Проблемы эксплуатации месторождений Уренгойского комплекса: Материалы научно-технической конференции, страница 10

Рис. 2. Устойчивый свод, образованный под действием напряжений, прижимающих зерна пластового песка друг к другу:

/ - цементный камень;

2 - направление притока из пласта;

3 - зерна пластового песка, находящиеся под действием трехосных сжимающих напряжений

Процесс формирования песчаных сводов и стабилизации пласта иллюстрируется на рис. 3.

24

Рис. 3. Вынос пластового песка из несцементированных и слабосцементированных пластов

А - образование пустот у перфорационных отверстий; Б - образование песчаных сводов около перфорационных отверстий; В - разрушение пес­чаных сводов; Г - массивный вынос пластового песка; 1 - добываемый газ и пластовый песок; 2 - горное давление; 3 - пластовый песок; 4 - зона об­валивания пластового песка; 5 - обсадная колонна; 6 - добываемый газ без пластового песка; 7 - песчаный свод; 8 - массивное перемещение пласто­вого песка

При вводе скважины в эксплуатацию вместе с газом в перфо­рационные отверстия в обсадной колонне начинает осыпаться пе­сок и выносится из них (рис. За). В результате в движение прихо­дят массы песка все дальше от перфорационных отверстий, и около последних образуются песчаные своды (рис. 36), которые сохра­няются в стабильном состоянии под действием капиллярных сил и сил трения. Последние определяются воздействием на песчаный пласт горного давления. Разрушение образовавшихся песчаных сводов (рис. Зв) происходит тогда, когда возникающие в них на­пряжения начинают превосходить силы, которые удерживают сво­ды в стабильном состоянии. Так бывает, например, когда дебит скважины превышает максимальный дебит, при котором еще не наблюдается вынос песка. В этом случае происходит обваливание зоны, прилегающей к этому своду.

Затем, как и прежде, образуется новый свод, который оста­нется устойчивым до следующего увеличения напряжений. Если такие обваливания происходят довольно часто, то действие горного давления на движущийся песок может оказаться недостаточным для развития силы тления, существующей в начальный период экс-

25

плуатации. В результате чего может произойти общий обвап (рис. Зг), после чего пластовый песок заполнит скважину.

Подобные повреждения песчаных сводов могут быть вызва­ны также поступлением в скважину воды или колебаниями давле­ния. Следствием притока воды в скважину становится уменьшение капиллярного эффекта, в результате чего возникают предпосылки к разрушению свода - выпадение всего лишь одного зерна с поверх­ности свода может привести к обваливанию. Причиной колебаний давлений может быть быстрое закрытие или пуск скважины. Со­вместное воздействие вышеперечисленных факторов приводит к разрушению сводов.

Как известно, методы борьбы с выносом пластового песка из скважин можно подразделить на две группы: с использованием ме­ханических средств, создающих сводовый эффект (намывные гра­вийные фильтры (ГНФ), щелевые фильтры и "хвостовики", подвес­ные гравийные фильтры, слипающийся гравий и т.д.), и средств, укрепляющих породу пласта (закачка в нее химреагентов для соз­дания искусственной цементации ее зерен).

Одним из наиболее простых является способ ограничения отборов пластового флюида из скважин, позволяющий уменьшить поступление пластового песка в скважину, однако область его применения ограничена в связи с резким сокращением дебитов. В настоящее время метод ограничения дебита не часто выбирают в качестве оптимального решения, так как заранее невозможно пред­сказать допустимые дебиты. Поэтому даже в случае слабосцемен-тированных или прочных пород пласта-коллектора предпочтение отдается механическим способам задержания песка, поскольку они обеспечивают прогнозируемую техническую политику и удовле­творяют требованиям безопасности.

В результате анализа и экспертной оценки, разработанных и выпускаемых отечественной и зарубежной промышленностью многочисленных конфигураций скважинных фильтров нами по­добран и усовершенствован, совместно со специалистами УГНТУ, "ВНИИГАЗа" проволочный скважинный фильтр типа ФСК-114 (рис. 4). Фильтры ФСК широко применяются на ПХГ (Щелковское, Касимовское, Солоховское, Краснопольское, Базайское и т. д.) и нефтяных месторождениях (Бузовны-Маштаги). Благодаря исполь­зованию фильтров ФС и ФСК увеличение дебита скважин на ПХГ