12. Конструкции забоя скважин с неустойчивыми коллекторами.

Коллектор считается устойчивым, если прочность породы на сжатие соответствует данному уравнению:

где – коэффициент Пуассона

– плотность горной породы

– забойное давление

Второе слагаемое представляет собой депрессию, при которой происходит добыча пластового флюида. По мере разработки месторождения пластовое давление всегда снижается. Для повышения добычи нефти часто используют увеличение депрессии, которое реализуется за счет уменьшения забойного давления.

Эти две процедуры всегда увеличивают правую часть уравнения, и в какой-то момент знак этого уравнения может поменяться. Это означает, что в процессе разработки месторождения устойчивость коллектора снижается и появляется проблема выноса песка и борьбы с пескопроявлением. Кроме того, значительная часть месторождений находится на небольшой глубине в слабосцементированных коллекторах и пескопроявления в них может начинаться уже в начале эксплуатации. Наиболее перспективным способом борьбы с указанным явлением считают использование скважинных фильтров.

Неустойчивым коллектором называют коллектор, который осыпается, обваливается и может выноситься песок.

Практически для всех гранулярных коллекторов их устойчивость со временем ухудшается за счет снижения пластового давления или увеличения депрессии на пласт. В результате из пласта увеличивается вынос песка. Для снижения выноса песка продуктивный пласт может оборудоваться различными фильтрами.

Простейшим фильтром является труба со специальными отверстиями или специальными фильтрующими элементами, опускаемых в призабойную зону. При необходимости этот фильтр может быть заменен. Широкое применение находят песчано-гравийные фильтры. Фильтр устанавливается путем обратной промывки в интервале продуктивного пласта, который предварительно расширяют. Это необходимо для уменьшения скорости потока на стенке скважины и уменьшения вероятности выноса крупных частиц. Кроме того, фильтр должен плотно прилегать к стенке скважины для того, чтобы механически частицы на его поверхности.

Недостатками гравийных фильтров является снижение их проницаемости за счет кольматации и сложность восстановления проницаемости.

Критериями выбора фильтра является гранулометрический состав коллектора, при этом учитывается однородность коллектора, его отсортированность и содержание пылевидных частиц или мелкодисперсных.

Рис 2 Конструкции забоев (а-д) скважин, предотвращающие вынос песка:

1,2 –забойный и гравийный фильтры; 3 –центратор; 4 – расширенная часть ствола скважины; 5 – проницаемый тампонажный состав; 6 –открытая поверхность искусственного фильтра.

13. Скважинные фильтры и принципы проектирования фильтров.

Наиболее перспективным методом борьбы с пескопроявлением на забое скважины при эксплуатации является использование скважинных фильтров, которые могут быть нескольких видов:

- специальные фильтры, как правило многослойные, в котором на основном каркасе размещается фильтрующий элемент, который закрывается защитным кожухом. Фильтрующий элемент может быть металлическим в виде многослойной проволоки, сетчатым (металлические или полимерные сетки) или песчаные. Указанные фильтры спускаются в скважину на НКТ. Их преимуществом является то, что при их засорении имеется возможность смены фильтра.

Широкое распространение получили гравийно-песчаные, устанавливаемые за предварительно перфорируемым хвостовиком методом обратной промывки. В качестве песка для создания фильтров используются частицы размером от 0,3 до 0,5 мм. Причем песок должен быть фракционированным и отмытым, не содержать глинистых частиц и имеющим круглую форму. Именно при этих условиях обеспечивается максимальная пористость этого фильтра.

При создании фильтров очень важно расширить ствол в скважине в фильтровой зоне, чтобы снизить скорость потока на этой границе, а также обеспечить максимальную прочность фильтровой набивки, чтобы она механически препятствовала отрыву частиц со стенок скважины. Существенным недостатком этих фильтров является их кольматация и низкая ремонтопригодность.

Фильтры с гравийно-песчаной набивкой также применяется и в горизонтальных стволах, однако для формирования фильтра требуются специальные технологии, позволяющие формировать его, начиная с забоя скважины.

Принцип выбора забойного фильтра зависит от гранулометрического состава горной породы, а именно: его однородности и содержания пылевидных или мелкодисперсных частиц.

Перспективным может быть формирование в призабойной зоне искусственного цементного фильтра, имеющего большую проницаемость. Для получения фильтра используется портландцемент, содержащие легкорастворимые кристаллические вещества, например, поваренную соль. Технология установки: скважина бурится до кровли продуктивного пласта, обсаживается и цементируется. Продуктивный пласт вскрывается долотом меньшего размера на оптимальной промывочной жидкости. Интервал продуктивного пласта обрабатывается расширителем, увеличивая диаметр скважины. Затем в интервал продуктивного пласта устанавливается цементный мост, который после затвердевания разбуривается и за счет циркуляции воды соль растворяется, образуя прочный высокопроницаемый фильтр. В случае загрязнения этого фильтра существует возможность проведения повторной операции после разбуривания этого фильтра.