Боротьба з винесенням піску під час експлуагації свердловин

Важливим фактором для встановлення режиму роботи свердловин є наявність піску в продукції. У зв'язку з цим при виконанні досліджень на різних режимах роботи свердловин необхідно відбирати проби рідини для визначення % вмісту піску в продукції. Його різке зростання є сигналом до обмеження відбору.

Увага до цього питання в розділі «Розробка і експлуатація морських нафтогазових родовищ» зумовлюється тим, що на більшості морських нафтових і газових родовищ (Мексиканська затока, Каспійське море, Азовське і Чорне море) відмічаються ускладнення при експлуатації свердловин, які пов'язані з піскопроявленням.

Причинами надходження піску з пласта у свердловини є слабка зцементованість порід, що складають нафтогазопродуктивні пласти.

У випадку проходження такого пласта свердловиною в процесі її буріння відбувається порушення геостатичного стану пласта (порушується рівновага сил), що спричиняє відривання (розтріскування) частинок пласта і винесення їх у свердловину. Важливу роль у надходженні піску у свердловину відіграє швидкісний напір рідини, що фільтрується, через пористе середовище. Особливо значне надходження піску має місце, коли свердловина працює з пульсацією тиску (де­пресією). Імпульсивне напруження крихкої (слабозцементованої) породи посилює відривання частинок породи від основного масиву. Нерідко велике піскопроявлення є наслідком проявлення поверхневих ефектів. Наприклад, якщо нафтона-сичені піски є гідрофільними, то появі у свердловинах контурної (або іншої) води передує велике піскопроявлення. Підійшовши до привибійної зони свердловин, вода адсорбується на поверхні частинок піску, чим акумулює поверхневі сили, які сприяють розриву зв'язків між слабозцементованими частинками пласта.

Нерідко цементуючим: матеріалом пласта буває глиниста фація. У цьому випадку надходження в привибійну зону води спричиняє розбухання глин з великим надходженням у свердловину піщано-глинистої пульпи.

Вивчення причин надходження піску з пласта у свердловини повинно здійснюватися з самого початку розробки родовища, з першої свердловини, що дала нафту або газ.

Назва розділу «Боротьба з винесенням піску..» свідчить про те, що автори відстоюють позицію недопущення винесення піску із пласта на поверхню. Як бачимо, є необхідність сформулювати причини, що спонукали до підтвердження цієї концепції.

Цими причинами можуть бути:

Пісок, який надходить у свердловину часто не вино­ситься на поверхню, а утворює в інтервалі фільтра свердлови­ни піщані пробки, які істотно знижують дебіт свердловини. При пульсуючій роботі свердловини піщана пробка може не­реміщуватися по колоні у вигляді снаряда, перекриваючи НКТ. Це зумовлює припинення лодаЕ.ання рідини свердловиною, а нерідко і прихоплення НКТ пробкою.

Пісок, який надходить у свердловину, виявляє ерозійний вшив на перфораційні отвори, НКТ і наземне обладнання. Велике надходження піску нерідко є перешкодою для застосування насосних способів видобутку нафти (УІ1ІГН, ЕВН) оскільки спричиняє заклинювання насосів УШГН і швидкий знос робочих коліс ЕВН.

Усе це збільшує кількість ремонтів у свердловинах і іс­тотно знижує економічні показники видобутку нафти.

Найважливішим аргументом на користь недС'Пущення над­ходження піску з пласта у свердловину є те, що безконтрольне винесення піску призводить до утворгння в при вибійній зоні свердловини виробки (каверни) і створює умови для обвалу в інтервал оільтра вищезалягаючих порід. Конус обвалювання (див. рис. 6.20) характеризується гагами розмірами: радіус основи ко­нуса рівний ї висота конуса може сягати

Висловлені міркування про причину і наслідки порушення колон є результатом досліджень на нафтових родовищах Бузовні і Банка Дарвіна Азербайджанської республіки.

Високопродуктивний об'єкт у свиті ПК родовища Бузовні експлуатувався при високих відборах нафти в 100 і більше тонн на добу з надмірним винесенням піску на поверхню. Через п'ять років розробки було встановлено, що в усіх свердловинах є порушення колон і багато які з них повернено на розташовані вище об'єкти.

І хоч до моменту відкриття і освоєння морського нафтового родовища Банка Дарвіна негативний досвід розробки родовища Бузовні вже був вивчений, проте в початковій стадії розробки свити ПК цього родовища також виникали порушення колон і особливо у свердловинах, що експлуатувалися ерліфтом.

Для зменшення винесення піску і, тим самим, попередження руйнування колон було рекомендовано: обмежити відбір рідини зі свердловин; забезпечити плавний пуск ерліфтних свердловин використанням методу аеризації; провести розширення інтервалу перфорації шляхом об'єднання декількох об'єктів розробки в один; у свердловинах з великим піскопроявлен-ням рекомендовано проводити кріплення порід привибійної зони цементно-піщаною сумішшю; провести переведення робота свердловин з ерліфта на глибиннонасосний спосіб.

Реалізацією рекомендацій вдалося істотно зменшити надходження піску з пласта і продовжити період експлуатації свердловин без порушення колони.

Тепео потрібно більш докладно зупинитися на заходах і технологіях, які перешкоджають надходженню піску з пласта у свердлої ину.

Якщо на початку освоєння родовища під розробку вияв­лено піскопроявлення свердловин, то закінчення будівництва наступних свердловин повинно проводитися встановленням у свердлоеині в інтервалі об'єкта розробки гравійного фільтра або спеціального щілинного фільтра.

Підбір гравію і розмір щілин у фільтрі зумовлюється гранулометричним складом піску, з якого складається об'єкт розробки.

Відзначимо, що гравійні щілинні фільтри затримать пісок не: тому, що піщинки забивають щілини або поровий простір y гравійному фільтрі, a значною мірою за рахунок того, що безпосередньо у щілині, з точніше перед щілиною, утворюється арка із різнорозмірних зерен піску, яка і затримує надходження сипкого піску у свердловину. Аркові ефекти проявляються при перенесенні твердої фази потоком рідини через вузькі канали (щілини). Цікавим є те, що діаметр частинок, що складають арку, може бути меншим від розміру щілини у фільтрі або діаметра порових каналів у гравійному фільтрі.

У практиці експлуатації піскопроявних свердловин ра­зом зі встановленням фільтрів відпрацьовувалися технології закріплення пісків у привибійній зоні свердловин. Потрібно зазначити, що в цілому ряді випадків цей метод може вияви­тися єдино можливим, наприклад, якщо в інтервалі фільтра є зім'яття колони або сторонній предмет, витягування якого по­требує великих витрат.

Найпростішим методом закріплення піску в поивибійній зоні свердловин є нагнітання цементного розчину, складови­ми компонентами якого є цемент і вода у співвідношенні, рів­ному 0,5. Метод показав непогані результати у свердловинах, пласти яких мають високу проникність. Попадання цементу в пласт хоч і знижує проникність пласта, але це зниження може компенсуватися зміцненням пласта до руйнування і можливістю, у зв'язку з цим, створення вищої депресії.

У пластах, утримуючих глинисту фацію (глинистий мул), введення в привибійну зону цементного розчину, як правило, не дає бажаних результатів у кріпленні порід, оскільки суміш цементного розчину з глиною не утворює міцного цементного каменю.

Перевага перед нагнітанням чистого цементу може зада­ватися нагнітанню цементно-піщаної суміші, яка складається з цементу, піску і води. Суміш, яка запомповується, повинна містити цемент і пісок у масовому відношенні 1:2, у деяких випадках можливі співвідношення 1:2 або 1:1.

Для утворення цементно-піщаного розчину використо­вують тампонажний цемент і кварцовий, заздалегідь добре промитий від глинистих частинок пісок із зернами розміром 0,2-0,4 мм.

Технологія кріплення передбачає приготування суміші на поверхні, нагнітання її у свердловину і протискування в пласт, залишаючи у свердловині невеликий стакан в інтервалі фільтра, який після затвердіння суміші протягом 48 годин розбурюється.

І хоч показана технологія є найпростішою, але практика її реалізації виявила її низьку ефективність. Успішність опе­рацій складає менше 50%.

Вищою ефективністю характеризується: технологія кріплення порід цементно-піщаною сумішшю з домішкою до піску крихти панциря морської мушлі, яка заздалегідь подрібнюється до розміру 0,2-1,2мм. Об'єм мушлі може складати до 20% від об'єму піску. Технологія нагнітання суміші в привибійну зону мало відрізняється від попередньої. Принципова відмінність цієї технології від попередньої полягає в тому, що після розбурювання стакана в інтервалі фільтра у свердлови­ну (в привибійну зону) запс'мповують 12% соляну кислоту. Через 4-6 годин після нагнітання кислоти свердловину за тех­нологією плавного запуску освоюють на відбирання рідини.

На ряді родовищ зі слабозцементованими пісковиками, наприклад, на родовищах Краснодарського краю, розташова­них у Приазов'ї, випробовувалися технології кріплення порід привибійної зони з використанням розчинів епоксидних смол, розчинника і затверджувана.

При попаданні такого розчину в привибійну зону пласта відбувається реакція затвердіння, в результаті якої спочатку з розчину виділяється рідка смола, яка у вигляді плівки покри­ває породу, а за взаємодії з затверджу вачем твердне, скріпля­ючи піщинки в моноліт.

Такому процесові, певною мірою, заважає зв'язана вода, яка знаходиться в поровому просторі. Тому для усунення зв'я­заної води технологія передбачає перед нагнітанням суміші кріплення нагнітання спиртового розчину.

Успішніше здійснюються заходи з кріплення у свездло-винах. в яких ще не утворені каверни або тріщини, а товщина пластів не перевищує трьох метрів.

Лабораторними дослідженнями штучно створених зраз­ків фільтра на здатність їх затримувати: певні фракції піску за відсутності кольматації його каналів встановлено, що канали повинні мати щілинну конфігурацію. Крім того, міцнісні ха­рактеристики штучного фільтра повинні відповідати наванта­женням, очікуваним у іпривибійиій зоні свердловини.