Совершенствование технических средств и технологий гравийной прифильтровой зоны скважин

Для нормального функционирования оборудования, необходимо
всеми методами бороться с пескопроявлениями. Слабосцементированный
пласт с большим содержанием песка, частицы которого могут попадать на
забой скважины, разрушать пласты, вызывать пробки, обвалы в стволе.
Эти повреждения могут привести к полному отказу оборудования,
поэтому любые пескопроявления необходимо устранять.
Можно выделить два возможных направления решения проблемы:
технологические и механические.
Технологические методы основаны на изучении механических
свойств породы пласта в начальных условиях и их изменений при
нарушении равновесного состояния термогидродинамической системы. К
данным методам можно отнести регулирование создаваемой депрессии на
пласт в зависимости от напряжённого состояния пластов, ориентирование
перфорации скважин, метод холодной добычи высоковязкой нефти и
другие. Механические методы являются наиболее простыми и
доступными, поэтому получили наибольшее распространение. К ним
относится оборудование нефтяных скважин противопесочными фильтрами
различной конструкции. В данной работе рассмотрены гравийные
фильтры, обладающие существенными преимуществами перед фильтрами
других конструкций: стабильность работы, более высокие показатели
приемистости закачивающих и дебита откачивающих скважин.
Существует две основных группы гравийных фильтров –
создаваемые на поверхности и создаваемые на забое. Гравийные фильтры,
создаваемые на поверхности (кожуховые, корзинчатые, блочные)
относительно малопроизводительны, достаточно быстро кольматируются,
сложны и дороги при производстве и сложны при установке в скважине.
Кроме того, после спуска фильтра в скважину, необходимо производить
обсыпку второго слоя гравитационным способом, что увеличивает
временные затраты. Гравийные фильтры, создаваемые на забое при всех
достоинствах не всегда обеспечивают высокого качества гравийной
обсыпки. При этом для обеспечения необходимой толщины засыпки
требуется увеличение диаметра скважины и расширения фильтровой зоны
скважины. Все это приводит к увеличению временных и финансовых
затрат[1]. С целью сокращения затрат для оборудования фильтровой части
при сооружении скважин, возникла необходимость в создании и
разработке технических средств и технологий гравийной обсыпки
прифильтровой зоны продуктивных пластов.
Целью выполненной работы является совершенствование
технических средств и технологий гравийной прифильтровой зоны
скважин.
Исходя из поставленной цели, и в результате анализа состояния
проблемы, сформулированы следующие основные задачи исследования:
1.1. Задачи, решаемые при гравийной обсыпке прифильтровой зоны
технологических скважин.
1.2. Обзор технических и технологических решений для гравийной
обсыпки прифильтровой зоны скважин различного назначения.
1.3. Обзор технологий гравийной обсыпки, применяемых
производственными организациями, занимающихся бурением нефтяных и
газовых скважин.
2. Провести экспериментальные исследования в лабораторных
условиях.
3. Сформулировать выводы и рекомендации.
Методика решения поставленных задач основана на изучении и
обобщении теоретических знаний по рассматриваемой проблеме,
проведении опытно-лабораторных испытаний и поиске рациональной
конструкции гравийного фильтра.
1. Теоретическая часть
1.1 Актуальность проблемы
Разработка неустойчивых пластов практически всегда
сопровождается выносом песка. Это может привести к снижению темпа
отбора, повреждению оборудования на поверхности и в скважине и росту
эксплуатационных затрат. Учитывая большое количество исследований,
направленных на борьбу с выносом песка проблема пескопроявления
остается актуальной и требующей решения за счет использования новых
подходов в ее изучении.
С проблемой пескопроявления занимались такие видные
российские и зарубежные ученые, как: А.Н. Адонин, А.Д. Амиров,
В.А.Амиян, Г.А. Бабалян, Ф. Боземан, В.В. Гольдштейн, С.В. Избаш, В.С.
Истомина, К. Коберли, Р.И. Котяхов, С.М. Кулиев, М. Маскет, И.И.
Маслов, Л.С. Мелик-Асланов, А.Х. Мирзаджанзаде, Д.М. Минц, А.Н.
Патрашев, А.М. Пирвердян, Э.М. Рустамов, А.Б. Сулейманов, Н.Н.
Шаньгин, А.А. Шахназаров, Ю.М. Шехтман и другие. Одной из весьма
острых проблем эксплуатации газовых скважин, пласты которых
образованы песками и слабосцементированными породами, является
разрушение призабойной зоны пласта и поступление в скважины песка,
что ведет к образованию глинисто-песчаных пробок на забое и в насосно-
компрессорных трубах. Это приводит к снижению дебитов природного
газа, разрушению обсадных колонн и фильтров, износу
внутрискважинного и наземного оборудования, влечет значительные
экономические потери вследствие снижения производительности,
увеличения затрат на текущий и капитальный ремонт скважины, очистку
газа от механических примесей. [2]
Решение данной проблемы является актуальной задачей и требует
разработки комплексного метода и технологии крепления призабойной
зоны скважины с одновременным сохранением фильтрационно-емкостных
свойств коллектора.
На сегодняшний день существует ряд технологий для укрепления
призабойной зоны пласта и предотвращения выноса песка, которые
используются в зависимости от конструкции забоя скважин, времени
эксплуатации, геологических и температурных параметров. С этой целью
применяются химические, механические и комбинированные методы
крепления пород пласта в призабойной зоне скважин. Использование
механических методов является дорогостоящей операцией,
малоэффективно и не решает проблему разрушения пласта-коллектора. [1]
Применяемые химические методы предотвращения выноса песка в
скважины основаны на использовании полимерных композиций, смесей
цемента с различными наполнителями, эпоксидных, фурановых,
сланцевых, формальдегидных смол. Однако те из них, которые
показывают достаточно высокую эффективность укрепления призабойной
зоны пласта с образованием прочного тампонажного камня ухудшают при
этом фильтрационно-емкостные свойства коллектора. А те составы, при
закачке которых сохраняется высокая проницаемость пласта-коллектора,
не достаточно надежно фиксируют породу, имеют сложную технологию
приготовления, многокомпонентный состав и ограниченные
температурные интервалы применения. [1]
1.2 Методы борьбы с пескопроявлением
Изучение современной научной информации в области методов
борьбы с пескопроявлениями приводит к выводу, что в некоторых случаях
представления, использовавшиеся несколько десятилетий назад, являются
недостаточно неубедительными из-за отсутствия теоретического
сопровождения. В настоящее время проводится большое количество
исследований, целью которых является проблемы выноса песка.
В своей диссертационной работе Нескин В.А. выявил
необходимость предотвращения пробкообразования при испытании и
эксплуатации скважин, повышения их производительности, уменьшения
затрат на капитальный и текущий ремонт.
Можно выделить два возможных направления решения проблемы:
– установка фильтров различной конструкции (проволочные,
щелевые, гравийные др.);
– закрепление пород в призабойной зоне с использованием
различных способов и материалов (тампонажные составы, смолы,
химические растворы и т.д.).[3]
Следует отметить, что пескопроявление в некоторых случаях может
играть и положительную роль в случае эксплуатации маломощных
пластов, сложенных из малопроницаемых пород. Вынос песка и частичек
разрушенных пород из таких пластов приводит к увеличению
проницаемости призабойной зоны и, как следствие, к увеличению дебита
скважины.
С этой точки зрения методы эксплуатации скважин с
пескопроявлением подразделяют на две обширные группы:
– эксплуатация скважин с выносом песка на поверхность;
– эксплуатация скважин с предотвращением выноса песка из
пласта.
На рисунке 1 представлены основные методы эксплуатации
скважин с пескопроявляющими коллекторами.