8.5.2. Осложнения при образовании песчаных пробок

Песок (частицы породы) выносится из пласта в ствол скважины в ре­зультате разрушения пород, обычно рыхлых, слабосцементированных, под воздействием фильтрационного напора при определенной скорости фильтрации или градиенте давления. Вынос песка из пласта приводит к нарушению устойчивости пород в призабойной зоне, к обвалу пород и, как следствие, к деформациям (смятиям) эксплуатационных колонн и не­редко к выходу из строя скважин. Песок, поступающий в скважину, осаж­даясь на забое, образует пробку, которая существенно снижает текущий дебит скважины. Удаление пробки с забоя требует трудоемких ремонтных работ и связано с неизбежными потерями добычи нефти. Песок, выноси­мый из пласта, приводит также к усиленному износу эксплуатационного оборудования.

Существующие методы борьбы с пробкообразованием можно разделить на три группы:

119. Предотвращение поступления песка в скважину;

120. Вынос песка из забоя на поверхность и приспособление оборудования к работе в пескопроявляющих скважинах;

121. Ликвидация песчаных пробок.

Методы предотвращения поступления песка в скважину

Избежать разрушения пород можно уменьшением дебита до определен­ного допускаемого уровня, при этом уменьшаются скорость фильтрации, де­прессии давления и, как следствие, напряжения в породе. Однако в условиях слабосцементированных пород эксплуатация скважин при таких режимах нередко оказывается экономически нерентабельной. Поэтому в основном применяют различные забойные фильтры или осуществляют крепление пород в призабойной зоне.

Вынос песка на поверхность и приспособление оборудования к работе в пескопроявляющих скважинах

Скорость потока жидкости в пределах от нижних до верхних отверстий интервала перфорации (фильтра) возрастает от нуля до максимального значения, соответствующего дебиту скважины. В ходе эксплуатации сква­жины часть поступающих из пласта частиц осаждается в стволе, высота пробки увеличивается, дебит скважины при этом уменьшается, условия для выноса ухудшаются.

Вынос частиц на поверхность отмечается при соблюдении неравенства:

где: со_Ж - скорость восходящего потока жидкости (газожидкостной смеси);

ю_СВ - скорость свободного осаждения песчинки (с расчетным диаметром, равным среднему диаметру наиболее крупной фракции, составляющей около 20% всего объема песка).

Для выполнения неравенства со_Ж / со_СВ > 2^2,5 задают высокие дебиты скважин, подбирают соответствующие диаметры труб.

Ликвидация песчаных пробок

Песчаные пробки периодически промывают жидкостью или чистят гидробуром.

В качестве промывочной жидкости применяют воду (обработанную ПАВ), аэрированную жидкость, пену, плотность которых соответствует пластовому давлению. Промывка основана на использовании энергии струи закачиваемой жидкости для разрушения песчаной пробки и выноса песчинок на поверхность. Возможны прямая, обратная, комбинированная и непрерывная промывки.

При прямой промывке жидкость закачивают в НКТ, вынос песка про­исходит по затрубному пространству. При обратной промывке создают поток в обратном направлении. Струя, выходящая из НКТ, лучше раз­мывает пробку. Для улучшения разрыхления пробки на НКТ навинчивают различные наконечники (кососрезанную трубу, насадку, фрезу и др.). Однако при прямой промывке скорость восходящего потока меньше, чем при обратной промывке. Поэтому при комбинированной промывке размыв осуществляют путем закачки в НКТ, а для выноса песка периодически переходят на обратную промывку. Промывочное устройство, которое устанавливают выше башмака НКТ, позволяет закачивать жидкость

в затрубное пространство, размывать через башмак НКТ и осуществлять подъем по НКТ. При промывке трубы подвешивают на вертлюге подъ­емника, а жидкость поступает по промывочному шлангу. Для обратной промывки устье скважины герметизируют промывочной головкой (саль­ником). При непрерывной прямой промывке применяют промывочную головку, которая позволяет наращивать трубы почти без прекращения прокачки жидкости. При этом скорость восходящего потока необходимо принимать из неравенства:

Использование струйного насоса позволяет проводить промывку без создания противодавления на пласт.

Для ликвидации песчаных пробок применяют различные конструк­ции фрез. Песок с забоя после фрезерования вымывается обратной промывкой.

Борьба с вредным влиянием песка на работу насоса

Песок при малейшей негерметичности НКТ быстро размывает каналы протекания жидкости в резьбовых соединениях, усиленно изнашивает вну­треннюю поверхность НКТ, особенно в наклонно-направленных скважинах. Даже при кратковременных остановках (до 10–20 мин) возможно закли­нивание насоса. Увеличение утечек жидкости приводит к уменьшению по­дачи насоса, скорости восходящего потока ниже приема, что способствует ускорению образования забойной пробки. А забойная пробка существенно ограничивает приток в скважину. Снижение дебита вследствие износа обо­рудования и образования песчаной пробки вынуждает к проведению пре­ждевременного ремонта для замены насоса и промывки пробки.

Можно выделить следующие три группы методов борьбы с песком.

1. Наиболее эффективный метод – предупреждение и регулирование по­ ступления песка из пласта в скважину. Первое может быть обеспечено либо установкой специальных фильтров на забое, либо креплением призабойной зоны, а второе – уменьшением отбора жидкости. При этом целесообразно обеспечить плавный запуск скважины с постепенным увеличением отбора с помощью частотного преобразователя.

122. Обеспечение выноса на поверхность значительной части песка, поступающего в скважину.

123. Благодаря применению песочных якорей и фильтров, устанавли­ваемых у приема насоса, осуществляется сепарация песка от жидкости. Работа песочных якорей основана на гравитационном принципе. В якорях прямого и обратного действия жидкость изменяет направление движе­ния на 180°, песок отделяется под действием силы тяжести и осажда­ется в песочном «кармане», при заполнении которого якорь извлекают на поверхность и очищают. Применение песочных якорей – не основной, а вспомогательный метод борьбы с песком, который целесообразен в сква­жинах с непродолжительным поступлением песка или же с небольшим общим его количеством.

Противопесочные фильтры, устанавливаемые у приема насоса, пре­дупреждают поступление в насос песчинок средних и крупных размеров.