Установка гравийных фильтров
2. Установка гравийных фильтров
Один из наиболее распространенных способов предотвращения разрушения коллектора при эксплуатации скважины – установка гравийных фильтров. Суть способа заключается в следующем. Участок скважины немного ниже башмака обсадной колонны, спущенной до кровли продуктивного пласта (см. рис. 1 6), расширяют с помощью гидравлических или механических расширителей, укрепляют короткой потайной колонной, составленной из обсадных труб с предварительно профрезированными щелями, а затем кольцевое пространстве между колонной и стенками скважины заполняют специально отобранной фракцией зерен гравия. Потайная колонна с щелевидными отверстиями и гравийная обсыпка ее образуют высокопроницаемой для жидкости и фактически непроницаемый для частиц песка фильтр.
Эффективность установки гравийного фильтра зависит от качества тех жидкостей, которые используются при расширении ствола транспортирования гравия, от способа укладки гравия в кольцевом зазоре и состава гравия. Чтобы возможно меньше загрязнять продуктивный пласт, целесообразно при первичном вскрытии его и расширении ствола использовать безглинистую промывочную жидкость с малым содержанием твердой фазы (лучше без нее) и с малой фильтратоотдачей. Такой жидкостью может служить водный раствор КСl или другой соли, обработанный подходящим полимером с целью повышения вязкости и возможно большего снижения фильтроотдачи. Как при первичном вскрытии, так и в период расширения ствола, необходимо поддерживать лишь минимальное избыточное давление в скважине и очень тщательно очищать промывочную жидкость от выносимых из скважины твердых частиц, чтобы предотвратить глубокое проникновение их в коллектор.
Для транспортировки гравия в скважину требуется специальная очень чистая жидкость, практически не содержащая твердой фазы. В качестве такой жидкости обычно используют водные растворы солей (KC1, NaCI, CaBr2) обработанные полимерами, а в случае вскрытия нефтенасыщенных пород – также очищенную нефть и нефтепродукты. Содержание твердой фазы в такой жидкости не должно превышать примерно 2-3 г/м3 , а размеры ее частиц должны быть менее 2 мкм.
Емкости для хранения жидкости – носителя, циркуляционной системы, трубопроводы и другое оборудование, с которыми эта жидкость будет вступать в контакт, включая бурильные трубы и внутреннюю поверхность обсадной колонны, необходимо предварительно тщательно очистить скребками от грязи и ржавчины и промыть. Чтобы в период очистки обсадной колонны частицы грязи и ржавчины не могли заметно загрязнить коллектор, рекомендуется перед началом операции нижний расширенный участок скважины заполнить чистой жидкостью достаточно высокой вязкости и в процессе очистки поддерживать только минимальную репрессию на пласт.
Чтобы обеспечить высокую степень чистоты самой жидкости – носителя гравия, ее предварительно пропускают через два комплекта специальных фильтров: первый – с отверстиями 25-50 мкм, второй – с отверстиями размером 2-10 мкм. Такие же фильтры включают в состав циркуляционной системы для поддержания чистоты этой жидкости в период транспортировки гравия в скважину.
На рис. 2 показана одна из современных схем транспортировки гравия в расширенный участок скважины. Скважину, в которую на бурильных трубах 5 спущен фильтр 8, составленный из коррозионно-стойких труб с профрезированными в стенках щелями, промывают способом обратной циркуляции чистой жидкостью-носителем гравия. Устье скважины предварительно герметизируют превентором 1. Выходящую из колонны жидкость направляют в очистную систему состоящую из двухпалубного вибросита 11 с размерами отверстий в верхнем сите 0,1 мм, в нижнем – примерно 0,07 мм, батарей гидроциклонов 12 и 13, отстойников 14, фильтров 15 и 16 тонкой очистки, смесителя 18 и поршневого насоса 19. После промывки в циркуляционную жидкость – носитель вводят из бункера 17 с помощью смесителя 18 небольшое количества специально отобранного гравия с таким расчетом, чтобы концентрация последнего была порядка 15-20 кг/м3, и следят за характером изменения давления в насосе во времени. Если в течение одного – двух циклов циркуляции давление существенно не возрастает, несколько увеличивают концентрацию гравия и процесс закачки продолжают.
Жидкость – носитель транспортирует гравий по кольцевому пространству вниз до корпуса фильтра; в расширенной части гравий осаждается на забой и постепенно заполняет кольцевой зазор; жидкость же проходит через щели корпуса фильтра 8 и по колонне труб 5 направляется в очистную систему.
Рекомендуемые материалы
По мере заполнения зазора между корпусом фильтра и стенками скважины гравием гидравлические сопротивления и давление в насосе возрастают. Чтобы несколько снизить давление, при закачке последней порции, концентрацию гравия в жидкости – носителе уменьшают. По окончании закачки расчетного количества гравия бурильные трубы в безопасном замке соединяют от корпуса фильтра 8, слегка приподнимают и обратной циркуляцией промывают скважину. Затем бурильные трубы поднимают из скважины.
Для лучшей укладки гравия и максимально полного заполнения им кольцевого пространства между корпусом фильтра и стенками расширенного участка ствола скважины полезно использовать вибраторы. Вибратор 9 спускают внутри колонны труб 5 на кабеле 6 и устанавливает в корпусе фильтра. По окончании намыва гравия вибратор из скважины поднимают. Гравийный фильтр может успешно предотвратить разрушение коллектора и вынос песка в скважину лишь при обязательном соблюдении следующих условий:
а) размер зерен гравия должен быть правильно выбран с учетом гранулометрического состава частиц коллектора и стенки их неоднородности;
б) зазор между корпусом фильтра стенками расширенного участка скважины должен быть оптимальным, а упаковка зерен гравия в нем максимально плотной;
в) зерна гравия должны иметь сферическую форму;
"13 Метод подбора частного решения" - тут тоже много полезного для Вас.
г) максимально возможная при эксплуатации скважины скорость течения через щели корпуса фильтра не должна превышать допустимой величины;
д) зерна гравия должны быть очень чистыми и не должны загрязняться при транспортировке.
Гранулометрической состав песка по толщине продуктивного пласта может изменяться весьма значительно. Поэтому для успешного предотвращения выноса песка размер зерен гравия выбирают, пользуясь той из прямых, которая проведена через наименьший оптимальный диаметр. Щели размещают рядами; внутри ряда они расположены равно – мерно, щели в смежных рядах размещают в шахматном порядке. Длина щели примерно 50 мм, расстояние между смежными рядами равно от 50 до 100% длины щели. Применяют и более сложные конструкции.
Если фракционный состав гравия и размер щелей в корпусе фильтра выбраны правильно, гравий тщательно отлит 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.
Рисунок 2 Схема транспортировки гравия в расширенный участок скважины
