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

Глава 5 ФИЛЬТРЫ

в процессе сооружения высокодебитных скважин после расширения и создания каверны заданного профиля и размеров забой оборудуют каркасом фильтра и гравийной обсыпкой. Считается, что существенно улучшить гидравлические свойства приемной части скважины можно формированием естественного фильтра в гравийной обсыпке или околоскважинной зоне пласта и установкой прогрессивных конструкций фильтров-каркасов.

5.1. ЕСТЕСТВЕННЫЕ ФИЛЬТРЫ

При откачке из околоскважинной зоны выносятся наиболее мелкие фракции песка, шлам и кольматирующие частицы. Фильтрационные параметры околоскважинной зоны при этом существенно улучшаются. Вынос частиц песка из прифильтровой зоны, по И.Ф. Володько, определяется скоростью фильтрации, которая вызывает суффозию частиц различной гидравлической крупности. По мере удаления от каркаса фильтра в направлении пласта скорость фильтрации уменьшается и соответственно уменьшается крупность выносимых песчаных частиц.

Известно, что на суффозию влияет не только скорость фильтрации, но и гранулометрический состав частиц водоносного пласта. При сооружении в скважине гравийного фильтра с коэффициентом межслойности k = 46 (отношение средних размеров гравия и песка) суффозии не наблюдается при любых режимах эксплуатации. Поэтому можно предположить, что суффозию в значительной степени определяет геометрический критерий и частицы песка или гравия задерживают в 6 и менее раз меньшие по размеру частицы независимо от скорости фильтрации.

Рассмотрим характер формирования естественного фильтра из неоднородного песка с учетом геометрического критерия суффозии. Частицы песка диаметром di будут задерживать более мелкие частицы, если выполняется неравенство

di < k dmin dKp.minj

где k - коэффициент межслойности; dmin - минимальный размер песка водоносного пласта; dKp,min - минимальный диаметр частиц, через которые происходит миграция частиц диаметром dj.

Частицы диаметром di не будут выноситься из скважины сквозь частицы больших размеров, если их размер меньше отношения максимального размера частиц песка к коэффициенту межслойности:

di > k dmах = dкp.max•

Частицы песка размером от dкp,min до dкp,max, с одной стороны,

не будут выноситься из скважины, а с другой стороны, предупреждают суффозию частиц, находящихся на большем расстоянии от каркаса фильтра. Если частицы размером от dкp,min до

dкp.max равномерно распределены в водоносном пласте, то можно сделать вывод, что они будут располагаться от каркаса фильтра в направлении стенок скважины и продуктивного пласта через определенное расстояние. Среднее расстояние между частицами размеров от dкp,min до dкp,max легко определить, если известно их

процентное содержание в песке.

Вынос частиц из скважины через отверстия фильтра-каркаса в процессе откачки будет наблюдаться, если размер близлежащих к каркасу фильтра частиц di меньше отверстий фильтра:

di < k"1 do, (5.1)

где d0 - отверстия фильтра.

Вторая частица песка будет мигрировать через первую, если ее диаметр

d2 < k"1 di. (5.2)

Некоторая частица песка di будет мигрировать через п частиц до частицы диаметром от dкp,min до dкp,max, если выполняются неравенства

di < k"1 d1; di < k"1 d2;

.......... (5.3)

di < k"1 d„-1; di < k"1 d„.

Кроме геометрического критерия на суффозию влияет скорость фильтрации, определяемая по формуле С.В. Избаш и

Л.И. Козловой. По мере удаления от каркаса фильтра уменьшаются скорость фильтрации и крупность частиц песка, подверженных миграции, снижается вероятность суффозии. В этой связи, с удалением от каркаса фильтра характер естественного распределения частиц песка в прифильтровой зоне менее подвержен изменению под воздействием откачки. На некотором расстоянии от каркаса фильтра естественный фильтр не образуется. По мере приближения к каркасу фильтра наиболее мелкие частицы начинают перемещаться. С некоторого расстояния от каркаса фильтра скорость фильтрации принимает значения, обеспечивающие суффозию более крупных частиц песка размером до dкр,max•

В процессе откачки в прифильтровой зоне не формируется естественный фильтр, в котором частицы укладываются в порядке убывания крупности от каркаса фильтра в направлении стенок скважины, как считалось ранее. Этому препятствуют средние фракции песка. В естественном фильтре можно выделить три характерные зоны. В первой зоне образуются цепочки из частиц близкой крупности, т.е. образуется система чередующихся гряд из нескольких частиц с постепенным увеличением или уменьшением размеров. Во второй зоне характер выделения цепочек из частиц приблизительно одинаковой крупности проявляется слабее. Это объясняется тем, что с удалением от фильтра-каркаса скорости потока снижаются и не все частицы участвуют в формировании естественного фильтра. В третьей - характерной зоне естественного фильтра, наиболее приближенной к пласту, изменения первоначального сложения частиц песка в прифильтровой зоне почти не наблюдается.

5.2. КАРКАСЫ ФИЛЬТРА

В качестве каркасов фильтра используют разные конструкции, которые подробно описаны в работах В.С. Алексеева и других авторов. В мировой практике производства фильтров наметилась четкая тенденция замены многообразных конструкций на каркасы с проволочной обмоткой. Это относится только к условиям, когда продуктивный пласт сложен песками различного фракционного состава. В относительно устойчивых породах, ва-лунно-галечных отложениях нет смысла обматывать перфорированные каркасы проволокой или другим материалом.

Проволочные фильтры, одну из первых конструкций которых разработал Ф.С. Бояринцев в 1952 г., претерпели существенные изменения. Прежде всего это касается перехода с круглого сечения проволоки на фигурное. В случае круглого сечения прово-