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

регионов) предпочитают даже в перспективных условиях заменять бесфильтровые конструкции забоев на фильтры в сочетании с гравийной обсыпкой, чтобы обезопасить скважину от непредвиденного выхода из строя.

Бесфильтровые конструкции скважин характеризуются наилучшими эксплуатационными характеристиками, а их сооружение просто и доступно специалистам. Рекомендовать бесфильтровые конструкции забоев в рыхлых породах при наличии устойчивой кровли можно только в тщательно проверенных условиях после проведения разведочных и опытно-методических работ по оценке устойчивости кровли при различных режимах эксплуатации, размерах полости и т. д.

Высокие эксплуатационные параметры скважин без фильтров и простота технологических приемов по их сооружению стимулировали поиск возможных путей сооружения скважин без фильтров в слабосцементированных песках без устойчивой кровли. Впервые на гидродинамической модели С.В. Комиссаровым было установлено, что при откачке в песках вокруг дырчатых водоприемников определенной конфигурации формируются устойчивые полости. Фильтрационный лоток заполняли песком, а фильтр имитировали дырчатым патрубком с различной комбинацией отверстий. После откачки и выноса определенного объема песка фильтр и зафильтровое пространство заполнялось парафином. Полученные слепки свидетельствовали о том, что в песках могут формировать полости, по своей форме напоминающие гриб. Некоторые полости имели направленные под углом 35-70° к оси скважины фильтрационные каналы, имеющие существенную протяженность.

Ю.В. Архидьяконским проведено около тысячи опытов по формированию устойчивых полостей в песках без фильтров и устойчивой кровли. В процессе экспериментов установлено, что развитие фильтрационных каналов по направлению совпадает с поверхностью наибольших напряжений вокруг скважины от горного давления. Поэтому при откачке поверхность фильтрационного канала считается опасным сечением, в котором происходит разрушение связей между частицами, а движущийся лоток выносит их на поверхность.

При формировании грибообразных полостей было замечено, что слепки имеют ярко выраженную форму тел вращения. На основании этого был сделан вывод, что необходимое условие формирования бесфильтровых полостей в песках без устойчивой кровли - специальная конструкция водозахватного устройства, обеспечивающего движения потока в затрубном пространстве от кровли к подошве пласта. При таком направлении движения по-

тока (по аналогии со стоком в обычной ванне) происходит закручивание потока и в песке формируется грибообразная воронка.

Полученные на моделях и экспериментальных скважинах бесфильтровые полости свидетельствуют о возможности сооружения таких типов забоев. Однако дебиты полученных полостей соизмеримы с дебитами скважин с фильтрами, а чаще уступают им. В процессе проведения опытов наблюдались неоднократные обрушения полостей, предсказать которые заранее не удавалось. Это все свидетельствует о том, что, прежде чем рекомендовать данную конструкцию забоя к внедрению в практику, следует четко отработать технологию их сооружения с целью выяснения условий сооружения и эксплуатации каверны, при которых гарантирована устойчивость конструкции от обрушения.

Для обеспечения захвата воды снизу вверх Ю.В. Архидьяконским разработаны несколько типов водозахватных устройств. Наиболее простое заключается в спуске до интервала на 0,5-1 м выше подошвы продуктивного пласта обсадной колонны с открытым нижним торцом. В процессе работы такого устройства поток будет стремиться из любой точки пласта к подошве под заборным отверстием. Вблизи скважины поток стремится двигаться сверху вниз и по законам гидравлики будет закручиваться. В процессе формирования полости на начальном этапе из скважины будет выноситься песок. Далее, при наборе закручивающимся потоком определенной угловой скорости, выносящиеся из радиальных каналов частицы под действием центробежных сил будут смещаться и откладываться на откосах. По мере развития радиальных каналов объем вынесенных из них частиц увеличивается. Вынесенные из радиальных каналов частицы откладываются на боковой поверхности вращения полости и со временем происходит ее сужение.

Сужение поперечного сечения полости приводит к интенсификации закручивания потока, возрастанию центробежных сил и прекращению пескования скважины. Развитие радиальных каналов возможно только до тех пор, пока вынесенные частицы имеют возможность откладываться на склонах воронки. Если площадь поперечного сечения воронки уменьшается, т.е. откладывание частиц затрудняется, то в каналах образовываются пробки, при которых резко снижается расход, возрастает гидравлическое сопротивление и в системе скважина - пласт возникает гидравлический удар, приводящий к обрушению развившейся полости.

В процессе развития воронки важно вовремя предотвратить вынос песка из радиальных каналов, сформированных в верхней

части полости. Гидродинамическими методами (снижение дебита скважины в сравнении с дебитом строительной откачки) предотвратить вынос песка из неравномерных по форме и водообильно-сти каналов сложно, а тем более предохранить их от обрушения, в реальных условиях это невозможно. Поэтому автором предлагается технология заполнения сформированных радиальных каналов гравием (рис. 3.2).

Заполнить каналы гравием можно только при нагнетании гравийной смеси в скважину и полном поглощении фильтрата пластом. Сформировавшиеся радиальные каналы и наиболее водо-обильные участки каверны выполняют функцию своеобразных пластовых дрен. При нагнетании смеси в скважину радиальные каналы характеризуются максимальной приемистостью и поглощение фильтрата в них особенно интенсивно. Фильтрационный поток по радиальным каналам в глубь пласта приводит к компактному заполнению их пространства гравием. После этого каналы сохраняют высокую проницаемость, а также предохранены от обрушения при любых режимах эксплуатации.

Для нагнетания гравийной смеси в пласт рекомендуется использовать специальное смесительное и насосное оборудование. Рациональные концентрации смесей (в зависимости от типа жидкости носителя) изменяются от 10 до 35 %.

Для обеспечения захвата потока снизу вверх можно использовать не только донные водоприемники, но и трубы с боковыми отверстиями. Очень важно, чтобы эти отверстия располагались в близлежащих к подошве интервалах пласта.

В устойчивых породах проблема выноса песка как типовая не стоит и конструкция забоя должна обеспечить получение про-

Рис. 3.2. Схема заполнения каналов (1) бесфильтровой скважины гравием (2)