transferred to operation.
П р и м е р. Исходные данные для расчета. PRI me R. The initial data for the calculation.
Пластовое давления Р2 МПа 1,5
Устьевое давление Ру, МПа 1,7
Толщина продуктивного плас- та h, м 10
Температура закачиваемого газа Т1, оС 20
Пластовая температура Тпл, оС 50
Молекулярный вес газа μ 16
Удельная теплоемкость газа СP, Дж/кг ˙град 33,26 ˙103
Отношение уд. теплоемкос- тей γ 1,309
Давление закачиваемого газа Р1 5,0 МПа
Диаметр дросселя d, м 0,1
Диаметр эксплуатационной колон- ны D, м 0,14
Скважина оборудована забойным штуцером с диаметром 0,1 м.Formation pressure P 2 MPa 1.5
Wellhead pressure P y , MPa 1.7
The thickness of the productive area h, m 10
The temperature of the injected gas T 1 about 20
The reservoir temperature T pl , about With 50
Molecular Weight of Gas μ 16
Specific heat capacity of gas С P , J / kg ˙ city 33.26 ˙10 3
The ratio of beats specific heat γ 1,309
Injected gas pressure P 1 5.0 MPa
Throttle diameter d, m 0.1
Diameter of production casing D, m 0.14
The well is equipped with a downhole fitting with a diameter of 0.1 m.
1. Для пластовых условий определяют температуру гидратообразования, для чего пользуются графиком равновесных условий (Макогон Ю. Ф. Газовые гидраты, предупреждение их образования и использование. М. : Недра, 1985, с. 19). 1. For reservoir conditions, the temperature of hydrate formation is determined, for which they use the schedule of equilibrium conditions (Makogon Yu. F. Gas hydrates, prevention of their formation and use. M.: Nedra, 1985, p. 19).
Для условий скважины температура гидратообразования Тг.о. = 7оС. Экспериментально установлено, что максимальная скорость образования гидратов наблюдается при переохлаждении порядка 7оС. Таким образом, температура после дросселя должна быть около 0оС, т. е. Δ Т = 20оС.For well conditions, hydrate formation temperature T g.o. = 7 ° C. It was established experimentally that the maximum rate of hydrate formation is observed when supercooling about 7 ° C. Thus, the temperature after the reactor should be about 0 o C, t. E. Δ T = 20 ° C
Расход газа определяют по формуле
Q = 0,785d,
Q = 0,785·0,01 =
= 0,785·0,01 = 0,785·0,1 =
= 0,785·0,01·144,2 = 11,32 м3/c.The gas flow rate is determined by the formula
Q = 0.785d ,
Q = 0.785 · 0.01 =
= 0.785 = 0.785 · 0.1 =
= 0.785 · 0.01 · 144.2 = 11.32 m 3 / s.
Закачивают газ с расходом 11,32 м3/с до тех пор, пока давление на устье не станет равным Ру = 1,8 МПа. Закачку газа прекращают и в призабойную зону подают пену в количестве Qп = 0,785D2˙h
Qп = 0,785 ˙ 0,142 ˙ 10 = 0,154 м3. Затем ствол скважины заполняют жидкостью глушения и приступают к проведению ремонтных работ.Gas is pumped at a rate of 11.32 m 3 / s until the pressure at the mouth becomes equal to P y = 1.8 MPa. The gas injection is stopped and foam is supplied to the bottomhole zone in the amount of Q p = 0.785D 2 ˙h
Q p = 0.785 ˙ 0.142 ˙ 10 = 0.154 m 3 . Then the wellbore is filled with jamming fluid and proceed with repair work.
Предлагаемый способ позволяет осуществлять подготовку скважины к ремонтным работам на природном газе при закачке его в скважину, в то время как по прототипу необходима закачка специального газа - гидратообразователя. Кроме того, реализация способа-прототипа требует герметизации устья скважины после увеличения давления, что осуществимо для скальных пород. Предлагаемый способ не требует разработки специального оборудования. The proposed method allows to prepare the well for repair work on natural gas when it is injected into the well, while the prototype requires the injection of a special gas - hydrate former. In addition, the implementation of the prototype method requires sealing the wellhead after increasing pressure, which is feasible for rock formations. The proposed method does not require the development of special equipment.
Claims (2)
C sub p cdot DELTA ≈T left [ { 1 - left ( { P sub 2 over P sub 1 }
right ) sup down 200 { { gamma -1 } over gamma } } ≈≈ back 300 right
] } ≈ back 250 down 50 right ) sup down 90 { 1/2} back 80 , } >
где Q - расход газа, м3/с;
d - диаметр штуцера, м;
μ - молекулярная масса газа;
Cp - удельная теплоемкость газа при P = const, Дж/кг · град;
Δ T - разность температур до и после штуцера, oС;
P1 - давление закачиваемого газа, Па;
P2 - пластовое давление, Па;
γ= Cp / Cv ,
где Cv - удельная теплоемкость при V = const.2. The method according to p. 1, characterized in that the gas flow rate is determined by the formula
C sub p cdot DELTA ≈T left [{1 - left ({P sub 2 over P sub 1}
right) sup down 200 {{gamma -1} over gamma}} ≈≈ back 300 right
]} ≈ back 250 down 50 right) sup down 90 {1/2} back 80,}>
where Q is the gas flow, m 3 / s;
d is the diameter of the fitting, m;
μ is the molecular weight of the gas;
C p - specific heat of gas at P = const, J / kg · deg;
Δ T is the temperature difference before and after the nozzle, o C;
P 1 - pressure of the injected gas, Pa;
P 2 - reservoir pressure, Pa;
γ = C p / C v ,
where C v is the specific heat at V = const.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5032811 RU2013526C1 (en) | 1991-07-19 | 1991-07-19 | Method for temporary isolation of a gas-bearing stratum |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5032811 RU2013526C1 (en) | 1991-07-19 | 1991-07-19 | Method for temporary isolation of a gas-bearing stratum |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013526C1 true RU2013526C1 (en) | 1994-05-30 |
Family
ID=21599590
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5032811 RU2013526C1 (en) | 1991-07-19 | 1991-07-19 | Method for temporary isolation of a gas-bearing stratum |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2013526C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2538011C1 (en) * | 2013-07-23 | 2015-01-10 | Сергей Владимирович Кайгородов | Development method of oil-water deposit with low formation temperature |
RU2537721C1 (en) * | 2013-07-22 | 2015-01-10 | Сергей Владимирович Кайгородов | Method for development of oil deposits with gas cap and low formation temperature |
RU2601707C1 (en) * | 2015-10-06 | 2016-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский индустриальный университет" (ТИУ) | Method of development of oil and gas condensate deposit |
-
1991
- 1991-07-19 RU SU5032811 patent/RU2013526C1/en active
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2537721C1 (en) * | 2013-07-22 | 2015-01-10 | Сергей Владимирович Кайгородов | Method for development of oil deposits with gas cap and low formation temperature |
RU2538011C1 (en) * | 2013-07-23 | 2015-01-10 | Сергей Владимирович Кайгородов | Development method of oil-water deposit with low formation temperature |
RU2601707C1 (en) * | 2015-10-06 | 2016-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский индустриальный университет" (ТИУ) | Method of development of oil and gas condensate deposit |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Crawford et al. | Carbon dioxide-a multipurpose additive for effective well stimulation | |
US10655441B2 (en) | Stimulation of light tight shale oil formations | |
US3822747A (en) | Method of fracturing and repressuring subsurface geological formations employing liquified gas | |
US4274487A (en) | Indirect thermal stimulation of production wells | |
US5339902A (en) | Well cementing using permeable cement | |
US3368627A (en) | Method of well treatment employing volatile fluid composition | |
US4224989A (en) | Method of dynamically killing a well blowout | |
US4232741A (en) | Temporarily plugging a subterranean reservoir with a self-foaming aqueous solution | |
US5178218A (en) | Method of sand consolidation with resin | |
US4848468A (en) | Enhanced hydraulic fracturing of a shallow subsurface formation | |
US5027896A (en) | Method for in-situ recovery of energy raw material by the introduction of a water/oxygen slurry | |
US7328743B2 (en) | Toe-to-heel waterflooding with progressive blockage of the toe region | |
US20080035345A1 (en) | Method and apparatus for stimulating production from oil and gas wells by freeze-thaw cycling | |
US3303883A (en) | Thermal notching technique | |
US7712532B2 (en) | Energized fluids and pressure manipulation for subsurface applications | |
RU2632791C1 (en) | Method for stimulation of wells by injecting gas compositions | |
US3645336A (en) | Method for plugging highly permeable zones | |
US3707189A (en) | Flood-aided hot fluid soak method for producing hydrocarbons | |
US3295601A (en) | Transition zone formation in oil production | |
US3118499A (en) | Secondary recovery procedure | |
RU2013526C1 (en) | Method for temporary isolation of a gas-bearing stratum | |
WO2014122495A1 (en) | System and method to initiate permeability in bore holes without perforating tools | |
CA1202882A (en) | Method of removing gas from an underground seam | |
US20180371887A1 (en) | Plasma-pulsed hydraulic fracture with carbonaceous slurry | |
US3326289A (en) | Process for treating formations with sulfur dioxide solutions |