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

ненным слоем гравийных частиц. Промывочная жидкость в интервале фонтанирующего слоя поднимается только по открытым каналам и пустотам, а в зоне гравийных частиц восходящая фильтрация отсутствует. Часть гравийных частиц из открытых каналов выносится из фонтанирующего слоя.

Кипящий слой возникает при больших скоростях восходящего потока, чем фонтанирующий слой. Кипящий слой формируется обычно в интервале обсадной колонны и водоносного пласта, не подлежащего расширению и представляет собой сочетание большого числа пустот, окруженных разуплотненным гравийным материалом. В процессе формирования пустот часть гравийных частиц из кипящего слоя выносится.

Поршневой режим возникает при больших скоростях движения потока промывочной жидкости, недостаточных для выноса всего гравия из скважины. При таком режиме нарушается сплошность гравийного фильтра в вертикальной плоскости, образуются большие пустоты, захватывающие все поперечное сечение кольцевого пространства скважины. Поршневой режим возникает в наиболее суженных участках скважины.

Структура гравийного фильтра после гидровмыва колонны как в интервале кипящего и фонтанирующего слоев, поршневого режима не удовлетворяет требованиям, предъявляемым к компактности и равномерности укладки гравия вокруг каркаса из-за обилия открытых каналов и пустот. При эксплуатации фильтра в начальный момент пустоты и открытые каналы заполняются песком водоносного пласта и скважина пескует. В целях устранения пустот и открытых каналов и придания гравийному фильтру свойств, обеспечивающих его пригодность к эксплуатации, после гидровмыва и перед откачкой следует принудительно уплотнить гравий. Уплотнение можно осуществлять передачей на фильтр вибрационных нагрузок. Метод гидровмыва фильтровой колонны в предварительно доставленный на забой гравий используется преимущественно для оборудования геотехнологических скважин.

В практике часто применяют методы сооружения гравийных фильтров в скважине после установки фильтровой колонны. Эти фильтры имеют высокую водозахватную поверхность при относительно малых диаметрах бурения, а при рациональной технологии доставки гравия в интервал формирования обсыпки - и высокое качество, обеспечиваемое равномерной, компактной укладкой гравийных зерен вокруг каркаса, минимизацией попадания в фильтр инородных примесей.

В некоторых случаях при выборе технологии сооружения гравийного фильтра ориентируются на максимально возможную

простоту проведения технологических операций. С этим связано распространение способа засыпки гравия при отсутствии циркуляции в скважине. Гравий подается вручную в кольцевое пространство, вследствие чего в скважину попадает большое количество инородных примесей, значительно ухудшающих фильтрационные характеристики гравийного фильтра.

Гравийный материал, засыпаемый в скважину, часто не достигает зоны установки фильтра из-за пробкообразования. Поэтому в зоне фильтра образуются открытые каналы и пустоты, наличие которых способствует повышенному выносу песка из скважины в процессе эксплуатации. Кроме того, вследствие различной гидравлической крупности гравия частицы различных размеров и формы имеют различные скорости свободного осаждения, что при ручной подаче гравия в скважину приводит к сильному расслоению фильтра. Недостатки технологии засыпки гравия при отсутствии циркуляции свидетельствуют о нецелесообразности применения данного способа при сооружении гравийных фильтров в скважинах глубиной более 30 м.

В целях предупреждения попадания в зону фильтра некондиционных примесей была разработана технология засыпки гравия в восходящем потоке жидкости. Значительный вклад в разработку этой технологии в нашей стране внесли работы М.Г. Оноприенко. При определенных скоростях восходящего потока в кольцевом пространстве в зону фильтра осаждаются частицы расчетного размера, а частицы меньшего диаметра либо зависают, либо удаляются из скважины.

Как показала практика, при засыпке в восходящем потоке сложно обеспечить надежную доставку гравия в зону фильтра. Гравийные частицы зависают на направляющих фонарях, местах перехода на другой диаметр бурения, стенках скважины и фильтра, образовывая пробки, которые препятствуют равномерному осаждению частиц в кольцевом пространстве, что значительно усложняет дальнейшее проведение работ. Гравийные пробки не разрушаются в ламинарном восходящем потоке, возникающем при скоростях не более 0,15 м/с. Такие пробки образуют устойчивые структуры, ликвидация которых требует дополнительных затрат времени и средств.

Засыпка гравия в восходящем потоке - процесс длительный и при оборудовании фильтра в неустойчивых коллекторах увеличивается возможность обрушения стенок скважины, что приводит к перемешиванию частиц песка и гравия, а также резкому снижению проницаемости гравийного фильтра. Большие затраты времени на транспортировку гравия в зону фильтра вызывают сильное расслоение частиц в процессе засыпки, что приводит к

образованию слоистого гравийного фильтра, часть которого в процессе эксплуатации работает неэффективно.

Теоретические исследования, проведенные автором, показали, что предупредить пробкообразование и расслоение гравия в процессе закачки в восходящем потоке можно при использовании частиц, имеющих форму, близкую к сферичной (коэффициент сферичности более 0,76). Отсутствие хорошо окатанного однородного гравия на практике ограничивает использование технологии засыпки в восходящем потоке.

Закачка гравия в нисходящем потоке через кольцевое пространство позволяет уменьшить его расслоение за счет снижения времени транспортировки в зону фильтра по сравнению со способом засыпки в восходящем потоке. Однако при установке фильтра на 50 м и более, расслоение проявляется в значительной степени. Это связано со сложностью обеспечения высоких скоростей нисходящего потока в кольцевом пространстве (обычно 0,1-0,15 м/с) из-за отсутствия высокопроизводительного насосного оборудования.

Как показали опыты и теоретические исследования, частицы гравия неправильной формы стремятся двигаться в пристенной области, а в некоторых случаях прижимаются к стенкам скважины и эксплуатационной колонны, что способствует пробкообра-зованию. При ликвидации гравийных пробок необходимо обеспечить пульсирующую подачу жидкости в скважину, а это приводит к обрушению стенок скважины в процессе закачки. Кроме указанных недостатков, при закачке гравия в нисходящем потоке через кольцевое пространство с целью исключения попадания в зону фильтра инородных примесей следует обеспечить тщательную очистку стенок скважины перед закачкой.

Способ сооружения гравийных фильтров при транспортировке смеси через кольцевое пространство скважины от устья к забою в нисходящем потоке широко используется при оборудовании нефтяных и газовых скважин, склонных к пескованию. В отличие от гидрогеологических и водозаборных скважин, оборудуемых по данной технологии, в газовой и нефтяной отрасли гравийную смесь в кольцевое пространство скважины подают не вручную, а закачивают под давлением высокопроизводительным насосным оборудованием, как правило, несколькими спаренными цементировочными агрегатами. За счет большой подачи насосного оборудования обеспечиваются высокие скорости нисходящего потока гравийной смеси в кольцевом пространстве скважины, обусловливающие турбулентный режим движения и предупреждение пробкообразования.

Высокие скорости движения гравийной смеси приводят к