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

Фракция песка, мм	Диаметр частиц гравия, мм
	0,5-1,0
	при толщине обсыпки, мм
0,25-0,1 0,1-0,05 Песок естественного состава	0,01 0,02 0,15	Следы 0,015 0,14	Следы 0,013 0,04	0,22 1,0 0,32	0,15 0,4	0,01 0,29 0,15	2,0 3,7 2,7	1,5 2,8	1,5 2,3

Опыты показали, что гравий размером 0,5-1 мм полностью удерживает частицы 0,1-0,25 мм при толщине слоя засыпки 35 мм. С увеличением коэффициента межслойности вынос песка увеличивается, однако он может стабилизироваться за счет увеличения толщины фильтра. При коэффициентах межслойности 2-10 фильтр толщиной 15 мм пропускал примерно столько же песка, как и фильтр с коэффициентом межслойности 5-20 толщиной 50 мм. Частицы диаметром 2-3 мм почти не удерживали мелкого песка, в том числе и частиц 0,25 мм при исследуемой толщине обсыпки, ограниченной 50 мм.

Р. Сеусье исследовал на модели влияние толщины гравийного фильтра на объем вынесенного песка. В процессе эксперимента толщина гравийной обсыпки изменялась от 25 до 80 мм. При размере частиц гравия не более шестикратного диаметра частиц песка увеличение толщины гравийного фильтра не влияло на объем вынесенного песка. Если размер гравия превышал шестикратный размер песчаных частиц, то при увеличении толщины гравийного фильтра количество вынесенного песка снижалось.

Эти выводы подтверждаются опытами С.В. Комиссарова. Р. Эллис отмечает, что теоретически при правильном подборе размеров гравийной обсыпки предупреждение выноса песка из коллектора в скважину обеспечивает фильтр толщиной, соответствующей трем диаметрам гравийных частиц. Т. Ландресс рекомендует принимать минимальную толщину гравийной обсыпки, равную пяти диаметрам частиц гравия. Китайский инженер Ю. Чанг проводил эксперименты по определению минимально допустимой толщины гравийной обсыпки при различных режимах эксплуатации. Полученные данные свидетельствуют о том, что толщина гравийного фильтра в 3-5 диаметров частиц не обеспечивает задержание частиц песка при высоких скоростях фильтрации. При сооружении гравийных фильтров в высокоде-

Вынос (в кг) мелких песчаных частиц через слои гравия разной толщины на 1 м2 фильтра

битных водозаборных скважинах минимально допустимая толщина обсыпки должна быть 10 мм.

Действующими нормативными документами регламентируется механизм подбора гравия в соответствии с коэффициентом межслойности 8-12, что не обеспечивает предотвращение пескования при малой толщине обсыпки. С.К. Абрамов рекомендует минимально допустимую толщину обсыпки для указанных коэффициентов межслойности 50 мм. Н.Ф. Володько считает, что фильтр толщиной 30-35 мм устойчив к проникновению песка, но с учетом несоосности установки фильтровой колонны в скважине рекомендуемая толщина обсыпки составляет 45-50 мм. К аналогичному выводу пришел и В.М. Гаврилко.

Указанные рекомендации справедливы для однородных по мощности в отношении фракционного состава продуктивных пластов. В случае сложения пласта из чередующихся пропластков более и менее крупных частиц на некоторых интервалах фильтра коэффициент межслойности может значительно превышать рекомендуемые СНиП 8-12 и толщины обсыпки 30- 50 мм недостаточно для предотвращения пескования. М.Г. Оноприенко отмечает, что надежнее принимать толщину гравийной обсыпки 150-200 мм. Однако, в некоторых случаях создание фильтров такой мощности экономически нецелесообразно, а иногда и не позволяет избежать пескования.

Автором разработана методика дифференцированного подхода к выбору толщины обсыпки исходя из неоднородности пластового песка и коэффициентов межслойности (рис. 8.7). При коэффициентах межслойности менее 6-7 минимальная толщина обсыпки должна составлять 10 мм.

С увеличением межслойного коэффициента до 10-12 толщина обсыпки должна быть не менее 50-60 мм, а до 16-18 - 250-320 мм. При коэффициентах межслойности более 18 скважина, как правило, не застрахована от пескования при любой

Рис. 8.7. Зависимость рекомендуемой толщины гравийной обсыпки от коэффициента межслой-

ности

толщине фильтра и интервалы, сложенные наиболее тонкими частицами, в этом случае рекомендуется перекрывать глухой трубой. Рациональная конструкция скважины в интервале фильтра выбирается так. Определяют фракционный состав наиболее обильных по данным геофизических исследований и экспресс-опробования продуктивных интервалов. Средний диаметр частиц этих интервалов умножают на рекомендуемый коэффициент межслойности, равный 6, и получают необходимый средний диаметр гравийной смеси.

Исходя из необходимости предотвращения пескования в таких интервалах достаточная толщина обсыпки составляет 10 мм, а с учетом несоосности установки колонны - 15-20 мм. Диаметр вскрытия пласта должен на 30-40 мм превышать наружный диаметр фильтра-каркаса. При уменьшении среднего диаметра частиц с удалением от периферийных зон наиболее обильного интервала коэффициент межслойности растет и увеличивается рациональный диаметр скважины в интервале продуктивного пласта. При уменьшении среднего диаметра частиц (по сравнению с наиболее обильным интервалом) в два раза, что соответствует коэффициенту межслойности 12, рациональный диаметр скважины должен на 100-120 мм превышать диаметр фильтра-каркаса. В интервалах, сложенных частицами размером в 3 раза меньшим, чем размер частиц наиболее обильных интервалов, диаметр скважины должен превышать диаметр фильтра на 500- 640 мм. Рекомендуемые диаметры скважины в интервале продуктивного пласта, исходя из неоднородности фракционного состава пород, интерпретированы заштрихованной на рис. 8.8 областью в координатах относительного диаметра частиц продуктивного интервала (отношение среднего диаметра фракции интервала к среднему диаметру фракции наиболее обильных интервалов dmax) и диаметра пилот-скважины D0 в интервале наиболее обильных пропластков.

При средней фракции частиц пропластка менее 0,33 от диаметра частиц наиболее обильного интервала его целесообразно перекрыть глухой трубой или затампонировать с целью предотвращения пескования.

Г.П. Квашнин установил, что правильнее говорить не о толщине фильтра, а о его диаметре. Суффозии происходить не будет, если диаметр фильтра превышает диаметр зоны устойчивого равновесия. Диаметр зоны равновесия находят из уравнения равновесия частиц на стенке скважины и определяют по формуле