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

учесть влияние вышеперечисленных параметров для всего многообразия горно-геологических условий и создать универсальные зависимости для прогнозирования суффозии не реально. Известные формулы применимы только для строго оговоренных условий и не позволяют охарактеризовать процесс миграции песка в околоскважинной зоне в целом.

Отсутствие до настоящего времени удовлетворительного описания суффозии для различных условий проведения работ, методики прогноза выноса песка из скважины при эксплуатации пласта обусловлено тем, что в качестве основного параметра, по которому прогнозировалась суффозия, принималась скорость фильтрации, являющаяся по своей сути подчиненным фактором. Некоторыми исследователями отмечается, что абсолютная скорость после установившегося режима, особенно для малых скоростей фильтрации, слабо влияет на вынос песка. К резкой интенсификации пескования приводит изменение скорости фильтрации как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения. Другими словами, вынос песка существенно возрастает при дестабилизации режима фильтрации, а с течением времени при установившемся режиме резко уменьшается (иногда до нуля). При установившемся режиме фильтрации вокруг пор пласта, обсыпки или отверстий фильтра формируется арочная структура, силы сцепления между частицами и перепада давления компенсируют друг друга при заданном режиме фильтрации. При изменении режима эксплуатации меняется расход через арочную структуру, перепад давления на арке, что приводит к ее переформированию. Переформирование арки происходит после ее полного обрушения и выноса обрушенной породы из скважины, что и приводит к интенсификации пескования. Новая арка формируется на расстоянии от отверстий пор грунта или фильтра, соответствующем измененному расходу через арку и перепаду давления при новом режиме.

Автором установлено, что основной фактор, определяющий суффозию, - режим фильтрации флюида в околоскважинной зоне. При ламинарном режиме возможно формирование устойчивых арочных структур и предотвращение пескования при установившейся фильтрации. В случае турбулентной фильтрации арочные структуры под воздействием пульсирующих скоростей и давлении на контуре разрушаются, что приводит к суффозии. Нарушение устойчивых структур можно наблюдать и в случае ламинарного режима при остановке или интенсификации откачки. В этом случае также наблюдается пульсация давления на контуре арочной структуры, возникает гидравлический удар и дестабилизация режима фильтрации. Последний учитывает 358

влияние на суффозию кольматационных процессов. При кольматации снижается активная пористость грунта, увеличиваются скорости фильтрации, возникает ранняя турбулизация потока, что приводит, как правило, к интенсификации суффозии.

Вынос песка при фильтрации и отсутствии удовлетворительного фильтра происходит в периодическом режиме, который в зависимости от условий проведения работ может либо интенсифицироваться, либо стабилизироваться и прекратиться. Стабилизация выноса песка происходит при формировании в околоскважинной зоне естественного фильтра. Естественный фильтр в процессе откачки образовывается редко, что связано с определенным фракционным составом песка продуктивного пласта, характеризующегося практически отсутствием средних фракций. Присутствие в песке средних фракций препятствует выносу мелких частиц через крупные, а следовательно и формированию естественного фильтра.

Обычно фракционный состав песков продуктивного пласта характеризуется плавным изменением размера частиц по кривой гранулометрического состава. В таких условиях процесс формирования естественного фильтра затрудняется и стабилизации пескования со временем не происходит. При невозможности стабилизации и прекращения выноса песка пескование приводит к необратимым явлениям, связанным со снижением эксплуатационных характеристик и прежде всего - снижением удельной производительности скважин. Снижение удельной производительности скважины происходит за счет замещения более проницаемых пород продуктивного пласта на менее проницаемые и в различных горно-геологических условиях протекает по-разному.

Продуктивный пласт слагается обычно неоднородными (по фильтрационным свойствам в вертикальном разрезе) породами с чередованием более и менее проницаемых пропластков. Основной приток в скважину при эксплуатации, а следовательно и максимальные скорости фильтрации наблюдаются в более проницаемых пропластках, что приводит к преобладающему выносу песка через эти интервалы. По мере эксплуатации объем вынесенной из наиболее продуктивных интервалов породы увеличивается и растет объем полостей, образованных в околоскважинной зоне.

С увеличением объема каверны ее устойчивость снижается и при некоторых критических значениях происходит обрушение стенок, сопровождающееся резким увеличением песка, поступающего в скважину и формирующего песчаную пробку (рис. 8.1). При обрушении каверны менее проницаемые пески из вышезалегающих интервалов, обогащенные глинистыми и другими

Рис. 8.1. Развитие суффозии в неоднородных но фильтрационным свойствам

песках:

а - освоение скважин; б - развитие суффозионных воронок и каверны; в - частичное перекрытие интервалов слабопроницаемыми породами; г - экранирование приемной части скважины; 1 - проницаемые породы; 2 - менее проницаемые породы; 3 - водоупор; 4 - скважина; 5 - каверна; 6 - песчаная пробка

кольматирующими частицами частично перекрывают проницаемый интервал.

В процессе последующей откачки в нижней части наиболее проницаемого интервала вновь формируется каверна, но уже на менее протяженном интервале притока. Сопротивления притоку в околоскважинной зоне за счет замещения части проницаемой породы на менее проницаемую увеличиваются, что приводит к усугублению неравномерности эпюры входных скоростей фильтрации и более резкому развитию каверны в горизонтальном направлении.

С уменьшением угла наклона поверхности воронки к горизонтали ее устойчивость снижается, что приводит к увеличению чувствительности свода к колебаниям давления в гидравлической системе и ускоренному разрушению при изменении режима откачки. Вторичное и последующее обрушение воронки происходит за меньший промежуток времени, чем первичное. Это связано с усугублением неравномерности притока в скважину и возникновением каверны критического размера с критическими скоростями фильтрации на поверхности при меньшем дебите. Итак, в процессе освоения скважины при постоянном дебите в неоднородных песках происходит периодическое ускоряющееся во времени разрушение сводов, образующихся при выносе песка