Прогрессивные технологии сооружения скважин

МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА СООРУЖАЕМОГО ГРАВИЙНОГО ФИЛЬТРА В СКВАЖИНЕ

Качество гравийного фильтра может определяться следую­щими методами:

Непосредственным расчетом путем сопоставления объема за­качанного в скважину гравия и объема полости, подлежащей за­полнению;

Гидродинамическим методом, основанным на определении фильтрационных характеристик намываемого слоя гравийного фильтра;

Определением сопротивления обсыпки в процессе откачки на основе определения скин-эффекта;

Геофизическими.

Под качественным гравийным фильтром следует понимать фильтр заданной толщины с равномерной и компактной уклад­кой частиц вокруг каркаса и сопротивлением, характерным для используемого гранулометрического состава гравия в лаборатор­ных условиях. В процессе транспортировки гравия в интервал формирования фильтра его качество, как правило, ухудшается

536


Вследствие попадания в обсыпку инородных примесей, образова­ния в ней открытых каналов и пустот, неравномерной укладки гравия вокруг каркаса, расслоения и других осложнений. Следо­вательно, качество сооружаемого в скважине фильтра обычно ниже оптимальных значений.

Наиболее простой и наименее точный метод контроля каче­ства гравийного фильтра в скважине — метод непосредственного расчета, основанный на сопоставлении объема полости, подле­жащей заполнению гравием, и объема засыпанного в скважину гравия. Объем полости определяется по данным кавернометрии. Требуемый объем гравийного фильтра определяют вычитанием из общего объема ствола объема скважины фильтровой колонны от забоя до верхнего интервала формирования обсыпки. Если в скважину закачан расчетный объем гравия или больший, то ка­чество гравийного фильтра считается удовлетворительным. Если в скважину засыпан объем на 10—15 % меньше расчетных значе­ний, то качество гравийного фильтра обычно считают неудовле­творительным из-за пробкообразования, рыхлого сложения частиц в фильтре, наличия пустот и открытых каналов. При этом рекомендуется либо уплотнить гравийную обсыпку при­нудительно (например вибрационным воздействием и досы­пать недостающий объем гравия), либо вымыть из скважины намытый фильтр и провести операции по его сооружению повторно.

Метод непосредственного расчета объемов — очень прибли­женный и не может в достаточной для практики степени харак­теризовать пригодность фильтра к эксплуатации, эффективность его работы. Приближенность оценки связана прежде всего с тем, что трудно точно определить объем ствола скважины, особенно при его диаметре более 0,5 м. Это характерно для слабосцемен - тированных водоносных песков. Возможен вариант получения ложной информации, свидетельствующей о засыпке достаточного объема гравия при обрушении стенок скважины в период работы. В этой связи метод непосредственного расчета объемов сква­жины и засыпанного гравия следует применять только для ори­ентировочной оценки как дублирующий.

Наиболее полную оценку пригодности фильтра и эксплуата­ции можно получить гидродинамическим методом, который осно­ван на определении фильтрационных характеристик намываемо­го в скважине слоя гравийного фильтра. Метод основан на анали­зе характера увеличения давления в нагнетательной магистрали в процессе закачки гравия. При намыве гравийного фильтра мето­дом комбинированной или обратной циркуляции жидкость-носи­тель фильтруется через намываемый фильтр. С увеличением вы-

537

Соты фильтра растет гидравлическое сопротивление циркуляции, а следовательно, и давление нагнетания.

По характеру увеличения давления определяют фильтрацион­ные свойства намываемого слоя гравийного фильтра. Путем со­поставления полученных в процессе закачки фильтрационных свойств фильтра и расчетных, оптимальных значений на основа­нии их сходимости определяют качество выполненных работ и фильтра в целом. В оптимальном случае, когда в скважине на­мывается гравийный фильтр высокого качества с фильтрацион­ными свойствами, соответствующими расчетным значениям, дав­ление нагнетания на насосе должно увеличиваться прямо про­порционально его высоте, а в случае калиброванного ствола скважины — объему закачанного гравия.

Типовые графики увеличения давления нагнетания в процессе намыва фильтра и расчетная прямая представлены на рис. 8.50. С увеличением угла наклона прямой (at) к оси абсцисс увеличи­ваются потери напора в намываемом слое гравийного фильтра. И наоборот, меньший угол а3 характеризует меньшие потери на­пора в намываемом слое гравийного фильтра, меньшее фильтра­ционное сопротивление циркуляции, а следовательно, более про­ницаемую среду. Необходимо отметить, что как увеличение, так и уменьшение сопротивления гравийного фильтра по сравнению с расчетными значениями негативно отражается на качестве ра­бот. Увеличение сопротивления гравийного фильтра обусловлено обогащением гравия инородными примесями в процессе транс­портировки, а также при обрушении стенок скважины в процессе работ, вывалах породы.

AР*

МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА СООРУЖАЕМОГО ГРАВИЙНОГО ФИЛЬТРА В СКВАЖИНЕ

LJLJ ^"з L, м

Рис. 8.50. Зависимость давления нагнетания в процессе намыва фильтра от его высоты L

538

Завышенное сопротивление гравийного фильтра приводит к снижению удельных дебитов скважины, достоверности опреде­ляемых параметров пласта, интенсификации кольматационных
процессов, повышению неравномерности притока воды в фильтр. Уменьшение сопротивления намываемого слоя гравия по сравне­нию с расчетными значениями обусловлено, как правило, рых­лым сложением частиц в фильтре, образованием открытых кана­лов и пустот, которые свидетельствуют о неудовлетворительном качестве работ из-за невозможности предотвращения пескования скважины таким фильтром.

В процессе намыва гравия возможно либо полное, либо час­тичное отклонение фильтрационных характеристик по высоте фильтра от расчетных значений. График 1 свидетельствует о на­мыве переуплотненного по всей высоте гравийного фильтра, а график 3 — о рыхлом сложении частиц по всей высоте фильтра, относительно равномерным распределением пустот. Чаще в прак­тике формируются фильтры с переуплотненными и рыхлыми прослойками. На графике 2 переуплотненный участок сформиро­вался в интервале глубин Lt — L2 при а2, а рыхлый — в интер­вале L3 — L4 при а3.

При оценке качества сооружаемого в скважине гравий­ного фильтра один из наиболее важных этапов работ — досто­верное определение фильтрационных параметров гравия, ис­пользуемого для обсыпки. Сложность определения заключается в том, что сопротивление гравийного слоя, его фильтрацион­ные характеристики являются функцией режимов фильтрации. Коэффициент фильтрации гравия данного гранулометричес­кого состава, определенного при ламинарном режиме филь­трации, неприемлем для оценки качества гравийного фильтра, через который жидкость-носитель движется в нисходящем тур­булентном потоке, и наоборот. В связи с этим целесообразно определять коэффициент фильтрации или сопротивление гра­вия при режимах, которые рекомендуется поддерживать на прак­тике.

Определить достоверные фильтрационные параметры гравия, рекомендованного к засыпке, можно в следующем порядке. К отрезку обсадной трубы с площадью поперечного сечения, соот­ветствующего площади поперечного сечения гравийного фильтра, приваривают два кольца. В отверстии одного из колец монти­руют входной патрубок, снабженный манометром, который со­единяют с насосом, используемым для закачки гравийной смеси в скважину. В отверстие кольца противоположного торца трубы устанавливают задвижку из нескольких слоев сетки квадратного или галунного плетения. Между трубой и задвижкой с сеткой устанавливают второй манометр. Через открытую задвижку в трубу засыпают гравий, который периодически уплотняют удар­ным или вибрационным воздействием, передаваемым на корпус

539


Трубы. В трубу засыпают максимальный объем гравия, после че­го задвижку сеткой закрывают.

При включении насоса жидкость-носитель фильтруется через гравий в трубе. Потери напора в слое гравия высотой, соответст­вующей длине трубы, фиксируются по разнице показаний мано­метра на входном и выходном патрубках. В процессе экспери­мента скорость фильтрации в гравии должна соответствовать реальным скоростям фильтрации через намываемый фильтр в скважине. Для этого подачу насоса устанавливают соответст­венно рекомендуемой подаче смеси при закачке.

После фиксации перепада давления на трубе задвижку с сет­кой открывают и гравий вымывают. Минимальные значения пе­репада давления на трубе после вмыва гравия также фиксиру­ются. Вычитая из максимального значения перепада давления на трубе, полностью заполненной гравием, значение минимального перепада давления на пустой трубе, получают реальные потери напора в гравийном слое высотой, соответствующей длине трубы при оптимальной укладке частиц гравия без инородных приме­сей и пустот. Расчетный тангенс угла наклона равен отношению потерь напора в гравии к высоте гравийного слоя при заданной скорости фильтрации.

Расчетный коэффициент фильтрации намываемого гравийно­го слоя при ламинарном режиме равен отношению скорости по­тока к удельным потерям напора в трубе в расчете на 1 м ее длины

K = V ф/ Ap, (8.146)

Где v<t — скорость фильтрации; Ар — удельные потери напора в гравийном фильтре единичной длины.

С учетом необходимости поддержания для предупреждения пробкообразования турбулентного режима движения смеси на всех участках транспортировки целесообразно определять рас­четные значения турбулентной фильтрации гравия используе­мого фракционного состава

K т = V ф/VAp. (8.147)

Автором и сотрудниками Русбурмаш для различных условий проведения работ разработана технология контроля качества гра­вийного фильтра, базирующаяся на трех принципиально различ­ных схемах. Наиболее простую схему с герметичным контейне­ром с гравием, установленным в сливную магистраль циркуля­ционной системы скважины (рис. 8.51), рекомендуется приме-

540

4 5

МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА СООРУЖАЕМОГО ГРАВИЙНОГО ФИЛЬТРА В СКВАЖИНЕ

Рис. 8.51. Обвязка с герметичным бункером в сливной магистрали:

1 — контрольный фильтр; 2 — гравийный фильтр; 3 — скважина; 4 — сливная магистраль; 5 — манометры; 6 — входной патрубок герметичного бункера; 7 — загрузочный люк; 8 — герметичный бункер; 9 — вибратор; 10 — выходной пат­рубок герметичного бункера; 11 — задвижка; 12 — насос; 13 — емкость; 14 — нагне­тательная магистраль

Нять при отсутствии или незначительном поглощении жидкости - носителя в процессе закачки водоносным пластом.

Насосом 12 гравийная смесь забирается из емкости 13, где она приготовляется при непрерывной замкнутой циркуляции и через нагнетательную 14 магистраль закачивается в скважину 3. В интервале формирования гравийного 2 фильтра смесь дви­жется в нисходящем токе. Гравийные частицы откладываются на верхней поверхности фильтра, образовывая новый фильтрацион­ный слой, а освобожденная жидкость-носитель фильтруется че­рез уже намытый гравий и контрольный 1 фильтр, после прохо­ждения которого она поднимается в восходящем потоке к устью скважины.

На устье жидкость-носитель попадает в сливную 4 магист­раль, в которой установлен герметичный бункер 8 с засыпанным в него гравием. На входном 6 и выходном патрубках герметич­ного бункера установлены манометры 5, которые фиксируют пе­репад давления на бункере 8. Перед началом закачки в герметич-

541


Ный бункер 8 с поперечным сечением, соответствующим попе­речному сечению намываемого в скважине 3 фильтра 2, засы­пают гравий рекомендованного гранулометрического состава. В процессе заполнения бункера 8 через загрузочный люк 7 гравий уплотняют путем вибрационного воздействия, передаваемого от вибратора 9, установленного на корпусе бункера 8. Итак, в бун­кере 8 создается оптимальная укладка гравийных частиц с фильтрационными параметрами, соответствующими расчетным значениям.

Жидкость-носитель фильтруется через гравий в бункере 8, вымывает часть частиц, которые потоком выносятся и поступают в емкость 13 для приготовления гравийной смеси. Объем вымы­ваемого из бункера 8 гравия регулируется задвижкой 11.

При формировании в скважине 3 высококачественного гра­вийного 2 фильтра давление в нагнетательной 14 магистрали, фиксируемое манометром 5, остается постоянным. Это обуслов­лено тем, что увеличение сопротивления циркуляции в скважине 3 за счет увеличения высоты гравийного 2 фильтра компенсиру­ется уменьшением сопротивления в герметичном бункере 8. Компенсация увеличения потерь напора в скважине 3 уменьше­нием потерь напора в поверхностной обвязке возможна только в том случаев, если в скважине 5 формируется фильтр 2 с опти­мальным сложением частиц, т. е. с фильтрационными парамет­рами, аналогичными фильтрационным параметрам гравийного слоя в бункере 8.

Изменение давления нагнетания свидетельствует о формиро­вании в скважине гравийного фильтра неудовлетворительного качества. При увеличении давления нагнетания в скважине обра­зуется переуплотненный фильтр с повышенным сопротивлением. Формирование фильтра повышенного сопротивления — следст­вие недостаточной устойчивости стенок скважины в процессе закачки, их обрушения и перемешивания частиц гравия с песком водоносного пласта.

Необходимо отметить, что при смещении гравия с песком формируется среда с проницаемостью, меньшей исходной прони­цаемости песка водоносного пласта. В этом случае одно из ос­новных преимуществ гравийного фильтра — снижение сопротив­ления водоприемной части скважины за счет замены малопрони­цаемого песка водоносного пласта на более проницаемый гравий не просто сводится на нет, но и приводит к отрицательным по­следствиям. Для устранения обрушения стенок скважины реко­мендуется увеличить репрессию на пласт в процессе закачки, что достигается увеличением расхода смеси.

Уменьшение давления нагнетания свидетельствует о рыхлом

542 Сложении частиц в фильтре, образовании открытых каналов и пустот. При рыхлом сложении частиц гравия пористость и про­ницаемость гравийного фильтра увеличивается. Эксплуатация такого фильтра недопустима вследствие повышенной вероятно­сти пескования скважины через интервалы рыхлого сложения частиц. Пескование такого характера не всегда удается остано­вить. В случае намыва более проницаемого слоя гравийного фильтра перед эксплуатацией его следует уплотнить принуди­тельным воздействием.

В процессе формирования гравийного фильтра не только оце­нивается качество гравийного фильтра, но и появляется возмож­ность оперативного принятия мер по предотвращению и устра­нению осложнений, повышению эффективности работ в целом. Разработанная схема характеризуется следующими преимущест­вами:

Простота и надежность технологического процесса; возможность оперативного контроля качества намываемого гравийного фильтра, прогноза осложнений и выработки дейст­венных мер по их устранению и предупреждению в дальнейшем;

Механизация процесса подачи гравия в смесительную емкость и возможность исключения вспомогательного насоса, используе­мого обычно для приготовления гравийной смеси;

Независимая от скорости фильтрации и режима движения смеси оценка качества сооружаемого фильтра, т. е. возможность проведения работ при любых режимах транспортировки смеси;

Малые давления в герметичном бункере, обусловленные его установкой в сливной магистрали, а следовательно, и простота его конструкции и эксплуатации.

Применение технологической схемы оценки качества процесса намыва гравия и сооружаемого фильтра с герметичным бункером в сливной магистрали дает существенную погрешность при по­глощении жидкости-носителя. Дело в том, что при поглощении скорость фильтрации в герметичном бункере и в сливной маги­страли меньше, чем в нагнетательной магистрали и гравийном фильтре. В случае, когда в процессе намыва гравия величина по­глощения постоянна, угол наклона графиков увеличения давле­ния с увеличением высоты намываемого гравийного слоя меньше расчетных значений.

При правильном технологическом процессе и высоком каче­стве фильтра угол наклона прямой давления к оси абсцисс по­стоянный. Однако с увеличением высоты гравийного фильтра возрастает репрессия на водоносный пласт и поглощение интен­сифицируется. Интенсификация поглощении в процессе намыва гравия приводит к выполаживанию графиков к оси абсцисс.

543


Оценка качества работ и намываемого фильтра в этом случае возможна только приблизительная. Ориентировочно качество фильтра считается удовлетворительным в случае плавной кривой давления, а при наличии прерывистой кривой с пиками давле­ния — неудовлетворительным.

Устранить влияние поглощения жидкости-носителя водонос­ным пластом на достоверность оценки качества сооружаемого фильтра позволяют частично вторая и полностью третья схемы технологического оборудования. Вторая схема технологического оборудовании для оценки качества процесса намыва гравия и самого фильтра предполагает установку герметичного бункера с площадью поперечного сечения, соответствующей площади попе­речного сечения фильтра в скважине в нагнетательной магист­рали (рис. 8.52).

МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА СООРУЖАЕМОГО ГРАВИЙНОГО ФИЛЬТРА В СКВАЖИНЕ

544

Постоянное давление нагнетания будет поддерживаться толь­ко в том случае, когда в скважине формируется гравийный фильтр высокого качества, аналогичный по фильтрационным свойствам гравийному слою в герметичном бункере, т. е. опти­мальной укладке частиц. Плавное увеличение давления нагнета­ния по мере закачки гравия в скважину свидетельствует о посто­янном обогащении смеси инородными примесями. Для снижения объема примесей, поступающих в фильтр, может быть рекомен­довано снижение подачи смеси. Прерывистое увеличение давле­ния нагнетания в процессе закачки объясняется, как правило, недостаточной устойчивостью стенок скважины, обрушением, вывалами породы. С целью повышения устойчивости стенок скважины целесообразно увеличить репрессию на пласт за счет увеличения расхода смеси.

Плавное и скачкообразное уменьшение давления нагнетания свидетельствует о формировании в скважине разуплотненного, разрыхленного фильтра с большим количеством пустот и откры­тых каналов. Эксплуатировать такой фильтр без предваритель­ного уплотнения не рекомендуется.

Значительные погрешности при оценке качества намываемого фильтра по схеме с герметичным бункером в нагнетательной ма­гистрали могут возникать в неравномерных по фильтрационным свойствам водоносных пластах. При поглощении жидкости-носи­теля пластом преимущественно в верхних интервалах фильтра применение схемы не рекомендуется. Кроме того, использование герметичного бункера в нагнетательной магистрали усложняет его конструкцию и эксплуатацию при больших давлениях нагне­тания. С увеличением потерь напора в циркуляционной системе рекомендуется уменьшать высоту бункера, а загрузку гравием осуществлять периодически.

Первые две схемы сооружения гравийного фильтра не обеспе­чивают достоверного определения фильтрационных свойств на­мываемого слоя при неравномерной по толщине гравийной об­сыпке. Как правило, при расширении скважины в интервале формирования гравийного фильтра гидромониторными и эксцен­триковыми расширителями не получается калиброванного ствола скважины с постоянным диаметром. Осложняется получение равномерного ствола скважины также при использовании меха­нических и гидравлических расширителей с жестким выходом породоразрушающих органов при оборудовании скважин в поро­дах, склонных к кавернообразованию. В первую очередь к таким породам следует отнести водоносные пески различного фракци­онного состава.

При неравномерной толщине гравийного фильтра нисходящие

545

Скорости фильтрации в скважине изменяются, что приводит к несоответствию скоростей потока в бункере и в намываемом слое гравия. Следовательно, уменьшение потерь напора в бункере на поверхности не компенсируется увеличением потерь напора в намытом гравийном фильтре в скважине. Следовательно, при неравномерной толщине фильтра давление нагнетания при нор­мальном технологическом процессе будет переменным. С увели­чением толщины гравийного фильтра давление нагнетания уменьшается, а с уменьшением — наоборот увеличивается.

Наиболее широкую область применения в практике контроля качества намываемого фильтра имеет третья схема, из которой исключен герметичный бункер (рис. 8.53).

В скважину 2 устанавливают фильтровую 15 колонну с ос­новным 4 и дополнительным 7 фильтрами, отстойником 9. Коль­цевое пространство 14 скважины 2 герметизируют элементы 1. Внутрь фильтровой колонны на вспомогательной 18 колонне спускают распределительный узел 3 и водоподъемную 6 колонну, причем распределительный узел 3 фиксируется на расчетной вы­соте от верхних отверстий основного 4 фильтра. Определяют

МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА СООРУЖАЕМОГО ГРАВИЙНОГО ФИЛЬТРА В СКВАЖИНЕ

Рис. 8.53. Обвязка без герметичного бункера:

1 — устье скважины; 2 — скважина; 3 — распре­делительный узел; 4 — основной фильтр; 5 — гра­вийный фильтр; 6 — водоподъемная колонна; 7 — Дополнительный фильтр; 8 — забой; 9 — от­стойник; 10 — сваб; 11 — гравий; 12 — пласт; 13 — Интервал формирования обсыпки; 14 — кольцевое пространство; 15 — фильтровая колонна; 16 - гер­метизирующий элемент; 17 — кольцевое простран­ство скважины; 18 — вспомогательная колонна; 19 — оголовок; 20 — обвязка; 21 — манометр; 22 — Цементировочный агрегат; 23 — емкость с гравий­ной смесью

23

L

«о z °

О а а о а а о

А О а о о

В О а О в

А о О 0 0

Я о я „ ° А о а 0

Б

7

8

546

Коэффициент турбулентной фильтрации гравия, выбранного гра­нулометрического состава экспериментальным или расчетным путем. Жидкость-носитель должна обеспечивать минимальную кольматацию пласта, обсыпки, иметь высокую несущую способ­ность. При оборудовании гравийных фильтров свойства жидко­сти-носителя должны быть аналогичны свойствам пластовой жидкости.

Скважину промывают при комбинированной циркуляции до осветления выходящей на устье жидкости. После промывки за­качивают гравий. В процессе закачки измеряют расход смеси и объем засыпаемого гравия. По величинам увеличения давления в нагнетательной магистрали за единицу времени, объему закачан­ного гравия и расходу смеси определяют текущие значения ко­эффициента турбулентной фильтрации гравия в намываемом за единицу времени слое фильтра по формуле

KJ -J^, (8.148)

Apw кп

Где W — объем гравия, закачанного в скважину в единицу време­ни; Q — расход смеси; АР — увеличение давления в нагне­тательной магистрали за единицу времени или потери напора в намываемом за единицу времени слое гравия; wm — площадь по­перечного сечения гравийного фильтра.

Значения K1 сопоставляют с расчетными значениями коэффи­циента турбулентной фильтрации, полученными предварительно перед закачкой гравия. В конце закачки оценивают сопротивле­ние гравийного фильтра

(8.149)

Где S — понижение при откачке или эксплуатации скважины; Q — дебит; KJ — средние значения текущего коэффициента тур­булентной фильтрации гравийного фильтра; Н— высота гравий­ного фильтра; гф — радиус фильтровой колонны; r0 — радиус скважины.

По полученным значениям С,2Ф оценивают несовершенство скважины по характеру вскрытия, эксплуатационные характери­стики скважины и погрешность при определении параметров пласта.

При сооружении гравийных фильтров в скважине наиболее часто встречаются осложнения, связанные, с одной стороны, с обрушением стенок скважины в процессе закачки, перемешива-

Z = S. = 1

Ч2Ф Q2 £(2пЯ )2

547

Нием гравия с песком продуктивного пласта, резким снижением проницаемости гравийного фильтра и ухудшением эксплуатаци­онных характеристик скважины, а с другой стороны — с рыхлым сложением частиц гравия в фильтре, образованием открытых каналов и пустот, длительным пескованием скважины при от­качке и снижением проницаемости гравийного фильтра.

Исследованиями автора доказано, что при устойчивом стволе скважины в процессе закачки методом комбинированной цирку­ляции при предварительной промывке скважины и инструмента, очистке жидкости-носителя на поверхности в гравийный фильтр может попадать до 2 % инородных примесей, преимущественно песка продуктивного пласта за счет эффекта шелушения стенок скважины, что приводит к снижению коэффициента турбулент­ной фильтрации гравия в фильтре до 5 % по отношению к рас­четному коэффициенту турбулентной фильтрации гравия, ис­пользуемого для закачки. При обрушении стенок скважины, свя­занном с недостаточной репрессией на пласт в процессе закачки, в гравийный фильтр попадает большое количество инородных примесей, что приводит к резкому снижению коэффициента тур­булентной фильтрации намываемого слоя гравия.

При рыхлом сложении частиц гравия в фильтре жидкость-но­ситель фильтруется только по нескольким каналам и пустотам, т. е. в областях, где сопротивление фильтрационному потоку ми­нимальное. Установлено, что при фильтрации жидкости-носи­теля по всей площади поперечного сечения фильтра, связанной с неравномерным по плотности формированием фильтра, коэффи­циент турбулентной фильтрации увеличивается и ухудшается качество фильтра. Равномерное по плотности сложение частиц в фильтре обеспечивает равномерный нисходящий фильтрацион­ный поток по всей площади поперечного сечения фильтра и под­держание текущих значений коэффициента турбулентной фильт­рации намываемого гравия, соответствующих расчетным значе­ниям.

Увеличение текущих значений коэффициента турбулентной фильтрации гравия в намываемом фильтре за счет несоосной установки фильтровой колонны в скважине по отношению к расчетным значениям при компактной укладке гравия может достигать 5 %. Учитывая, что погрешность при определении па­раметров в процессе закачки составляет не более 5 %, очевидно, что нормальный процесс сооружения гравийного фильтра в скважине обеспечивается при поддержании текущих значений коэффициента турбулентной фильтрации гравия намываемого фильтра в пределах 0,9—1,1 от расчетных значений.

Уменьшение коэффициента турбулентной фильтрации до зна-

548


Чений, меньших 0,9 расчетных значений, связано с обрушением стенок скважины при недостаточной репрессии на пласт. Для стабилизации процесса сооружения фильтра необходимо увели­чить репрессию на пласт. С увеличением репрессии на пласт по­вышается устойчивость стенок скважины, уменьшается, а затем исключается возможность попадании в фильтр инородных при­месей.

Текущие значения коэффициента турбулентной фильтрации намываемого слоя гравийной обсыпки увеличиваются до расчет­ных значений. При увеличении коэффициента турбулентной фильтрации намываемого слоя гравия более чем в 1,1 расчетных значений уплотняют гравийную обсыпку гидравлическим или механическим импульсным воздействием на гравий, а текущие значения коэффициента турбулентной фильтрации намываемого слоя гравия по мере уплотнения уменьшаются до расчетных зна­чений. В этой связи в процессе сооружения фильтра обеспечива­ется возможность оперативного контроля за осложнениями и выработка мероприятий по их устранению.

Для прогноза проектной производительности скважины, а также оценки величины погрешности при определении парамет­ров пласта важно знать сопротивление фильтра. Обычно сопро­тивление фильтра определяют в процессе откачки при изучении характера потерь напора в поперечном сечении гравийного фильтра с помощью пьезометров. Однако такой метод оценки сопротивления фильтра сложен и требует дополнительных затрат времени и средств. При сооружении гравийного фильтра по предлагаемой схеме контролируется коэффициент турбулентной фильтрации гравия в намываемом слое обсыпки и появляется возможность определения сопротивления фильтра непосредст­венно в процессе закачки.

Традиционно сопротивление водоприемной части скважины определяют в процессе откачки. Величина сопротивления, полу­ченная таким образом, — обобщенная, из которой выделить соб­ственно потери напора в гравийном фильтре, каркасе фильтра и в околоскважинной зоне сложно. Трудность заключается в необ­ходимости установки на незначительном расстоянии от сква­жины нескольких пьезометров или датчиков давления, что при­водит к удорожанию работ. В этой связи на практике о качестве оборудования скважины судят по характеру депрессионной во­ронки в интервале между скважиной и ближайшими наблюда­тельными скважинами.

В случае плавной депрессионной воронки без существенного скачка потерь напора в околоскважинной зоне полагают, что ка­чество фильтра, в том числе и гравийного, удовлетворительное.

549

При значительном увеличении напора в околоскважинной зоне в сравнении с расчетными значениями скважина оборудована не­удовлетворительно.

Оценка качества намыва гравийного фильтра по данным от­качки ориентировочна, а часто ошибочна. Дело в том, что при неудовлетворительной технологии вскрытия пласта, кольматация с последующим намывом качественного гравийного фильтра, и наоборот, сопротивление околоскважинной зоны может превы­шать расчетные значения.

При контроле качества гравийного фильтра в газовых сква­жинах используют гамма-гамма-каротаж в комплекте с зондом «Кура-2». Гамма-гамма-каротаж позволяет определить характер изменения пористости фильтра по его высоте, а следовательно, и качество самого фильтра. Увеличение пористости свидетельст­вует о наличии в фильтре пустот, рыхлом сложении частиц и повышенной опасности пескования. Уменьшение пористости обусловлено обычно попаданием в данный интервал фильтра инородных примесей, преимущественно песка продуктивного пласта. Недостаток метода контроля качества гравийного фильт­ра по данным гамма-гамма каротажа — низкая разрешающая спо­собность с удалением от оси скважины. В этой связи оценка ка­чества гравийных фильтров с толщиной слоя более 50 мм таким методом существенно осложняется.

Ф л Pq 0 Y Г _ 1

H D4 (D - d)2sin2 a + D - d + d

H™ Л— ----------------------- +-------- cos a + —

І(mvX)=f=

(8.21) и (8.22) показывает, что при различных коэффициентах

Формы частицы гравия будут стремиться занять строго опреде­ленное положение в потоке. Если форма частицы правильная и K = 1, то частица гравия будет двигаться в ламинарном потоке

Вия будет смещаться от центра к границам потока. С целью

A S 2

4(x + 0,5/' sin p)2

2 (8.139)

K tHI

[1] Г z r5 r4 2NTg y cos I y

[2]___ 1

2m ^ k4 k

[3] 2 2

С учетом принятых граничных условий решение уравнений

Жидкости в центре потока. Если K уменьшается, то частица гра­

426

[7]

A S

[8] р '

[9]

Прогрессивные технологии сооружения скважин

ТЕХНОЛОГИЯ НАМЫВА ГРАВИЙНОГО ФИЛЬТРА ПРИ УРАВНОВЕШЕННОМ ДАВЛЕНИИ

При сооружении гравийного фильтра необходимо поддержи­вать репрессию на пласт, при которой обеспечивается устойчи­вость стенок скважины и исключается поступление в обсыпку инородных примесей. С другой стороны, при намыве гравия в жидкостях-носителях, …

ИЗОЛЯЦИЯ ПЛАСТОВ

В процессе сооружения высокодебитных скважин различного назначения повышаются требования к изоляции пластов. Прони­цаемые пласты сложены обычно трещиноватыми или обломоч­ными породами, песками, цементирование которых традицион­ными методами затруднительно. В процессе бурения ствол …

ОПЕРАТИВНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДЕБИТА СКВАЖИН

В процессе сооружения, опробования или ремонта скважин часто необходимо оперативно определить дебит скважины, оце­нить гидродинамическое состояние околоскважинной зоны пла­ста, обсыпки и фильтра. Традиционно такие данные можно по­лучить при откачке, которая …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.