Нагнетательные скважины

При полимерном и обычном завод­нении конструкции нагнетательных скважин аналогичны. В устьевую ар­матуру включается фонтанная зад­вижка, обратные клапаны на нагне­тательных линиях, предупреждающие обратное течение, и термозащитные кожухи для недопущения замерзания в холодных климатических условиях.

Пакеры защищают обсадные трубы от коррозии и предотвращают какие-либо потери закачиваемого флюида в вышележащий водоносный гори­зонт. В качестве эластомеров в среде химических реагентов, таких, как полимеры, щелочи и ПАВ, может применяться нитрильная резина. За­качка холодных флюидов приводит к сокращению длины колонны НКТ, а давление ниже пакера приводит к развитию направленного вверх уси­лия. Внутреннее давление и эффект радиального расширения труб вызы­вают укорачивание НКТ, что приво­дит к увеличению усилия, действую­щего в верхнем направлении. Паке­ры в нагнетательных скважинах дол­жны иметь шлипсы, препятствующие перемещению колонны НКТ вверх. Использование пакеров со шлипсами двухстороннего действия предот­вращает непреднамеренное снятие пакера, если в нагнетательной сква­жине разовьется разрежение.

Флюиды, содержащие полимеры, могут быть очень вязкими, поэтому потребуются колонны НКТ больше­го диаметра, чтобы компенсировать потери давления на трение. Колонна НКТ должна быть герметичной, что обычно достигается без применения резьбовых соединений улучшенного качества; однако установка эластомерных колец в резьбовых соедине­ниях для труб с наружной высадкой концов позволяет при невысоких до­полнительных затратах добиться из­быточной герметичности. От закачи­ваемых флюидов зависит выбор ма­териала, из которого изготовлены НКТ или хвостовики. Если в сква­жине присутствует жидкость с высо­ким содержанием СО₂, то может быть рассмотрена возможность примене­ния труб из экзотических материалов, но это вряд ли подходит для нагнета­тельных скважин в большинстве про­ектов химического заводнения. Вы­бор НКТ ограничивается обычными стальными трубами, трубами с внут­ренним покрытием и трубами из стекловолокна.

Незащищенные стальные трубы пригодны для многих нагнетательных скважин, если кислород может быть удален из системы и выполняются соответствующие программы защиты от коррозии. Ионы железа оказыва­ют на полиакриламид такой же эф­фект, как соленость или жесткость. Кислородпоглощающие реагенты, уменьшающие опасность деструкции полимера в результате коррозионных проявлений, но требующие некото­рого периода времени для своего проявления, стоят дорого и повышают нагрузку на оператора. Для обнару­жения коррозионных проявлений в подводящей линии близ устья сква­жины могут размещаться конт­рольные пластинки. Периодические проверки на присутствие кислорода на устье скважины помогают выявлять коррозионные проявления под воз­действием кислорода.

Внутренняя облицовка НКТ ис­пользуется для изоляции металла от электролитов, но ниппельные резь­бовые соединения обычно остаются без покрытия, поэтому следует ис­пользовать стойкие к коррозии спла­вы. Иногда применяются хвостовые трубы меньшего наружного диамет­ра с ниппелями, выбираемыми в за­висимости от толщины покрытия НКТ. Чаще всего для внутренней об­лицовки труб применяется пластик и цемент. Таким пластиковым матери­алом могут быть термопласты, подоб­ные поливинилхлориду (ПВХ), поли­этилену (ПЭ) и фторированному уг­леводороду, или термореактивные пластики, например фенолоальдегидные и эпоксидные смолы. Важно из­бежать пропусков в покрытии и ис­пользовать муфты с внутренней об­лицовкой или эластомерные уплотнительные кольца для защиты кон­цов НКТ, муфт и резьб. Вставные гильзы из ПВХ и ПЭ высокой плот­ности устанавливаются в отдельных трубах и подвергаются воздействию давления, чтобы произошло расши­рение гильз и установилась их связь с внутренней поверхностью труб.

Одним из недостатков пластиковой облицовки является отслаивание по­крытия. Неметаллический облицо­вочный материал имеет температур­ные ограничения, поэтому может быть непригодным для условий за­качки в скважину горячих флюидов. Если произойдет отслаивание плас­тиковой облицовки от труб, то зна­чительное количество нерастворимо­го материала может попасть в сква­жину. Цементные покрытия широко используются в нагнетательных сис­темах, поскольку они характеризуют­ся низкой стоимостью и их можно наносить на новые и старые НКТ. К недостаткам таких покрытий относят­ся уменьшение внутреннего диамет­ра труб и невозможность проводить кислотные обработки через колонны с внутренними покрытиями из це­мента. Следует избегать ударных на­грузок и не допускать изгиба обли­цованных цементом колонн НКТ.

Усиленные пластиком трубы из стекловолокна сравнительно мало подвержены неблагоприятному воз­действию соленых вод и нефтепро­мысловых химических реагентов; они часто используют в скважинах для сброса соленых вод или закачки хи­мических реагентов. Такие трубы, предназначенные для использования при повышенных давлениях, могут иметь резьбовые соединения завы­шенного диаметра и требовать пере­смотра принятой методики установ­ки в скважине. Обращение с ними должно быть особенно осторожным, и при их свинчивании необходимо строго придерживаться рекомендуе­мых компанией-изготовителем вра­щающих моментов.

Ограниченная приемистость (обыч­ная проблема в нагнетательных сква­жинах) может вызываться вязкими жидкостями, недостаточной плотно­стью перфорации или закупоркой перфорационных отверстий и загряз­нением пород на стенке скважины. Жидкости, содержащие полимер, могут быть довольно вязкими, и для компенсации потерь давления на тре­ние требуются колонны НКТ боль­шего диаметра. В перфорационных отверстиях, очевидно, проявляется эффект дросселирования. Приемис­тость может быть улучшена посред­ством повторных перфорационных операций. Тем не менее, главной причиной ограниченной приемисто­сти является закупорка порового про­странства пласта. Содержание в за­качиваемой жидкости твердых час­тиц, таких, как грязь, продукты кор­розии и негидратированные полиме­ры, будет приводить к закупорке про­дуктивного пласта. Чтобы предотвратить перенос твердых частиц в сква­жины, на устье скважин могут быть установлены небольшие фильтры. Обычно это фильтры патронного типа ограниченной пропускной спо­собности, они повышают эксплуата­ционные расходы и должны приме­няться только в качестве вторичных, предохранительных фильтров. До и после устьевых фильтров устанавли­ваются манометры, чтобы контроли­ровать степень закупорки патронных элементов фильтра.

Твердые частицы, которые до рас­пределительной системы не были уда­лены из потока, будут осаждаться в нагнетательных линиях. Если в сква­жинах, расположенных неподалеку от нагнетательных устройств, будет от­мечено снижение приемистости, а более отдаленные скважины продол­жат работу с прежней приемистостью, то это может свидетельствовать о скоплении твердых частиц в нагне­тательных линиях. Скважинные об­работки растворителем и кислотой часто проводятся для очистки от загрязнений открытых стенок скважи­ны, но при этом следует соблюдать особую осторожность, так как эле­менты из нитрильной резины и не­которые покрытия не устойчивы к воздействию кислот. После обработ­ки кислота как можно скорее должна быть удалена из скважины.