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

растает и увеличиваются общие гидравлические сопротивления, однако на контакте пластового песка с гравием создается постоянный перепад давления по мощности продуктивного интервала. На песчаную частицу, находящуюся на стенках каверны независимо от ее положения, действует постоянная сила гидродинамического давления. Конструкция забоя с уменьшающимся диаметром (от верхней к нижней границе продуктивного интервала) создает постоянную суффозионную устойчивость забоя по длине фильтра.

Для обеспечения равномерно устойчивого забоя к пескопро-явлениям профиль каверны должен совпадать с поверхностью постоянного давления в околоскважинной зоне. Расположение поверхности постоянного давления и профиля каверны можно определить теоретически и экспериментальными исследованиями.

На основе данных расходограммы можно определить поверхность постоянного давления. Перепад давления на фильтре можно найти из известной формулы истечения жидкости из затопленного отверстия

v -цТ, (3.26)

где ц n - гидравлический параметр; ц - коэффициент расхода, п - скважность.

Закон распределения скоростей притока подчиняется закону гиперболических косинусов

v - v0ch566, (3.27)

где v - скорость фильтрации на высоте l от нижнего продуктивного интервала; v0 - скорость фильтрации в нижнем сечении продуктивного интервала; D - диаметр каверны.

Приравнивая правые части уравнений (3.26) и (3.27), получаем закон распределения перепада давления по мощности продуктивного интервала

J(z) - 4fv01 сЬ2566ц. (3.28)

Для распределения скоростей по длине продуктивного интервала, подчиняющегося закону гиперболических синусов, уравнение распределения давления принимает следующий вид:

sh у l

цп sh у

J(z) 11 . (3.29)

Равенства (3.28) и (3.29) дают хорошую сходимость в реальных условиях.

Характер изменения давления с расстоянием от скважины определяется уравнением (1.25). При ламинарном режиме фильтрации флюида, который необходимо обеспечить в прифильтровой зоне, давление в пласте по мере удаления от скважины определяется только линейным первым членом выражения (1.25). Решая совместно равенства (3.28) и (1.25), получаем формулу кривой постоянного давления, которая будет соответствовать рекомендуемому профилю каверны

g(цп)2vpQ Г0 I ,„ „„.

Г = r0e . (3.30)

Для гиперкосинусоидального распределения скоростей притока

пкт ( shYl ] 0e

Г = r0e vpgQlnshY. (3.31)

Рассмотрим пример оборудования скважины забоем, диаметр которого увеличивается от нижней и верхней границе продуктивного интервала. Данные опытов показали гиперкосинусои-дальный закон распределения скоростей по длине фильтра с параметром Y = 1.

Для проведения расчетов в размерностях Q [л/с], 1 [м], к [м/сут], ДJ [м], т [м] рекомендуется использовать в равенстве (1.25) переводной коэффициент 2,73. Первый член уравнения (1.25) принимает вид

/ л-1 Q = 2,73к1 Д J Ig

2,73klДJ 2,73к1 ДJ

J- = 10 Q ; Г = Г0 • 10 Q ,

где г0 - радиус каверны у нижней границы продуктивного интервала, Г - радиус прифильтровой зоны, на котором наблюдается такое же давление на высоте l, как и у нижней границы.

Для начальных условий при мощности пласта т = 5 м, коэффициенте фильтрации пород к = 1 м/сут и дебите воды Q = 0,8 л/с получим выражение для определения профиля воронки.

Результаты расчетов по формуле приведены в табл. 3.3.

Для обеспечения постоянного перепада давления на частицах песка, на стенках каверны, контактирующих со слоем гравия и постоянной суффозионной устойчивости забоя по длине продуктивного интервала в рассмотренном примере на участке установки фильтра 0,85-1,45 м следует увеличить диаметр каверны с 89 до 140 мм. Создание заданного профиля каверны обеспечивается специальным инструментом при расчетных режимах обработки.

Известны конструкции забоев, которые предусматривают при опасности возникновения суффозии крепление пород в околоскважинной зоне специальными материалами (рис. 3.1, л). В продуктивный интервал закачивают специальные растворы, которые скрепляют пластовые частицы между собой, снижая вероятность их миграции в скважину при эксплуатации. Если пластовый песок не крепят при сооружении забоя данного типа, то проницаемость околоскважинной зоны резко снижается. В порах песка накапливается скрепляющий материал, снижается эффективная пористость, формируются тупиковые зоны, резко возрастают действительные скорости движения потока и гидравлические потери напора. Предложенная конструкция забоя хотя и позволяет предотвратить пескование, но требует неоправданно существенного снижения дебита. Поэтому данную конструкцию забоя рекомендуется применять в исключительных случаях, когда другие конструкции технически не осуществимы.

Более прогрессивна конструкция забоя, предусматривающая создание в неустойчивых породах специального тампонажного камня, который в продуктивных интервах имеет пористую проницаемую структуру. Технология крепления скважин и параметры тампонажных растворов предложены М.У. Шаусмановым. Известны и другие специальные проницаемые материалы. Созданный пористый камень экранирует песок продуктивного пласта от фильтра, чем предотвращает суффозию. Материал имеет