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

Если продуктивный интервал сложен неоднородными по фильтрационным и суффозионным свойствам породами, то создавать каверну с постоянным диаметром расширения нет смысла. В наиболее проницаемых участках интенсивность притока выше, чем в соседних, и турбулизация возникает на больших расстояниях от скважины. Кроме этого, кольматирующий материал в наиболее проницаемых интервалах проникает на большую глубину, чем способствует возникновению в них зон турбулизации повышенных размеров.

В наименее проницаемых интервалах силы сцепления между частицами выше и поэтому опасность суффозии в них минимальна. В проницаемых участках сцепление между частицами минимально и опасность возникновения суффозии на контакте слоев пластового песка и гравия высокая. Поэтому при сооружении забоя с постоянным диаметром ствола каверны в неоднородных породах отдельные интервалы по-разному подвержены суффозии. При такой конструкции забоя велика вероятность возникновения в наиболее проницаемых и слабосцементированных интервалах пескопроявлений.

В неоднородных продуктивных интервалах оправдана конструкция забоя с гравийным фильтром с изменяющимся диаметром по мощности пласта (см. рис. 3.1, з). В более проницаемых участках с меньшими силами сцепления между частицами пластовых пород диаметр каверны увеличивается, а в менее проницаемых и более сцементированных снижается. Такая конструкция забоя создает равновесную суффозионную обстановку на стенках каверны по ее длине и снижает гидравлические потери напора из-за исключения турбулизации потока в околоскважинной зоне.

Если мощность продуктивного интервала такова, что обеспечить относительно равномерный приток по длине фильтра невозможно, то использование конструкций, изображенных на рис. 3.1, ж, з, приведет к дополнительным гидравлическим сопротивлениям и снижению дебита из-за неравномерности скоростей притока в скважину. Для снижения гидравлического сопротивления притоку выравниванием входных скоростей следует использовать конструкцию забоя, показанную на рис. 3.1, и.

Диаметр каверны увеличивается от верхней и нижней границ продуктивного интервала. Замена низкопроницаемых пород пласта на высокопроницаемый гравий сопротивление нижней части забоя снижает в сравнении с верхней и поток перераспределяется из верхних в нижние интервалы околоскважинной зоны. Традиционная эпюра входных скоростей потока в скважину, описываемая законами гиперболических синусов или тангенсов

при определенных параметрах каверны, преображается в линейную зависимость при постоянной скорости притока по длине всего продуктивного интервала.

Автором предложено техническое решение по созданию каверны, форма которой обеспечивает постоянные входные скорости по мощности продуктивного интервала (см. рис. 3.1, и). Пласт вскрывают долотом диаметра, обеспечивающего требуемую толщину обсыпки с учетом предотвращения пескования. Расширителем специальной конструкции обеспечивают создание каверны с увеличивающимся диаметром от верхней к нижней границе продуктивного интервала.

Заданный профиль каверны определяют следующим образом. Исходя из уравнения движения жидкости в фильтровой части скважины, имеем

dy(z) -1 dv2(2) + e1Sdz, (3.22)

где dy(z) - потери напора в фильтровой части скважины на участке длиной dz; v(z) - скорость потока в фильтровой части скважины в точке с координатой z; X - коэффициент трения; Гс -радиус скважины; g - ускорение свободного падения; z - вертикальная координата.

Интегрируя уравнение (3.22) по z при предположении линейности эпюры скоростей в фильтре, получаем понижение напора между точками с координатами z и m

А J (z) -J df (z) - v(m)

v(m)2(m3 - z3), 0 < z < m. (3.23)

12grc m 2

Для выполнения условия линейности эпюры скоростей в фильтре необходимо, чтобы это понижение было скомпенсировано при движении жидкости в околоскважинной зоне

AJ(z) - Jli- - fl ln(z), (3.24)

где k4 - коэффициент фильтрации гравийной обсыпки; k1 - коэффициент фильтрации пласта; R(z), R(m) - радиус гравийного фильтра в точке с координатами соответственно z и m.

Из выражений (3.23) и (3.24) при v(m) = Q / лгс2 получим

R(z) = Roе

т 2 12rc т 2

к4- к1

(3.25)

Для примера рассмотрим параметры забоя, который необходимо создать в скважине, вскрывшей водоносный пласт и сложенный песками с коэффициентом фильтрации к1 = 20 м/сут. Фильтр скважины имеет проволочную конструкцию на каркасе 89-мм труб. При заданном дебите Q = 10 л/с расчетная толщина обсыпки, исходя из диаметра зоны турбулизации и предупреждения пескования, составила 50 мм. Интервал установки фильтра определен в пределах 55-70 м. Для засыпки использовали гравий с коэффициентом фильтрации к4 = 100 м/сут. Итак, расчетные значения параметров следующие:

ki = 2,3-10-4 м/с; к4 = 11,5-10-4 м/с;

0 = 0,096 м; Гс = 0,0415 м, Q = 1-10-2 м3/с;

т = 15 м, X = 0,03, g = 9,8 м/с2.

Искомый профиль каверны определили по формуле (3.25), где при заданных параметрах

6 = -2,5-10-4 z3 - 4,2-10-4 z2 + 1,8.

В результате расчетов получены характерные значения, приведенные ниже.

14 15 0,12 0,096

Итак, с целью обеспечения постоянных скоростей притока в скважину на контакте с гравийной обсыпкой диаметр каверны следует увеличить с 0,096 до 0,58 м соответственно у верхней и нижней границы продуктивного интервала. Внедрение новых конструкций забоев (см. рис. 3.1), позволило увеличить производительности скважин в среднем на 46-85 % за счет снижения гидравлического сопротивления при выравнивании скоростей притока.

Если производительность скважины обеспечена и основная проблема - предотвращение выноса песка, то целесообразно применять конструкцию, показанную на рис. 3.1, к. Неравномерность скоростей притока в скважину при такой конструкции воз-