Тема 2. : Конструкция забоя скважин Количество часов: Лекционных 4 Практических занятий 4 Литература: 1. Подгорнов В. М. Заканчивание скважин ООО «Недра Бизнесцентр» , 2008 2. Иванов. С. И. , Булатов А. И. , Любимцев В. Л. , Яремийчук Р. С. Анализ научных и практических решений заканчивания скважин: Книга 1. М: ООО «Недра Бизнесцентр» , 2004. 334 с: ил. 3. Крылов В. И. , Рябцев П. Л. К вопросу оптимизации конструкции щелевых хвостовиков для горизонтальных скважин. НТЖ, 2006, № 10
Совершенство гидродинамической связи скважина пласт важнейший показатель эксплуатационных качеств ПЗС и оценивается одним из показателей (коэф. гидродинамического совершенства, скин фактор, отношение продуктивностей и другие. ) На практике совершенство гидродинамической связи между пластом и скважиной достигается довольно редко, т. к. продуктивная часть пласта чаще всего полностью или частично перекрыта зацементированной и перфорированной обсадной колонной или фильтрами, которые создают дополнительные фильтрационные сопротивления потоку пластовых флюидов, перемещающемуся под действием перепада давления из коллектора в скважину (приток) или из скважины в пласт (нагнетание). Кроме того, ПЗП повреждается в процессе вскрытия пласта бурением и перфорацией.
При первичном вскрытии продуктивного пласта неизбежно происходит нарушение его естественного состояния Наружная Внутренняя ФК ФК ФК
Скин фактор S характеризует потери давления в пласте, вызванные искривлением линий тока, нарушением закона Дарси, нарушениями естественного состояния призабойной зоны пласта в результате вскрытия и перфорации, по сравнению с фильтрацией в однородном пласте к гидродинамически совершенной вертикальной скважине. скин эффект численное значение безразмерной величины S со знаком «+» (S > 0 и k> ks) или « » (S < 0 и к < ks), характеризующий ухудшение или улучшение проницаемости в скин зоне и степень ее улучшения или ухудшения.
Уровень гидродинамического совершенства скважины предопределяет конструкция забоя Типы конструкции забоя горизонтальной скважины (разный уровень гидродинамического совершенства характеру и по степени вскрытия продуктивной толщи) а г б д в е а открытый ствол; б хвостовик с фильтром; в хвостовик с щелевым фильтром; г хвостовик с заколонными пакерами; д обсаженный ствол; е гравийный фильтр с хвостовиком.
Забойное оборудование :
Конструкции призабойной зоны скважин характеризуются: а) степенью перекрытия продуктивной толщи зацементированной обсад ной колонной : • перекрытие полное; • частичное перекрытие; • открытый ствол; б) составом забойного оборудования • зацементированная и перфорированная колонна; • несъемный фильтр на нижнем нецементируемом участке обсад ной колонны; • съемный фильтр внутри обсадной колонны; • съемный фильтр в открытой стволе. Перечисленное оборудование может использоваться с заколонными (зп) или внутриколонным и (вп) пакерами, которые изолируют отдельные участки ствола, а также. в) несущей и фильтрующей способностью материала, заполнящего приствольные участки забоя: • высокопрочный и низкопроницаеыый цементный камень; • проницаемая структура, сформированная в результате твердения тампонажиых композиций; • проницаемая набивка тонко дисперсного материала, намываемая, например, из стеклянных шариков определенной фракции; • высокопроницаемая набивка грубодисперсного материала, намываемая, например, из гравия определённоё фракции.
Открытый забой Конструкция открытого забоя характеризуется потенциально высоким уровнем гидродинамического совершенства забоя, т. к. продуктивный объект остается открытым или перекрывается не зацементированным фильтром. Недостатки: Возможность использования только для однородного коллектора без близкорасположенных водоносных и газоносных горизонтов. б в а а низкой пористой или трещинной проницаемости и высоком пластовом давлении. (kп 0, 1 мкм 2 или kт 0, 01 мкм 2; grad p пл О, 01 МПа/м) б При относительно неустойчивом коллекторе, высоком пластовом давлении и высокой проницаемости коллектора. . (kп 0, 1 мкм 2 или kт 0, 01 мкм 2; grad p пл О, 01 МПа/м) в При неустойчивом коллекторе, низком пластовом давлении и независимо от проницаемости пород. (kп 0, 1 мкм 2 или kт 0, 01 мкм 2; grad p пл О, 01 МПа/м) Однородным коллектором считается пласт, являющийся литологически однородным по всей толщине, имеющий приблизительно одинаковые фильтрационные свойства и пластовые давления в пропластках, насыщенных однотипными флюидами.
Обсаженный ствол характеризуется тем, что продуктивный объект перекрывается сплошной или потайной колонной, зацементированной на всём протяжении продуктивной толщи. Универсальная конструкция для любых геологических условий и типа коллектора, обеспечивающая совместную и раздельную эксплуатацию продуктивных объектов. Для неоднородного коллектора с чередованием устойчивых и неустойчивых пород, водо и газовмещающих пропластков с разными пластовыми давлениями Недостатки: Потенциально низкий уровень гидродинамического совершенства забоя.
Конструкция смешанного типа Частичное перекрытие продуктивной толщи зацементированной эксплуатационной колонной. Недостатки: Недостатки открытого и закрытого типа конструкции. При устойчивом коллекторе и в однородной залежи для изоляции напорных горизонтов, расположенных близко от кровли объектов. При неустойчивом коллекторе нижняя часть пласта перекрывается незацементированным фильтром.
Состав забойного оборудования: • зацементированная и перфорированная обсадная колонна; • несъемный фильтр в нижней незацементированной части эксплуатационной колонны; • съемный фильтр внутри обсадной колонны; • съемный фильтр в открытом стволе; • забойные устройства устанавливаемые в ПЗС (оснастка низа эксплуатационной колонны, обратные клапаны, заколонные и внутриколонные пакеры, разъединители, отсекатели потока, посадочные устройства и т. п. ).
Устойчивость пород к разрушению характеризуется наличием сил трения и сцепления между частицами породы. Для каждой породы существует критическое значение скорости фильтрации и градиентa давления, превышение которых приводит к их разрушению.
Особенности горизонтального ствола Пятка Репрессия При увеличении горизонтального ствола возрастают потери давления и снижается депрессия на пласт, а следовательно интенсивность притока Носок Таким образом необходимо: 1. Особое внимание сохранению ПЗП на начальных участках горизонтальног о ствола. 2. Оптимизировать профиль притока. Скважинному давлению противостоит пластовое давление, которые увеличиваются с глубиной. При вскрытии бурением продуктивного пласта горизонтальным стволом уровень пластового давления практически не изменяется с увеличением длины ствола, в то время как, гидродинамическое давление в скважине растёт пропорционально длине ствола и, в результате, репрессия на пласт увеличивается, что способствует упрочнению фильтрационных барьеров в ОЗ по длине горизонтального ствола.
Распределение проницаемости и профиль притока вдоль ствола ГС № 316 Ванкорского месторождения. (А. А. Семёнов) Продуктивный однородный пласт по данным соседних скважин вдоль горизонтального ствола показывает неоднородность по проницаемости, которая объясняется техногенными изменениями, интенсивность которых неравномерно распределена вдоль ствола ГС, что приводит к формированию немонотонного профиля притока флюида. Из рис. также следует, что высокопроницаемые интервалы на начальном участке ствола ГС могут не соответствовать интервалам максимальных притоков. Т. о. значительная протяженность ГС характеризуется существенными немонотонным изменениям проницаемости пласта по длине ствола, что вынуждает оборудовать забой различными фильтрующими и изолирующими устройствами, разобщающими высоко и малопроизводительные участки ствола.
Комплекс КРР 146 обеспечивает проведение следующей совокупности технологических операций: манжетное цементирование скважины; разобщение горизонтального участка скважины на отдельные зоны с помощью заколонных гидравлических проходных пакеров, заполняемых твердеющими полимерными материалами; размещение между пакерами механически управляемых колонных фильтров и клапанов; проведение операций пакеровки скважины и регулирования колонных фильтров и клапанов с помощью многофункционального внутриколонного управляющего инструмента, спускаемого на НКТ и приводимого в действие гидравлическими и механическими операциями.
Фильтр скважинный управляемый типа КРР. 146. 02 Конструкция фильтра включает следующие основные элементы: корпус 1 с циркуляционными отверстиями 2, на котором установлен фильтрующий элемент, включающий продольные стрингеры 3 на наружной поверхности которых размещена проволочная продольная навивка 4, жестко установленный и закрепляющий торцевую поверхность фильтрующего элемента бандаж 5, переводник 6 и кожух 7, образованную корпусом, кожухом и переводником кольцевую камеру 8, размещенную в кольцевой камере втулку 9 с упорными элементами 10, верхняя часть которых установлена в радиальных отверстиях втулки 9, а нижняя – в циркуляционных отверстиях 2, перекрываемых втулкой. Втулка 9 жестко закреплена относительно кожуха 7 срезными элементами 12. Между витками проволочной навивки 4 имеются щелевые зазоры 13, сообщающиеся с продольными. Многофункциональный управляющий инструмент – привод типа КРР. 146. 050 предназначен для автоматического приведения в заданное рабочее положение (открытие и закрытие) фильтров типа КРР. 146. 02 и клапанов типа КРР. 146. 03 в скважинных условиях.
Многозональный гидроразрыв
Устройства для проведения МГРП • С растворяющимися шарами. Процесс распада шара основан на электрохимической реакции на наноскопическом уровне. Скорость самораспада шара зависит от температуры и минирализации жидкости заканчивания. • Система активных портов. Активируется гидравлическим сдвижним инструментом спускаемый на гибкой НКТ (ГНКТ) • Система разрывных портов. Применение муфт обсадных колонн с предварительно фрезерованными и загерметизированными отверстиями. При начале закачки жидкости ГРП манжетный пакер, спущенный на НКТ, принимает рабочее положение – происходит рост давления и активация (разрыв портов) муфт.
Пример заканчивания скважины системой ICD (ICD – устройство контроля притока ) Использование ICD позволяет выровнять профиль притока
Заколонные пакеры, набухающие при контакте с флюидами (TAM INTERNATIONAL)
МЕТОДЫ БОРЬБЫ С ВЫНОСОМ ПЕСКА К песчаным относят скважины с содержанием механических примесей более 1 г/л в добываемой жидкости • Абразивное воздействие на оборудование • Перекрывает колонну НКТ — уменьшается добыча • Приводит к обрушению пласта и разрушению обсадной колонны • Создаёт проблемы на поверхности • Требуется выполнять периодические ремонты скважин Вынос частиц коллектора сопровождается образованием каверны за эксплуатационной колонной. При этом часть эксплуа тационной колонны, расположенная в продуктивном интервале, может подвергнуться серьёзной эрозии в результате выноса песка. Когда масштабная эрозия имеет место в сочетании с высокой осевой нагрузкой, могут происходить значительные разрушения, смятия и сдвиги части эксплуатационной колонны расположенной в продуктивном интервале или непосредствен но примыкающей к последнему, что обычно приводит к потере скважины. Причины, заставляющие бороться с выносом песка из пла ста, связаны не только с разрушением обсадных колонн, но и с тем, что при пескопроявлении снижается производительность скважин, разрушаются щелевые фильтры и другое скважинное эксплуатационное оборудование, возникает проблема очистки добываемого продукта от песка. Кроме того, в горизонтальных скважинах в интервале максимальной депрессии на пласт, обычно в начале горизонтального участка, формируется кавер на до зон ВНК и ГНК, что приводит к интенсивному обводне нию продукции или прорыву газа в скважину.
Наиболее реальные направления по борьбе с песком при эксплуатации скважин. 1. Контролируемый вынос на поверхность основного объема песка из пласта. (Регулирование дебита, специальное устьевое и наземное оборудование) 2. . Ограничение дебита для предотвращения попадания песка в выносимую на поверхность продукцию, гравийные набивки. (Установка внутрискважинных сепараторов на приеме погружного насоса) 3. Ограничение поступления песка в ствол скважины, (Фильтры, гравийные набивки, консолидация песка)
Гранулометрический анализ Пример гранулометрического анализа породы Коэффициент неоднородности песка как отношение размера отверстий сита d 60 , через которое прошло 60 % массы образца, к размеру отверстий d 10 такого сита, через которое прошло только 10 % всей массы образца 1 -порода однородная по гранулометрическому составу(С≈2), мелкозернистая (dcр=0, 1 мм); 2 –порода неоднородная (С≈6), среднезернистая (dcр=0, 3 мм). Выделяются: • мелкозернистые с размером частиц песка в пределах 0, 10 -0, 25 мм; • средне-зернистые - 0, 25 -0, 50 мм; • крупнозернистые – 0, 5 -1 мм. Степень неоднородности песка По степени неоднородности пески подразделяются на: однородные с С ≤ 3; умеренно однородные с 3 < С ≤ 5; неоднородные с 5 < С ≤ 10 и крайне неоднородные при С > 10. Средний размер песка Если C < 3, принимается dср соответствующий размеру 10 % фракции; Если C от 3 до 10, принимается dср соответствующий размеру 40%; Если C > 10, принимается dср соответствующий размеру 70% фракции.
Методы решения проблемы пескопроявлений эксплуатационных скважин: • Химические методы, основанные на искусственном упрочнении породы пласта коллектора посредством обработки ПЗП химическим составом, позволяющим связать свободный не связанный цементом породы песок и предотвратить дальнейшее разрушение породы в призабойной зоне. • Механические методы, основанные на использовании специального оборудования, позволяющего отфильтровывать пластовый песок из добываемого флюида непосредственно на забое скважины.
Методы борьбы с выносом песка можно подразделить на 4 группы: • использование механических средств, создающих преграды для проникновения песка, например, щелевые и проволочные фильтры, устанавливаемые внутри обсадной колонны; • гравийные фильтры, устанавливаемые за обсадной колонной, и в открытом стволе; • химические методы укрепления песка путем закачки и продавливания в пласт жидкостей, формирующих цементацию его зерен. Методы ограничения поступления песка в скважину гораздо более эффективны, чем последующие ремонтновосстановительные работы, т. к. при увеличении объёма выносимого песка становится всё труднее контролировать состояние ПЗП и управлять процессом выноса.
Конструкции забоя для предупреждения выноса песка • . . При средне и крупнозернистых песчаных коллекторах используется намывные гравийные или вставные фильтры (а). При мелкозернистых песчаных коллекторах используется проницаемые тампонажные композиции. (б).
Для предотвращения выноса механических частиц из скважины применяют фильтры различных конструкций, которые обеспечивают: продление срока службы скважинного и наземного оборудования за счет предотвращения выноса песка и иных твердых фракций; увеличение объемов добычи по сравнению со скважинами, не обо рудованными фильтрами; снижение расходов на спускоподъемные и ремонтные работы; снижение износа насосно компрессорных труб. В зависимости от природы частиц, выносимых с добываемой жидкостью, от особенностей скважин и погружного оборудования, предпочтение отдаётся тому или иному типу фильтрующего экрана, так каждый тип фильтрующего элемента имеет свои преимущества и недостатки. Известны и успешно применяются: • проволочные сетчатые, ленточно перфорированные, • фильтроэлементы (экраны) щелевого типа например, со щелевыми решетками (EUROSLOT), • Фильтры RBWWS • канальчатые с открытыми порами например, из вспененного металла ( «Новомет Пермь» ), • мембранного типа Stren (R & W International, Inc. ), • центробежного типа LAKOS Pump Protection Separators (Division of Claude Laval Corporation), • металло спеченные • и другие типы.
С к в а ж и н н ы е ф и
Фильтроэлементы ( «Новомет» г. Пермь) Размер ячейки: 0, 5 … 5, 5 мм. Материал: К-монель, никелевые, медные сплавы, нихромы. Пористость: до 99%.
Фильтры RBWWS выполнены в виде равномерно расположенных по окружности несущих профилей 1 и обмотки 2 проволоки профильного сечения с особенно острыми края Профили и проволока в точках соприкосновения приваются методом диффузионной сварки. Материалом профилей является высоколегирован сталь. Точечная диффузионная сварка очень прочная. Витки проволоки образуют спиральную щель с очень короткими параллельными, а затем расходящимися внутрь каналами. Если сравнивать потоки трёх фильтров на уровне перепада давления величины 0, 1 МПа, то есть пропускную способность, то имеем отношение 1: 30: 100. То есть фильтр № 3 - RBWWS работает ещё в ламинарном режиме при потоке, более в 3 раза больше чем через фильтр № 2 типа Baker Excluder Screen. (SPE № 38178).
Системы контроля пескопроявлений • Виды противопесочных фильтров Щелевой фильтр Площадь течения Защита от песка Bakerweld® ®EXCLUDERTM EXPress® 2 -4% 6 -12% 15 -28% слабая хорошая отличная Эрозийная стойкость слабая хорошая очень хорошая отличная Срок эксплуатации небольшой средний продолжительный Стойкость к сгибанию очень хорошая отличная Терпимость к бур. раствору хорошая очень хорошая Стойкость к смятию слабая очень хорошая Возможность повреждения высокая слабая очень слабая
Фильтры хвостовики • Сетчатые скважинные фильтры • Проволочные щелевые скважинные фильтры • Скважинные фильтры с предварительной высокопроницаемой набивкой из гравия
Сетчатый скважинный фильтр Фильтр состоит из перфорированной обсадной трубы, на которой крепится фильтрующий элемент в виде сетки, а также защитный кожух поверх сетки. Продольный разрез Общий вид
Проволочный щелевой скважинный фильтр • Фильтр состоит из перфорированной обсадной трубы, на которой крепится фильтрующий элемент. • Щелевой фильтрующий элемент выполнен из профилированной проволоки, навитой на каркас из стрингеров. Фильтрующий элемент проволочного фильтра Общий вид
Скважинные фильтры с предварительной высокопроницаемой набивкой из гравия • За основу взята перфорированная обсадная труба. На базовую трубу с помощью поддерживающего кольца установлены два слоя штампованных щелевых рубашек, которые также выполняют защитную функцию. • Пространство между внутренней и внешней рубашками заполнено гравием.
Область применения щелевых хвостовиков • • • Наиболее простым методом предотвращения выноса песка в различных горно геологических усло виях является применение щелевых забойных фильтров. Сравнительно недорогие и устойчивые к на грузкам, возникающим при их установке в скважи не, долгое время щелевые хвостовики не позволяли обеспечить контроль выноса мелких частиц породы, в связи с невозможностью изготовления щелей соответствующих размеров. В условиях разработки месторождений с трудно извлекаемыми запасами углеводородов и необходи мости снижения стоимости работ по строительству скважин, применение недорогих систем по предот вращению выноса песка (щелевых хвостовиков) по зволяет повысить общую рентабельность разработки месторождения. В то же время в условиях, где для предотвращения выноса песка требуется примене ние фильтров с размером ячейки менее 0, 25 мм, ре комендуется использование проволочных фильтров [8, 9]. В некоторых случаях (на ПХГ, высокодебитные скважины в слабосцементированных коллекторах) обосновано применение и более сложных систем заканчивания, таких, как многослойные или гравийные фильтры.
Элементы конструкций щелевых хвостовиков Важнейшим элементом применения щелевых хвостовиков является оптимизация геометрии щелей и плотности их расположения по длине горизон тального участка. В процессе выбора оптимальной конструкции используют следующие параметры: • общая открытая поверхность — выражается в процентах, соотношение суммарной площади отвер стий к общей площади хвостовика; • размер щели — как правило, ширина щели, определяется в соответствии с размерами пластово го песка; • геометрия щели — геометрическая форма от верстия (прямая, трапецеидальная); • плотность щелей — число отверстий на 1 м трубы; • щелевой фактор — слагаемое скин эффекта, вносимое геометрией и размерами щелей хвостовика. На основании расчета щелевого фактора проводится оптимизация гидравлических сопротивлений, создаваемых забойным фильтром. Значение щелевого фактора отражает отклонение дебита скважины, законченной щелевым хвостовиком от дебита скважины, законченной открытым стволом при прочих равных условиях.
П р о ц е н т о т к р ы т о г о п р о с т р а н с т в а н О б с 3, 5 дюйма хвостовик со щелями а д н ы е к о л о 5, 5 дюйма хвостовик со щелями н н ы с о щ е л 4, 5 дюйма хвостовик со щелями 7 дюймов хвостовик со щелями
П р я м а я щ е л ь Т р а п е ц е и д а л ь н а я Э т о н а и б о л е е р а
Зависимость щелевого фактора от расположения и геометрии щелей 1 2 Условие сохранения открытой поверхности вытекает из результатов расчета потерь давления при течении через щели с использованием уравнений течения для открытых каналов. Этот подход приводит к ошибочному выводу, что редкие большие отверстия будут давать меньшее сопротивление течению, чем большее число маленьких отверстий, имея при этом одинаковый размер открытой поверхности. Однако такое предположение не учитывает наиболее важную составляющую потерь давления при течении через отверстия в случае щелевого хвостовика — конвергенцию притока в околоскважинной зоне вокруг щелей. Зависимость между протяженностью зоны конвергенции и размерами отверстия имеет вид Rс = K W, где Rс — радиус зоны конвергенции, м; К — коэффициент, зависящий от плотности щелей; W — ширина щели, мм. Таким образом, в случае 1 создается приблизительно вдвое больше потерь давления, чем в случае 2 при одинаковой открытой поверх ности.
Зависимость щелевого фактора для 139 -мм хвостовика и различных размеров отверстий от открытой поверхности: • Значение щелевого фактора отражает отклонение дебита скважины, законченной щелевым хвостовиком от дебита скважины, законченной открытым стволом при прочих равных условиях. ( от равномерного течения в удаленной части пласта к сконцентрированному течению у входа в щель). • Следовательно, чем выше щелевой фактор, тем ниже производительность скважины, законченной с использованием щелевого хвостовика, по сравнению со скважиной, законченной открытым стволом. Закупорка на входе, когда вход в щель оказывается забит твердой фазой, переносимой добываемым флюидом или за счет отложения растворен ных в пластовом флюиде веществ. Внутренняя закупорка, при которой частицы песка забивают щель, создавая условия, при которых она является продолжением породы пласта.
Зависимости изменения щелевого фактора от при 1 % открытой поверхности и плотности щелей при плотности щелей 320 отв. /м, щели щелевой фактор, рассчитанный для отверстий размером 0, 15 мм, на 40 % меньше, чем для отверстия размером 0, 30 мм разме ром 0, 15 мм дают щелевой фактор, равный 0, 254, для щели размером 0, 30 мм при той же плотности щелевой фактор равен 0, 220. Таким образом, обеспечивая лишь 40 % открытой поверхности по сравнению с отверстиями 0, 30 мм, при той же плотности отверстия 0, 15 мм будут снижать приток пластового флюида лишь на 13 %. Профиль притока может поддерживаться при меньших размерах щелей без сохранения открытой поверхности.
Оптимизация производительности горизонтальных скважин с использованием щелевых хвостовиков Проведенные исследования показывают, что изменения плотности и геометрических размеров щелей приводят к изменению гидравлических сопротивлений в горизонтальном стволе. Это дает возможность варьировать плотность щелей по длине горизонтального ствола, что может быть использовано для выравнивания профиля притока и распределения перепада давления. Приток к горизонтальному стволу распределен неравномерно по длине вскрытого интервала. Максимальный уровень притока приходится на первую треть горизонтального участка от начала и снижается, приближаясь к его концу. В некоторых случаях приток у начала горизонтального участка составляет более 40 % общей производительности скважины Значения производительности горизонтального ствола для различных соотношений плотностей притока в начале и конце горизонтального участка.
Применение щелевых хвостовиков • • • геометрия щели является важным средством предотвращения закупорки щели породой пласта при эксплуатации скважины. Трапецеидальный профиль щели обеспечивает наилучшие условия предотвращения закупорки; подбор геометрических размеров и плотности размеры отверстий и общая открытая поверхность в меньшей степени влияют на конечную производительность, что дает возможность в широком диапазоне использовать размеры щелей, необходимые для предотвращения выноса песка; геометрия щели является важным средством предотвращения закупорки щели породой пласта при эксплуатации скважины. Трапецеидальный профиль щели обеспечивает наилучшие условия предотвращения закупорки; изменение и подбор соотношения плотности отверстий в щелевых хвостовиках дает возможность регулировать приток пластового флюида по длине горизонтального участка;
Достоинства и недостатки сетчатого и щелевого фильтра Тип фильтра Щелевой Недостатки • Одинаковый фильтрующий зазор в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. • Высокая точность фильтрации частиц заданного размера. • Большая площадь проходного сечения. • Низкое гидравлическое сопротивление. • Высокая прочность фильтра • Сложная конструкция • Простая конструкция. • Низкая кольматация фильтрующего зазора. Сетчатый Достоинства • Разный фильтрующий зазор в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. • Низкая точность фильтрации частиц заданного размера. • Маленькая площадь проходного сечения. • Высокое гидравлическое сопротивление. • Возможность деформации незащищенного фильтрующего элемента при спуске фильтра в скважину.
Несущая и фильтрующая способность материала, заполняющего заколонное пространство в ПЗС: высокопрочным и низкопроницаемым цементным камнем; проницаемой структурой, сформированной в результате тверде ния тампонажных или полимерных композиций; проницаемой намываемой набивкой тонкодисперсного материала (напр. , из стеклянных шариков определенной фракции); высокопроницаемой намываемой набивкой грубодисперсного материала (напр. , из гравия определённой фракции). При вымывании тонкодисперсных фракций породы происходит заиливание фильтрующих элементов, образование каверн в пласте, обрушение его кровли и смятие фильтра или эксплуатационной колонны. Для борьбы с выносом «песка» применяют следующие технологии их закрепления: 1) песчано смолистыми составами; 2) синтетическими полимерами; 3) термическими и термохимическими способами.
Область применения щелевых хвостовиков • В условиях разработки месторождений с трудно извлекаемыми запасами углеводородов и необходи мости снижения стоимости работ по строительству скважин, применение недорогих систем по предотвращению выноса песка (щелевых хвостовиков) позволяет повысить общую рентабельность разработки месторождения. В то же время в условиях, где для предотвращения выноса песка требуется применение фильтров с размером ячейки менее 0, 25 мм, рекомендуется использование проволочных фильтров. • В некоторых случаях (на ПХГ, высокодебитные скважины в слабосцементированных коллекторах) обосновано применение и более сложных систем заканчивания, таких, как многослойные или гравийные фильтры.
По данным, установленным М. Маскетом, даже в случае, когда в скважине образовалась песчаная пробка, проницаемость которой в 200 раз больше, чем проницаемость продуктивного пласта, дебит скважины снижается на 34 %. • Наиболее простым методом предотвращения выноса песка в различных горно геологических условиях является применение щелевых забойных фильтров. Сравнительно недорогие и устойчивые к нагрузкам, возникающим при их установке в скважине, долгое время щелевые хвостовики не позволяли обеспечить контроль выноса мелких частиц породы, в связи с невозможностью изготовления щелей соответствующих размеров.
С к в а ж и н н ы е ф и
Фильтр с фильтрующими модулями из проволочного проницаемого материала (ППМ) Структура ППМ представляет собой сплетение проволочных результате определенно ориентированных спиралей, которые в процессе холодного прессования в пресс формах образуют проницаемую во всех направлениях открыто пористую систему, обеспечивающую требуемые механические, Проницаемая во всех направлениях структура физические и гидродинамические фильтроэлементов из ППМ обуславливает параметры. относительно низкое гидродинамическое Конструктивно ФЭ выполнен по сопротивление потоку благодаря отсутствию модульной схеме. Модули острокромочных элементов (круглое сечение фильтрующие представляют собой проволоки) и тупиковых пор. Высокая два одинаковых по высоте проницаемость в сочетании с гладкой вставляемых друг в друга наружной поверхностью фильтроэлемента дает идеальное распределение потока, втулочных элемента исключающее возможность его турбулентности.
Фильтр с фильтрующими модулями из ППМ. Ступенчатость процесса фильтрации (грубая и тонкая степень очистки) предопределяет повышенную грязеемкость и, следовательно, повышенный срок службы до регенерации. Кроме того, создается возможность сепарации и диспергации различных мультифазных сред. Двухступенчатая очистка среды по толщине фильтрующего модуля существенно повышает грязеемкость фильтра, а, следовательно, и срок его службы до регенерации. Размер пор ФЭ и связанная с ним тонкость фильтрации могут быть различными и определяются конкретными условиями работы в скважине. С помощью механизма поджатия ФЭ в осевом направлении можно изменять пористость, а, следовательно, тонкость фильтрации в широком диапазоне Наружный фильтрующий элемент с тонкостьюфильтрации 500 600 мкм предназначен для грубой очистки пластовой жидкости, а внутренний, с тонкостью фильтрации 250 ЗОО мкм, для тонкой (финишной) очистки прошедшей через наружный фильтрующий элемент пластовой жидкости. Изделия из ППМ обладают упруго демпфирующими свойствами и, следовательно, стойкостью к ударным нагрузкам.
Расширяющиеся скважинные фильтры • Для уменьшения начального диаметра слои фильтра расположены пакетами между щелевой несущей трубой и защитным кожухом с просверленными отверстиями.
В и д с в е р х у
• По сравнению с гравийной набивкой, менее сложный и менее дорогой метод как при установке, так и при эксплуатации (нет усаживания, пустот и неравномерной упаковки гравия). • Самая длинная секция расширяющихся песчаных фильтров с прилеганием к стенкам скважины ESS TM 2 145 м. • Фильтр ESS TM обеспечивает поддержку стенкам ствола скважины и прочность на смятие до 69 МПа (в отличии от гравийной набивки, после установки которой в горизонтальном стволе остаётся зазор).
Стыковка секций фильтра
Размерный ряд расширяющихся фильтров External diameter post expansion 3 7/8” 4 1/2” 2 7/8” ESS 5 7/8” 6 1/4” 4” ESS 3 1/2” ESS 8 3/8” 9 1/8” 5 1/2” ESS 4 1/2” ESS
Гравийно намывные фильтры • Создается путем предварительного расширения ствола скважины против продуктивного пласта, спуска в скважину перфорированного хвостовика фильтра и заполнения кольцевого пространства отсортированным гравием. • Намывка гравийной набивки – достаточно специфическая многоэтапная операция, результативность которой зависит от многих факторов
песчаной пробки внутри пласта ИДЕАЛЬНАЯ ОБЛАСТЬ Отношение проницаемостей фильтрующей набивки (эффективная к начальной) Образование (закупорка ПЗП собственной твёрдой фазой) Образование песчаной пробки внутри набивки Свободный вынос песка через набивку Отношение размеров зерен набивки и песка (отношение диаметра зерен набивки D 50 к диаметру зерен песка пласта D 50)
Сплошной отбор Со стенок ствола скважины Вынесенный Желонка из скважины песок Наилучший вариант Допустимый вариант Недостоверный источник Представляет все присутствующие пески Отдельные участки Редко дает точные данные о размерах зерен песка в пласте Неповрежденная структура горной породы Загрязнение Высока вероятность получения буровым раствором искаженной кривой распределения гранулометрического состава Можно выбрать подходящие образцы Повреждение зерен Большая доля мелких зерен песка и песка мелкодисперсных частиц породы может исказить процесс ситового анализа Наименее предпочтителен
Гранулометрический анализ Сухое грохочение (ситовой анализ) Гранулометрический анализ на лазерном анализаторе Для репрезентативного критерия требуется образец, размерами превышающий 10 г Требуется намного меньше песка, чем при ситовом анализе Измерения вплоть до 45 микронов Измерения – вплоть до 0, 4 микрона Сложно получить хорошую дисперсность Образец измельчается ультразвуковым методом в воде Измеряются вторые Измеряется средний диаметр наименьшие размеры
Кривая распределения гранулометрического состава
Виды фильтров Проволочны й Расширяющий ся Сетчатый Гравийная набивка
4. Выбор наиболее подходящего фильтра Проволочный Сетчатый Расширяющийс Гравийная я набивка Описание фильтра Фасонная проволока намотана основную трубу. Тканая одно или многослойная металлическа я сетка и защитный перфорирован ный кожух Тканая металлическая сетка и защитный перфорированный кожух приклеены к щелевому хвостовику или основной трубе межтрубное пространство заполняется гравием определенного размера для удержания песка Критерии удержания песка 1 x. D 25 1 x. D 10 1 x. D 5/D 10 Размеры зерен гравия в 5 6 раз крупнее зерен песка D 50. Как правило, сетка фильтра рассчитана на удержание гравия, но также может быть подобрана и для песка.
Регулирование притока М Моделирование разработки пласта о д е л и р о в а н и е Р
И с С и с т е м ы п а с с и в н о г о к о н т
1. П р и т о к к с к D C ж Т л д б б й и и е р о о а е е е 4 а о р о о о р е о н н п я в в в ч ч у с с у с т з т к к к ) ( . I П р и н ц и п р а б о т ы I C D
• Устройство регулирования притока Flo. Reg™ • Система интеллектуальных фильтров Intelligent Screens™
П р и м е р з а к а н ч и в а н и я с к в В с е г д а в д в и ж е н и и !
Гранулометрический состав песка и расчетная кривая 2 для выбора гранулометрического состава гравия (по Д. Шварцу -Абрамсу) Коэффициент неоднородности песка kн как отношение диаметра отверстий сита, через которое прошло 60 % массы образца, к диаметру отверстий сита, через которое прошло только 10 % общей массы. (однородные kн ≤ 3; неоднородные kн >5; крайне неоднородные kн >10). е о б х о д и м ы й р а з м Н
а р и с. в к а ч е с т в е п р и м е р а п о к а з а н а Н
– Если фракционный состав гравия и размер щелей в корпусе фильтра выбраны правильно, гравий тщательно отмыт от примесей, отсортирован и из него для фильтра отобрана только нужная фракция, то вынос песка и разрушение коллектора при эксплуатации скважины будут практически полностью исключены. – Частицы песка, которые в начальный период работы фильтра начнут перемещаться по продуктивному пласту вместе с пластовой жидкостью, будут задерживаться на наружной поверхности гравийной набивки и образовывать мостики на входах в поровые каналы между зернами гравия; при этом уменьшится размер входных отверстий и через фильтр будет проходить почти чистая жидкость. В пластовой жидкости, прошедшей через такой фильтр, могут содержаться лишь самые тончайшие илистые частицы размером не более нескольких микрометров.
Технология сооружения гравийно намывных фильтров методом обратной циркуляции (разработка ВНИИГАЗ) • • • Состав фильтровой компоновки определяется скважинными условиями, типом эксплуатационного оборудования, а также особенностями ведения работ в данном районе и в общем случае включает: башмак (1); клапан обратный (2); клапан кольцевой (3); зумпф (4); фильтр-каркас (6); надфильтровые трубы (7); узел разъединения колонны (8). Гравийно жидкостная смесь закачивается по межтрубному пространству между эксплуатационной колонной и колонной НКТ и продавливается до фильтровой компоновки. Жидкость носитель, пройдя сквозь щели фильтра каркаса, выходит на поверхность через рабочие трубы (Схема 1). По завершению процесса сооружения гравийного массива в колонну рабочих труб сбрасывается шар, и через открывшиеся окна клапана промывочного (9) прямой циркуляцией осуществляется удаление излишков гравия (Схема 2) После удаления излишков гравия технологическое оборудование (клапан промывочный (9) и трубки промывочные (5)), извлекаются из скважины и устанавливается эксплуатационное оборудование (пакер механический (11) с перфорированным патрубком (12)) (Схема 3). Простота технологического оборудования и технологии создания гравийного массива является достоинством метода обратной циркуляции, однако, низкая скорость нисходящего потока приводит к сегрегации гравия в процессе доставки его в призабойную зону.
Контроль качества гравийной набивки 1. Однородность 96% между выбранными ситами 2% или меньшее проходит через меньшее сито 2. Форма зерна шарообразность > 0, 6 закругленность > 0, 6 3. Растворимость в кислоте Размер, меш. Макс. растворимость 8/16 30/50 2, 0 40/60 3, 0 4. Глинистые и мягкие частицы < 1, 0% 5. Сопротивление истиранию < 4% мелкодисперстных частиц в результате нагрузки в 2000 psi – Если фракционный состав гравия и размер щелей в корпусе фильтра выбраны правильно, гравий тщательно отмыт от примесей, отсортирован и из него для фильтра отобрана только нужная фракция, то вынос песка и разрушение коллектора при эксплуатации скважины будут практически полностью исключены. В пластовой жидкости, прошедшей через такой фильтр, могут содержаться лишь самые тончайшие илистые частицы размером не более нескольких микрометров.
Компоновка для намыва гравийного фильтра с пакером модели SC 1 (Baker Oil Tools) за один спуск. Фильтр овая труба В компоновке для создания гравийного фильтра включает пакер SC 1, в котором посажена сборка посадочного устройства с распределителем потоков. Фильтровая труба располагается между нижней частью сборки посадочного устройства с распределителем потоков и нижним концом эксплуатационного фильтра. При спуске циркуляционные отверстия распределителя потоков располагаются внутри перфорированного хвостовика компоновки гравийного фильтра между пакером и внутренним уплотнительным переводником.
Намывка гравийного фильтра через эксплуатационный фильтр с пакером модели SC 1 Для намывки гравийного фильтра сборка посадочного устройства с распределителем потоков приподнимается до тех пор, пока перепускные отверстия ни окажутся выше пакера. Это позволяет начать циркуляцию жидкости носителя через эксплуатационный фильтр и намыв гравия в пространстве между обсадной колонной и эксплуатационным фильтром.
Обратная циркуляция с пакером модели SC 1 • В таком положении циркуляционные отверстия для создания гравийного фильтра находятся выше пакера, нижний узел уплотнений сборки посадочного устройства с распределителем потоков герметизирует проходной канал пакера, а шарик обратной циркуляции плотно сидит в седле и изолирует пласт от пульсаций давления и ухода жидкости в пласт. Обратной циркуляцией через циркуляционные отверстия из рабочей колонны вымывают остатки гравия.
Эксплуатация с пакером модели SC 1 • Сборку посадочного устройства с распределителем потоков извлекают и спускают лифтовую колонну с узлом уплотнения, который герметизирует проходной канал пакера и нижний внутренний уплотнительный переводник. При этом также изолируется перфорированный хвостовик компоновки гравийного фильтра и скважину можно вводить в эксплуатацию.
Шнековая компоновка для создания гравийных фильтров (Baker Oil Tools) Сначала на забой создается гравийная набивка. Затем ввинчивают вращением колонны вправо шнековую компоновку фильтра в предварительно созданную гравийную набивку, располагая напротив продуктивного интервала и создавая гравийный фильтр без пустот. Рис. 1 — Вкручивание шнекового эксплуатационного фильтра Рис. 2 — Установка эксплуатационного фильтра Рис 3 — Посадка пакера и начало
Достоинства и недостатки расширяющихся и гравийно намывных фильтров Тип фильтра Достоинства Недостатки • Низкая стоимость фильтра • Специальная Расширяющийся • Эффективная изоляция технология фильтр пластов изготовления • Отсутствие ограничений по длине • Долговечность работы Гравийно • Вариация метода намывной фильтр эксплуатации пескопроявляющей скважины • Дороговизна • Сложность установки
Обработка слабосцементированных песчаников твердеющими составами АКОР (алкоксикремнийорганический реагент). Преимущества: • Хорошая фильтруемость в пласт; • Селективность отверждения и проникновения в обводнённый участок пласта, насыщенный водой любого типа и любой минерализации; • Полнота отверждения; • Широкий температурный интервал применения (до 300 о С); • Низкая температура замерзания (ниже -50 о С); • Высокая адгезия к породе.
Проницаемые тампонажные камни для неустойчивых коллекторов, эксплуатируемых открытым стволом Зависимость продуктивности скважины при различных соотношениях проницаемостей тампонажного фильтра и пласта (по данным Тюм. ГНГУ) Для низкопроницаемых пород проницаемость цементного камня должна быть близкой к проницаемости пласта. Для других пород проницаемость цементного камня может быть порядка 250 300 м. Д. коэффициент совершенства скважины по степени вскрытия 1
Способ повышения эффективности процесса крепления прискважинной зоны пласта с помощью гранулированного магния [Серенко. И. А. , Сидоров. Н. А. , Кошелев. А. Т. Повторное цементирование при строительстве и эксплуатации скважин. —М. : Недра, 1988. ] • В скважину через НКТ, башмак которых устанавливается на уровне кровли перфорированного интервала в жидкость носитель на углеводородной основе, нейтральной по отношению к магнию, вводят гранулированный магний или его опилки. В процессе продавливания жидкости носителя магний фильтруется в пласт. Конечную порцию жидкости-носителя (5. . . 10 % общего объема) нагнетают без магния для исключения преждевременного контакта магния с кислотой. Затем в скважину нагнетают раствор соляной кислоты. Соляная кислота вступает в экзотермическую реакцию с магнием с выделением большого количества тепла, в результате которой образуется соль — хлорид магния и газообразный водород. Сохранению высокой проницаемости способствуют пузырьки газообразного водорода, который выделяется в процессе термохимической реакции с соляной кислотой.
Формирование проницаемого цементного камня (Овчинников В. П. , Салтыков В. В. , Аксёнова Н. А. , Тюм. ГНГУ) • Применение пористых и крупнодисперсных наполнителей (керамзит, песок) в сочетании с карбонатом аммония (добавка газообразующая при температуре 60 0 С) и некоторого количества нефти, вводимой в жидкость затворения. Оптимальный состав смеси: карбонат аммония – 8%, ПЦТ 20%, керамзит 40% , песок 40%, нефть 1, 6% от смеси В/Ц 0, 75 0, 8. Выделение газа в ранние сроки твердения цементного камня при наличии перепада давления способствует раздвижке структур еще не затвердевшего камня и вытеснению из него несвязанной жидкости затворения, газа и нефти. • Воздействие температуры порядка приводит к разложению добавки согласно химическому уравнению: (NH 4)2 CO 3 = 2 NH 3 ª + СО 2 ª + Н 20 • Повышение забойной температуры до требуемой (600 С) предложено использованием в технологии заканчивания скважины обсадных труб с магниевыми заглушками и технической соляной кислоты. • Взаимодействие магния с соляной кислотой протекает по следующему уравнению: Mg + 2 HCl= Mg. Cl 2 + H 2 – 445, 5 к. Дж/моль Магний плавится при 651 °С, но в зависимости от скорости фильтрации кислоты и давления нагнетания температура на обрабатываемой поверхности достигает 800 °С и выше.
Количество заглушек и соляной кислоты для создания температуры на забое необходимой для разложения карбоната аммония в цементном камне (Овчинников В. П. , Салтыков В. В. , Аксёнова Н. А. , Тюм. ГНГУ)
Цементно полимерные композиции, образующие проницаемый камень (Тюм. ГНГУ) В состав композиции входит полимеробразующий компонент, способный саморазрушаться со временем или подвергаться деструкции под действием химических веществ. При этом материал должен отвечать следующим требованиям: а) при определенной концентрации регулировать фильтрационные и реологические свойства композиции, а также сроки схватывания и твердения; б) обладать ферментативной устойчивостью и термостабильностью; в) подвергаться физической и химической деструкции; г) обладать устойчивостью к высокоминерализованным средам; д) быть экологически безопасным и доступным. Создание такого фильтра позволяет сохранить коллекторские свойства пласта, предотвратить вынос песка в скважину, уменьшить металлоемкость конструкции скважины и сократить время на освоение скважины. В качестве полимеробразующего компонента рекомендуется использовать крахмал, который подвергается ферментативному разрушению. Подвергаясь деструкции до простых растворимых сахаров, крахмал, по мнению авторов, вымывается, освобождая поры, капилляры и микротрещины цементного камня.
Конструкция забоев с проницаемыми наполнителями • В конструкции забоя с проницаемыми наполнителями предупреждение выноса песка достигается путем создания искусственного фильтра из проницаемого тампонажного материала (напр. , Контарен 2, разработанный во ВНИИКРнефти который включает в свой состав ТС 10, уротропин, наполнитель ШРС С, получаемый при совместном помоле шлака, руды и хлористого натрия, и водный раствор едкого натра). Для этого в пласт в течение 1 5 сут, закачивается на поглощение тампонажный состав Контарен 2. Проницаемый полимерный тампонажный материал Контарен 2 имеет начальную прочность на сжатие не менее 6 МПа и проницаемость камня 0, 12 0, 20 мкм 2, а после вымывания из него соли соответственно прочность от 3, 5 до 5, 0 МПа и проницаемость и 1 5 мкм 2. • Вымывание солевого наполнителя осуществляется при прокачивании через искусственный фильтр водных растворов ПАВ с концентрацией 0, 5 0, 1 % из расчета 1 2 м 3 на 1 м толщины пласта. • Материал устойчив к воздействию кислот и не разрушается при температуре до 200 °С. • Предельная допустимая депрессия на пласт после крепления призабойной зоны Контареном 2 не должна превышать 3 МПа.
Порядок выбора конструкции забоя скважины 1. • • • Определить геологические признаки эксплуатационного объекта и его физико механические свойства. Однородным коллектором считается пласт, являющийся литоло гически однородным по всей толщине, имеющий приблизительно одинаковые фильтрационные свойства и пластовые давления в пропластках, насыщенных однотипными флюидами. Близко расположенными по отношению к продуктивному объекту считаются проницаемые пласты, находящиеся на расстоянии менее 5 м. Высокопроницаемым коллектором считают пласт, пористая kп или трещинная kт проницаемость которого имеет значение соответственно > 0, 1 мкм 2 или > 0, 01 мкм 2. При значениях kп и kт меньше указанных величин коллектор считается малопроницаемым. Высокими, нормальными и низкими пластовыми давлениями считаются давления, имеющие соответственно следующие градиенты: grad p пл > О, 01 МПа/м; grad p пл = 0, 01 МПа/м; grad. p пл < 0, 01 МПа/м. Аномально низким пластовым давлением считают давление, при котором grad p пл < 0, 008 МПа/м, и аномально высоким давление, при котором grad p пл > 0, 011 МПа/м. Для неустойчивых коллекторов прогнозируется прочность и фракционный состав пластового песка.
Порядок выбора конструкции забоя скважины 2. Оценить прочность пород в призабойной зоне. сж 2 [К(10 6 g. H –pпл )+pз] где: сж прочность пород продуктивного пласта при одноосном сжатии, МПа; К коэффициент бокового распора; К = / (1 ); ~ коэффициент Пуассона. (Глины пластичные =0, 41; Глины плотные =0, 3; Глинистые сланцы =0, 25; Известняки =0, 31; Песчаники =0, 3; Песчаные сланцы =0, 25); средняя плотность вышезалегающих горных пород, кг/м 3; рпл пластовое давление, МПа; рз давление столба жидкости на забое скважины, МПа; Пример. Продуктивный пласт, вскрытый скважиной глубиной 2500 м, представлен песчаником, граница прочности которого на сжатие сж составляет 28 МПа, пластовое давление в котором равно 26, 5 МПа; предполагается создать депрессию 2, 5 МПа, средняя плотность горных пород по разрезу сква жины равна 2250 кг/м 3. К=0, 3: (1 0, 3) = 0, 43, 28 МПа > 2[0, 43(10~6 х2250 х9, 8 х2500 26, 5) +2, 5 )] =29, 6 МПа. Т. о. прочность песчаника не даёт возможность создавать в скважине с открытым забоем депрессию 2, 5 МПа. .
Порядок выбора конструкции забоя скважины 3. Выбирать тип конструкции забоя с учётом прочности пород ПЗП и геологических признаков объекта эксплуатации. Предельно допустимая депрессия на слабосцементированный пласт с установкой забойного фильтра (щелевого, с проволочной обмоткой, металлокерамического, расширяющегося и т. п. ) определяется из выражения где : С сила сцепления горных пород, МПа (С=9, 2 1, 4 МПа); коэф. прочности пористых материалов, = me/mn; rc радиус скважины, м; Rk радиус контура питания, принятый равным половине расстояния от ближайшей эксплуатационной скважины, м; k проницаемость породы, мкм 2; me , mn — пористостьсоответственно эффективная и полная. Пример. Имеем гс = 0, 1 м; Rк = 200 м; k = 0, 2 мкм 2; me = 24 %; mn = 26 %; с = 1 МПа.
Порядок выбора конструкции забоя скважины 4. Определить необходимость применения в призабойной зоне ствола скважины изолирующих мостов или пакеров по коэффициенту перетока K пер. P 1 пл и p 2 пл пластовые давления в ближайших пропластках, МПа; в g гидростатическое давление между пропластками, МПа. При Kпер 1, 25 1, 5 проницаемые близкорасположенные пласты рекомендуется разобщать изолирующими мостами или пакерами, которые размещаются против непроницаемых участков с номинальным диаметром скважины. Мост должен обеспечивать создание герметичной перемычки в стволе скважины и обладать достаточной несущей способностью. Качество изолирующего моста зависит от свойств тампонажного материала, протяженности моста, состояния поверхности обсадных труб. Требуемую минимальную высоту изолирующего моста находят по формуле: где Н — минимальная высота моста, м; p — максимальный перепад давления, действующий на мост, МПа; grad р — допускаемый градиент давления, МПа/м. В зависимости от ; — коэффициент пластичности материала моста (условный показатель пластичности). . Для твёрдых материалов, дающих хрупкое разрушение, =0. Для материалов на основе полимерцементов, синтетических смол и битумов =0, 03 0, 05 Пример. Депрессия на пласт 3, 5 МПа, допустимый grad р для цементного камня=1, 5 МПа/м и 0, 7 МПа для полимерной композиции для полимерной композицыи 0, 03. Н=3, 5/1, 5=2, 33 м для цементного моста Н=3, 5/0, 7 х(1 0, 03)=5, 15 м для полимерной композиции.
5. Выбрать состав забойного оборудования (заколонные пакера, вставные фильтры и т. п. ). Закрытая Открытая с фильтрующиз ми устройствами Смешанная С проницаемыми наполнителями 1 - обсадная колонна; 2 цементное кольцо; 3 - зона перфорации; 4 - продуктивный пласт; 5 ~ заколонный пакер; б фильтр в колонне; 7 - подвеска фильтра; 8 водоносный пласт; 9 - фильтр хвостовик; 10 - гравийный фильтр; 11 - зона проникновения; 12 фильтр из тампонажного материала
К искусственному фильтру для установки в зону продуктивного пласта предъявляются соответствующие требования: 1) Оптимизация фильтрующей поверхности ( размер отверстий 0, 08. . 0, 10 мм и их количество); 2) фильтрационное сопротивление фильтра должно быть минимальным (соизмеримость с проницаемостью коллектора); 3) фильтр должен обладать достаточно высокой стойкостью к механическим нагрузкам, а также фильтрационному и коррозионному воздействию пластовых флюидов; 4) частицы породы, размеры которых меньше 0, 01 мм, должны свободно выноситься из скважины.
Порядок выбора конструкции забоя скважины 6. Обосновать материал для заполнения заколонного пространства в призабойной части ствола. 7. Оценить для выбранной конструкции забоя приемлемость используемых технологий (вскрытия, цементирования, перфорации, освоения, обработок ПЗП, намыва гравийного фильтра) и при необходимости скорректировать их. Конструкция закрытого забоя необходима для изоляции продуктивных горизонтов друг от друга с целью обеспечения их разработки совместно раздельной эксплуатацией. Продуктивный объект перекрывается сплошной или потайной колонной с обязательным ее цементированием. Конструкции открытого забоя необходима для исключения контакта продуктивного коллектора с тампонажным раствором. Продуктивный объект остается открытым или перекрывается незацементированным фильтром. Конструкции забоя смешанного типа рациональны в однородной залежи для изоляции напорных горизонтов, расположенных близко от кровли объектов. С этой целью в верхнюю часть продуктивного объекта спускают и цементируют эксплуатационную колонну. Нижняя часть пласта остается открытой или перекрывается фильтром. Конструкция забоев для предупреждения выноса песка предусматривает создание в призабойной зоне проницаемых материалов, которые снижают поступление песка в скважину.
Конструкция забоя скважины для многопластовой залежи. Главным достоинством инструмента селективного заканчивания скважин, является его способность надежно изолировать: • каждый из пластов, пройденных скважиной, от контакта с цементным раствором во время цементирования скважины; • продуктивные пласты от взаимных перетоков флюидов; • продуктивные пласты от водяных. Изоляция продуктивных пластов от водяных достигается установкой сверху и снизу каждого продуктивного пласта наливных пакеров, оснащенных байпасными проходами, благодаря которым цементный раствор при цементировании ствола скважины движется, минуя пласт. Кроме изоляции, такое решение исключает негативное воздействие на пласт давления цементирования.
Варианты стыковочных узлов боковых и дополнительных стволов.
Вопросы для самопроверки и контроля знаний. . 1. Основные типы конструкции забоя 2. 3. 4. Совершенство гидродинамической связи скважина пласт Состав забойного оборудования. В каких случаях используется в скважине конструкция «открытый» ствол. С какой целью используются проницаемый цементный камень 5. 6. Варианты стыковочных узлов боковых и дополнительных стволов.
Скачать презентацию Тема 2 Конструкция забоя скважин Количество часов
Lektsia_T_2.pptx