Ограничение поступления песка в скважину

 

При эксплуатации пластов, сложенных слабосцементированными песчаниками, возможны пескопроявления и, как следствие, вынос большого количества песка из ПЗП, обрушение кровли и пласта, деформация колонны, пробкообразование и др. Для борьбы с осложнениями принимают меры по ограничению поступления песка в скважину – применяют гравийные фильтры, крепление ПЗП и др.

Одним из эффективных способов борьбы с пескопроявлениями является оборудование продуктивных интервалов скважины гравийным фильтром. Размер зерен гравия должен быть таким, чтобы через фильтр не выносились частицы, составляющие скелет породы, т.е. фильтр должен задерживать 70 – 80 % (по массе) крупных частиц и пропускать через себя 20 – 30 % мелких. При этом условии будет сохранена устойчивость скелета пласта.

Для выноса мелких частиц необходимо одновременное соблюдение двух условий:

- размеры пор, образованных крупными зернами песка (гравия) должны быть больше мелких частиц, выносимым фильтрационным потоком. Соотношения между размерами крупных и мелких частиц породы, при котором возможен вынос мелких частиц, называется структурным критерием;

- скорость фильтрационного потока должна быть достаточной, чтобы не только сдвинуть с места мелкие частицы, но придать им на весьма малом участке пути скорость движения, равную средней скорости потока. Скорость потока, удовлетворяющую этим условиям, называется критической скоростью выноса (механическим критерием выноса).

Задача: Определить размер частиц песка, которые могут быть вынесены из пласта без нарушения устойчивости его скелета, и критическую скорость выноса.

Исходные данные:

- внутренний диаметр скважины D_в=150 мм;

- КП пласта, m=0, 32 (пористость);

- К_ф = 0, 0045 см/с (скорость фильтрации);

- кинематическая вязкость нефти n_н=0, 24 см²/с (площадная скорость);

- плотность нефти r_н=0, 9 г/см³.

Фракционный состав песка:

- d > 0, 25 мм                – 35 %;

- d > 0, 25 – 0, 10 мм    – 38 %;

- d > 0, 10 – 0, 01 мм    – 23 %;

- d < 0, 01 мм                – 4 %/.

Решение: Размер частиц песка, которые могут быть вынесены из пласта без нарушения целостности скелета:

,

где D _о – диаметр шарообразной частицы, которая может свободно пройти

         через сечение порового канала породы, см;

К_ф – коэффициент фильтрации равен 0, 0045 см/с (скорость фильтрации);

n _н – кинематическая вязкость нефти, n _н=0, 24 см²/с;

  m – коэффициент пористости, равный 0, 32;

   g – ускорение свободного падения, g =9, 81 см/с².

 мм.

Т.е. частицы с d < 0, 1 мм могут быть вынесены из пласта. Их у нас в пласте 23 %, т.е. даже если они все будут вынесены, скелет пласта нарушен не будет.

Теперь определяем критическую скорость их выноса:

,

где V _кр – критическая скорость потока, см/с;

  d – диаметр выносимых частиц (d< 0, 01 см);

а – эмпирический коэффициент для естественных пород а=0, 1 – 1, 7,

          в нашем случае а=0, 6);

h = m_п/m_в – фактор вязкости (отношения абсолютных вязкостей нефти и воды

             при данной температуре).

 

,

где r_п – плотность частиц породы, кг/м³;

r_в – плотность воды, кг/м³;

t – коэффициент трения;

b – угол между направлением силы тяжести вытесненных частиц и

       скоростью;

К_ф – коэффициент фильтрации.

Допустим пласт горизонтальным, т.е. b =90° и К_о=0, 5; h = m_п/m_в = 21, 6.

Тогда:

см/с » 2 м/сут.

При этой скорости фильтрации потока все частицы песка d < 0, 01 см будут вынесены из пласта, а частицы d > 0, 01 см, составляющие скелет пласта, удержатся в пласте.

Имея эти данные, можно определить критический дебит скважины - Q_кр, если известна толщина вскрытого перфорацией пласта, например      h=20м.

Задача 2. По условиям задачи 1 определить допустимый отбор жидкости из пласта(Q_кр), если h_вскр=20 м.

Решение: Критический дебит (допустимый отбор жидкости из пласта в скважину) определяется по формуле:

Q _кр = p × D × h × m × V _кр,

где Q _кр - критический дебит скважины, м3/сут;

     D - внутренний диаметр скважины (D =0, 15 м);

      h - толщина вскрытой части пласта (h =20 м);

     m - пористость пород пласта (m =0, 32);

   V _кр, - критическая скорость фильтрации потока (V _кр, =2 м/сут).

Тогда подставив эти значения в формулу, получаем:

Q _кр = 3, 14 × 0, 15× 20 × 0, 32× 2 = 5, 03 м³/сут,

т.е. если дебит будет > 5 м³/сут, начнется вынос песка в скважину.

 

 

⇐ Предыдущая9101112131415161718Следующая ⇒

Поделиться: