Разработка технических средств разобщения затрубного пространства паронагнетательных скважин

• Автор: Литвинов, Андрей Витольдович
• Шифр специальности: 05.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 161 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИЗ ИССЛЕДОВАНИИ ПО ПРОБЛЕМАМ РАЗОБЩЕНИЯ ЗАТРУБНОГО ПРОСТРАНСТВА ПАРОНАГНЕТАТЕЛЬНЫХ СКВАЖИН
1.1. Преимущества тепловых методов повышения нефтеотдачи пластов
1.2. Обоснование необходимости сокращения потерь тепла при паротепловом воздействии на пласт
1.3. Состояние вопросов техники и технологии сокращения потерь тепла и предотвращения нарушений крепи в паронагнетательных скважинах
1.4. Анализ существующих конструкций термостойкого пакерного оборудования
1.5. Основные выводы и постановка задачи
2. РАБОТА УПЛОТНИТЕЛЬНОГО УЗЛА ПАКЕРА, ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАГРУЗОК И ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ, НЕОБХОДИМЫХ ДЛЯ РАЗОБЩЕНИЯ ЗАТРУБНОГО ПРОСТРАНСТВА
2.1. Особенности условий работы уплотнительного элемента пакера
2.2. Оптимальные параметры уплотнительного элемента пакера
2.2.1. Рациональная высота уплотнительного элемента
2.2.2. Зависимость между параметрами уплотнительного элемента и осевой нагрузкой
2.3. Упругое деформирование уплотнителя
2.4. Выводы к главе
3. РАЗРАБОТКА ТЕРМОСТОЙКОГО СКВАЖИННОГО ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ РАЗОБЩЕНИЯ ЗАТРУБНОГО ПРОСТРАНСТВА ПАРОНАГНЕТАТЕЛЬНЫХ СКВАЖИН
3.1. Термопластичные полимеры для уплотнителей термостойкого пакерного оборудования
3.2. Разработка уплотнительного узла термостойкого пакера
3.2.1. Предотвращение экструзии материала уплотнителя
3.2.2. Создание конструкции термостойкого пакера
3.3. Технические решения для создания термостойких
пакерных устройств
3.3.1. Уплотнительный элемент из металла с «памятью
формы»
3.3.2. Термостойкий гидравлический якорь
3.3.3. Термостойкое пакерное устройство с якорем механического действия
3.4. Применение термомстойкого пакерного оборудования в паронагнетательных скважинах
3.5. Выводы к главе
4. ПРОМЫСЛОВЫЕ ИСПЫТАНИЯ И ВНЕДРЕНИЕ РАЗРАБОТАННОЙ ТЕХНИКИ И ТЕХНОЛОГИИ
4.1. Применение термостойких пакеров на объектах паротеплового воздействия ПО «Грознефть»
4.2. Применение термостойких пакеров на объектах паротеплового
воздействия НПО Союзтермнефть и ПО «Актюбинскнефть»
4.3. Выводы к главе
ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Высокий уровень добычи нефти в стране может быть достигнут путем открытия и ввода в разработку новых, а также повышения степени извлечения нефти из пластов ранее эксплуатируемых залежей. Применение методов повышения нефтеотдачи пластов позволяет поддерживать добычу или замедлить темпы ее падения в старых нефтедобывающих районах страны, поднять эффективность использования запасов нефти в стране в целом.
Среди современных методов интенсификации добычи нефти из недр существенный практический интерес представляют тепловые методы воздействия на нефтяные пласты. В продуктивных пластах, содержащих вязкую нефть, даже незначительное повышение температуры способствует резкому улучшению процесса разработки и ее результатов. С повышением температуры в пласте и призабойной зоне эксплуатационных скважин значительно снижается вязкость нефти в пластовых условиях. Выпавшая из нефти твердая фаза переходит в состояние раствора, снижая влияние поверхностных сил, удерживающих нефть в поровых каналах. Дебит нефти повышается и увеличивается нефтеотдача пластов.
В течение последних лет осуществлено некоторое усовершенствование технических средств, технологии и организации работ при паротепловом воздействии на пласт. Несмотря на довольно широкий диапазон исследований и разработок, до сих пор недостаточно решены вопросы сокращения потерь тепла при доставке теплоносителя в нефтяной пласт и вопросы предотвращения нарушения крепи нагнетательной скважины при значительных температурных перепадах в ней. Существующее отечественное серийное оборудование, используемое в нагнетательных скважинах при закачке теплоносителей, не обеспечивает достаточно надежную тепловую изоляцию в скважине, предохраняющую тепловой поток от рассеивания в окружающие горные породы, а крепь нагнетательной скважины от разрушения.

В уравнении (2.5) нас интересуют действительные его корни — значения D, выраженные положительным конечным числом, по величине большим, чем d. Из уравнения (2.6) видно, что при любом значении D, удовлетворяющем вышеперечисленным требованиям, вторая производная положительна. Следовательно, первая производная (2.5), приравненная к нулю, соответствует минимуму, и минимальная поверхность уплотнительного элемента определяется условием:

S' = яВ =0, (2.7)
{D-d)~
или, после замены V в уравнении (2.7) его значением из уравнения (2.5) и соответствующих сокращений:
— = —(2.8) D D + d v
Таким образом, поверхность уплотнительного элемента минимальна при

— < 1. Если высота элемента будет меньше определяемой уравнением (2.8), то
при деформации у элемента будет «недостаток» поверхности, т.е. AS = S-S0 будет иметь отрицательный знак. Применяемые в промысловой практике
уплотнительные элементы механических пакеров имеют отношение —>1

деформации, когда это отношение уменьшается, они получают «избыточную» поверхность.
Наличие «избыточной» поверхности вызывает возникновение в материале уплотнительного элемента дополнительных внутренних напряжений. В результате уплотнительный элемент прн деформации приобретает бочкообразную форму, покрывается мелкими кольцевыми складками. Излишек поверхности способствует выдавливанию деформируемого материала уплотнительного элемента за торцевые опоры. Все это отрицательно сказывается на качестве пакеровки. Очевидно, при увеличении высоты уплотнительного элемента эти явления будут также