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

Рис. 1.12. Зависимость проницаемости обсыпки от времени при разных коэффициентах межслойности:

1 - 6,7; 2, 3, 4 - 9,4

Рис. 1.13. Зависимость отношения проницаемости обсыпки к4 к проницаемости пласта к1 от коэффициента межслойности для коэффициентов неоднородности:

1 - 2; 2 - 5

фики на рис. 1.13 были построены без учета кольматационных явлений в околоскважинной зоне. В сравнении с проницаемостью закольматированной зоны проницаемость обсыпки может возрастать до еще больших значений. В начальный период откачки кольматант из околоскважинной зоны выносится в гравийную обсыпку. В порах обсыпки кольматант не задерживается из-за высоких коэффициентов межслойности гравия и кольма-танта.

Внутрь пластового песка могут проникать кольматирующие частицы в 6 и более раз меньшие среднего размера частиц песка. Поэтому в сравнении с гравийной обсыпкой коэффициент межслойности шлама и гравия будет более 30. При таких высоких коэффициентах межслойности шлам и кольматанты свободно выносятся сквозь гравийную обсыпку, практически не снижая ее проницаемость (см. рис. 1.12). Затруднительной становится рас-кольматация в том случае, если на определенном интервале размер песка практически соответствует размеру гравийной засыпки. В реальных условиях такая ситуация может сложиться при обрушении стенок скважины в процессе ее оборудования, а также при определенной технологии гравийной засыпки.

При преимущественной кольматации глинистыми частицами эффективной раскольматации осуществить не удается из-за переменного коэффициента межслойности, обусловленного набуханием глинистого шлама, его защемлением в порах и экранирова-

нием продуктивного пласта от обсыпки. Защемленный глинистый шлам препятствует также выносу мелких фракций песка и шлама из околоскважинной зоны. Таким образом, наиболее опасно снижение проницаемости обсыпки за счет проникновения в нее пластового песка.

Теоретически и экспериментально установлено, что обсыпка толщиной в 3-8 диаметров частиц гравия способна предупредить пескование. В реальных условиях обеспечить постоянную толщину обсыпки сложно. Поэтому обычно на практике рекомендуют принимать толщину гравийной обсыпки в пределах 50200 мм.

Если увеличивать толщину обсыпки (для предупреждения выноса песка из скважины) более 50 мм нет смысла, то с учетом возможности повышения дебита толщину гравийной обсыпки целесообразно увеличивать до существенно больших значений. Замена в околоскважинной зоне песка продуктивного пласта, а особенно закольматированной зоны, на более проницаемый гравий позволяет снизить гидравлическое сопротивление фильтрационному потоку и повысить удельный дебит скважины.

На потери напора в гравийной обсыпке оказывает влияние окатанность частиц. С увеличением окатанности гравия падение напора в гравийном фильтре уменьшается (табл. 1.6).

Можно сделать вывод, что за счет использования окатанного гравия можно снизить потери напора в обсыпке в 2-4 раза.

В сравнении с естественными фильтрационными характеристиками песка продуктивного пласта проницаемость околоскважинной зоны можно увеличить в 30-50 раз. Если учитывать наиболее опасный вид кольматации естественным глинистым раствором, то в сравнении с закольматированной зоной за счет создания гравийной обсыпки при правильной методике подбора гравия и намыва фильтра проницаемость околоскважинной зоны может быть увеличена на несколько порядков.

Снизить сопротивление гравийного фильтра можно внедрением многослойных конструкций. При создании фильтров из нескольких слоев перепад давления на обсыпке можно опреде-

Таблица 1.6

Потери напора (в КПа) в гравийном фильтре

лить из выражения, полученного из модели фильтрации с цилиндрическим характером изменения проницаемости

J4

ln(r„ / r„-1) + + ln(r2/ r1)

2л m

+ ... +-

V r2

(1.40)

где r„, r„-1, r1 - радиус гравийной обсыпки соответственно п, п - 1 и 1 слоя; к4п, k42, k41 - проницаемость соответственно n, 2 и 1 слоя гравийного фильтра. Фракция каждого удаляющегося от стенок скважины слоя гравийного фильтра увеличивается в соответствии с выбранными коэффициентами межслойности, которые рекомендуется принимать несколько меньшими, чем для однослойного фильтра. Поэтому проницаемость каждого слоя гравийной обсыпки при приближении к каркасу фильтра увеличивается, что позволяет снизить общее сопротивление фильтрационному потоку и соответственно повысить дебит скважины.

Автором была предложена технология намыва гравийного фильтра, при которой частицы гравия в процессе намыва автоматически укладываются в поперечном сечении обсыпки с уменьшением размера от каркаса фильтра к стенкам скважины. Анализ уравнения (1.40) при предположении, что число слоев увеличивается до бесконечности, позволяет установить следующее: только для ламинарной составляющей потери напора гидравлическое сопротивление притоку при плавном уменьшении размера частиц от каркаса фильтра к стенкам скважины падают на 4-5 %. С учетом турбулентной составляющей, пропорциональной квадрату расхода, потери напора в обсыпке за счет внедрения новой технологии могут быть существенно уменьшены.

При выводе уравнений (1.39) и (1.40) традиционно предполагается, что скорость фильтрации по мощности продуктивного интервала остается постоянной величиной. В реальных условиях скорости фильтрации возрастают от нижних интервалов к верхним по закону гиперболических синусов или тангенсов. Увеличение скоростей от нижнего к верхнему интервалу подтверждается многочисленными данными расходограмм и поинтервального опробования.

Определим потери напора в гравийной обсыпке с учетом изменяющейся по высоте продуктивного интервала скорости фильтрации. Э.А. Грикевич отмечает, что характер распределения