Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ состояния подготовки гравийных материалов на основе песка для сооружения противопесочных фильтров и проведения гидропес коструйной перфорации при освоении скважин 12
1.1. Классификация материалов, используемых для крепления ствола скважины в интервалах залегания неустойчивых коллекторов по составу и влиянию на коллекторские свойства продуктивного пласта 12
1.2. Опыт задержания песка путем оборудования скважин фильтрами с гравийной набивкой 14
1.2.1. Применение гравийных материалов в отечественной промысловой-практике .. 14
1.2.2. Применение гравийных материалов за рубежом 17
1.2.3. Опыт создания гравийного намывного фильтра в СССР по технологии фирмы «Лайенс» 20
1.3. Анализ существующего производства песка для нефтегазодобы вающей отрасли 24
1.3.1. Состояние подготовки песка на Волгоградском заводе спецнеф-тематериалов (СНМ) 25
1.3.2. Требования к гравийным материалам на основе кварцевого песка 27
1.3.3. Необходимость совершенствования материалов для вторичного вскрытия продуктивных горизонтов 29
1.4. Пескопроявления при эксплуатации сеноманских газовых скважин на поздней стадии разработки месторождений Западной Сибирии методы их ликвидации 32
Установление основных направлений по совершенствованию материалов для гравийных фильтров, технологии их подготовки и постановка задач диссертации 35
Экспериментальные исследования: процессов формирования гравийного массива 37
Выбор гравия для противопесочного фильтра 37
Изучение влияния фракционного и минерального состава песка на прочностные свойства гравия для намыва скважинного фильтра 39
Разработка методики проектирования гравийной набивки 43
Исследование процесса кольматации гравийного фильтра на насыпных моделях 47
Аналитические исследования процессов создания трёхфракционного гравийного массива 51
Сопоставление-разработанной методики-подбора гравийного-материала с работой Сосье 66
Выводы 67
Разработка технических средств для работы в условиях абразивно-коррозионной агрессии при классификации кварцевых песков повышенного качества 68
Разработка ситовых кассет для гидроклассификации природных песков на первой стадии обогащения 69
Разработка технологии рассева природного песка до фракций гравийных материалов 70
Выводы 75
- Применение гравийных материалов в отечественной промысловой-практике
- Необходимость совершенствования материалов для вторичного вскрытия продуктивных горизонтов
- Изучение влияния фракционного и минерального состава песка на прочностные свойства гравия для намыва скважинного фильтра
- Разработка технологии рассева природного песка до фракций гравийных материалов
Введение к работе
Важной научно-технической проблемой разработки месторождений является одновременное обеспечение высоких уровней: и темпов добычи углеводородного сырья при наиболее полном извлечении его из недр с осуществлением высоких технико-экономических показателей работы нефтегазодобывающих предприятий. Старение скважин и ухудшение геолого-технических условий их эксплуатации приводят к потерям <в;добыче нефти и газа, обусловленных простоем скважин в ожидании ремонта или эксплуатацией с ограничением дебита.
Сейчас, численность рабочих, занятых подземным ремонтом скважин, превышает численность рабочих, участвующих непосредственно в добыче нефти и газа. Главным направлением решения этих задач является повышение эффективности освоения, крепления и ремонта нефтяных и газовых скважин, так как увеличивается.фонд скважин, который необходимо сохранять в состоянии, пригодном для длительной эксплуатации.
Эффективность. эксплуатации скважин зависит от состояния призабой-ной зоны пласта. При эксплуатации нефтяных и особенно газовых месторождений возникает проблема крепления призабойной зоны скважины в интервале размещения слабосцементированных коллекторов. Добыча природного газа ведется в высокопроницаемых пластах, сложенных, как правило, мелкозернистым слабосцементированным песчаником и алевролитами..
При эксплуатации скважин газовых месторождений возникают градиенты давления, приводящие к разрушению структуры породы. Пространство вокруг этих скважин называется призабойной зоной пласта (ПЗП), которая разрушается в первую очередь. Продукты разрушения в виде песка могут поступать в ствол скважины, что ведет к эрозионному износу оборудования. Кроме того, накопление песчаных пробок снижает продуктивность скважины и требует больших затрат на их ремонт.
Из внедренных новейших технологий ремонта скважин наиболее эффективным техническим решением для борьбы с пескопроявлением является изме-
нение конструкции скважины, как при ремонте, так и при строительстве нефтяных и газовых скважин, предусматривающее эксплуатацию их через забойные фильтры с гравийной набивкой на основе фракционированного кварцевого песка.
Фракционированный кварцевый песок должен обеспечивать фильтрационное задержание пластового песка на месте его залегания. Гравийная набивка из песка в кольцевом пространстве между фильтром и стеной скважины должна обеспечивать достаточную пропускную способность для пластовых флюидов.
Различные характеристики, продуктивных пластов, чередование больших
по мощности пропластков слабосцементированных песчаников, изменение ус
ловий в скважине в процессе их эксплуатации, связанных с падением давления,
снижением дебита, могут стать причиной снижения эффективной работы про-
тивопесчаных фильтров с гравийной: набивкой. Такой: ситуации можно избе
жать, если правильно подобрать гравийный материал для гравийной набивки
л скважинного фильтра.
-- - —Этот вывод подтверждаетсятуникальным промысловым-опытом-примене-
ния фильтров с гравийной набивкой на Уренгойском месторождении, где коли
чество скважин с:выносом песка составляет, около пятисот. Известные кварце
вые пески Волгоградского карьера.не отвечают требованиям к гравийным ма
териалам, определенным мировым стандартом Американского Нефтяного Ин
ститута API RP-5 8, по прочности, по форме зерен (сферичность, округлость),
фракционному составу (содержание основной фракции не:менее 95%масс.), по
содержанию некварцевых примесей (глин, полевых шпатов и др.). Это связано
с несовершенной технологией обогащения на Волгоградском карьере, с некаче
ственным сырьем и отсутствием гидроклассификации;
#,.. В диссертации решается задача разработки гравийного материала на ос-
нове природного кварцевого песка с карьеров Российской Федерации, технологии их обогащения и применения при создании гравийного фильтра в скважинах. На базе экспериментальных и аналитических исследований разработаны новая методика подбора гравийного материала и технология его обогащения,
успешно прошедшая промысловую проверку при: капитальном ремонте скважин Уренгойского газоконденсатного месторождения.
Методологической основой проведенных исследований послужили работы опытного производственника по борьбе с выносом песка и установкой гравийных фильтров доктора технических наук А.А.Ахметова;
Основной целью работы является повышение эффективности работы газовых скважин, заложенных в слабосцементированных песчаных скважинах, на основе гравийного фильтра из специально подобранного гравийного материала. Кроме того, для нефтегазовой отрасли необходимы более эффективные абразивные материалы для гидропескоструйной перфорации (ГПП) из природных песков.
Исходя из указанной цели работы, ее основными задачами являются:
- Анализ условий: применения материалов для гравийных фильтров и
обоснование необходимости переработки природных песков фракционных со
ставов, от 0,4 мм.до 1,8 мм с определенными свойствами в соответствии с тре
бованиями международного стандарта API; RP-58.. ... _
Поиск и обоснование выбора месторождения кварцевых песков, оценка фракционного составам их промышленных запасов.
Совершенствование.процессов подготовки песка с определением технологии их обогащения и разработкой технических средств для работы в условиях абразивно-коррозионной агрессии при классификации кварцевых песков.
Изучение влияния фракционного и минерального составов песка на прочностные свойства и проводимость упаковки песка для намыва гравийного фильтра.
Исследование абразивных свойств зернистых материалов в водной и нефтяной среде для выбора эффективного материала ГПП.
Для решения поставленных задач выбран комплексный подход, позволяющий установить взаимное влияние изучаемых факторов и довести решение задач до практического использования в сложном техническом процессе образования призабойной зоны пласта.
Методы решения - экспериментальные исследования, математическое моделирование и промысловые испытания. На защиту выносятся:
Применение в противопесочных фильтрах гравийных материалов на основе кварцевых песков, обогащенных по стандарту API RP-58 на российских карьерах.
Результаты экспериментальных исследований по подбору композиции из трех фракций песка - гравийного материала для длительной и эффективной работы гравийной набивки в условиях скважин газовых месторождений Крайнего Севера.
Математическая модель оптимальной комбинации трех фракций'песка - гравийного материала для задержания пластового песка определенного медианного диаметра.
Новые абразивные материалы для ГПП, повышающие эффективность вторичного вскрытия продуктивных горизонтов и опыт их использования,
_5. Результаты промысловых испытаний технологии приготовления и применения в зоне фильтра1 гравийного материала на основе кварцевого песка с фракционным составом, подобранным для условий: ПЗП газовой скважины с выносом песка.
Научная новизна заключается в обосновании применения гравийного материала из природных кварцевых песков российских карьеров, подготовленных с учетом требований международного стандарта API RP-58. Установлена качественная связь.между минеральным составом частиц песка и прочностью на основе сжатия и определено основное направление обогащения природного песка - гидроклассификация.
Построена математическая модель рационального смешения фракций гравийного материала. Найдены уравнение и графические зависимости расчета максимальной проницаемости гравийной набивки для газовых пластов, сложенных слабосцементированным песчаником определенного размера частиц.
Разработан способ создания скважинного гравийного фильтра в открытым стволе скважины с намывом гравия в процессе притока пластового флюида.
Практическая ценность заключается в разработке технологии, технических средств и условий для переработки природного песка обогащением гидроклассификацией и сухим рассевом.
Выявлено наиболее перспективное месторождение России «Остров Золотой», находящееся в Республике Татарстан, содержащее гравий (кварцевый песок) повышенного качества, который отвечает требованиям, предъявляемым к гравийной набивке противопесочного фильтра стандартом Американского Нефтяного Института API RP-58.
Суммарный экономический эффект по. предприятию ООО «Уренгойгаз-пром» за 1999 - 2001 г. составил 1,1 млн. рублей (в ценах 2001 г.).
Получен патент РФ № 2206719 «Способ сооружения гравийного фильтра в скважине». ...... Работа.выполнялась в ОАО. НПО «Бурение» по. до говору с. ОАО «Газ-.
пром» УИРС ООО «Уренгойгазпром» № 21/18.01 «По подбору гравийного материала на установке «Хайкал» согласно действующим нормам стандарта Американского Нефтяного Института».
Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на межотраслевой научно-практической конференции ОАО НПО «Бурение»:
«Новые технологии, технологические средства и материалы в области промывки при бурении нефтяных и газовых скважин» (Краснодар, 2001 г.).
«Основные принципы выбора технологий, технических средств и материалов при ремонте скважин с целью снижения их стоимости и повышения продуктивности» (Краснодар-Анапа, 2001г.).
Научно - практической конференции ООО «Уренгойгазпром» «Проблемы и решения эффективной эксплуатации Уренгойского нефтегазового комплекса» (г. Новый Уренгой, 2001 г.).
4. Научно - практической конференции ОАО «СевКавНИПИгаз» «Проблемы капитального ремонта скважин, эксплуатации подземных хранилищ газа и экологии» (г.Ставрополь, 2002 г.).
По теме диссертации опубликовано 9 работ, получен патент РФ.
Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и приложений, изложенных на 146 страницах, иллюстрируется 27 рисунками, 30 таблицами и сопровождается списком литературы из 47 наименований.
Автор благодарит сотрудников: ОАО НПО «Бурение» Горлову З.А., Герасимова B.C., ООО «Уренгойгазпром» д.т.н. Ахметова А.А., Москвичёва В.Н., Рахимова Н.В., к.т.н. Жуковского К.А. за помощь в организации и проведении опытно-экспе-риментальных работ на скважинах, высказанные рекомендации и замечания по теоретической части диссертации.
Особую признательность и искреннюю благодарность автор выражает научному руководителю д.т.н., профессору, заслуженному изобретателю России Сергею Александровичу Рябоконь.
Применение гравийных материалов в отечественной промысловой-практике
В настоящее время материалы; на основе песка являются; составной частью-новой; технологии установки гравийных фильтров скважин и:проведения; гидропескоструйной; перфорации (ГПП), позволяющее максимально снизить затраты, и сохранить коллекторские свойства продуктивных пластов и оборудование.. Исследование влияния:различных факторов на выбор:гранулометрического состава гравийного материала позволит создать научную основу, определить основные цели И задачи переработки природных кварцевых песков: для, получения абразивных материалов ГПП и эффективных составов фракций песка-гравия для задержания пластового песка при ремонте скважин; осложнённых неустойчивостью коллектора.
Классификация материалов, используемых для создания : фильтров? в интервалах залегания неустойчивых коллекторов по составу и влиянию на кол-лекторские свойства продуктивного пласта Наиболее распространённый; способ:предотвращения; выноса песка - закрепление пород в призабойной зоне пласта (ПЗП) с помощью различных мате-риалов[1]. Конструкции забоев; скважин выбирают в зависимости от прочности пород, условий; их залегания идругих факторов и имеют следующие особенности: 1. После вскрытия продуктивного пласта бурением: спуск эксплуатационной-колонны и внутрискважинного забойного фильтра, устанавливаемых в интервале перфорации. Конструкция забоя скважины такого типа предусматривает цементирование обсадной колонны и перфорацию. Существующие методы перфорации способствуют деформированию обсадной колонны иокружающих её горных пород. Это создаёт условия для возникновения и развития процесса пескопроявления. 2. Искусственный фильтр из проницаемого тампонажного материала против продуктивного объекта создаётся при первичном цементировании эксплуатационной колонны последовательным закачиванием тампонажного раствора и проницаемого состава, перфорацией обсадной колонны без нарушения целостности искусственного фильтра. Разновидности 2-й конструкции создаются путём спуска обсадной колонны до кровли продуктивного пласта, вскрытия продуктивного горизонта с последующим расширением ствола и заполнением расширенной части проницаемым тампонажным материалом. При искусственно созданном фильтрационном-массиве который контактирует с продуктивным пластом и подвержен воздействию сил горного давления и суффозионных процессов, происходит кольмата-ция или эрозионное разрушение призабойной зоны. 3. Оборудование обсаженных добывающих скважин вставными фильтра -. ми. Фильтр,-как. правило,-устанавливают- в: интервале, перфорации. Разновид ностью данной технологии является вариант поднасосной установки противо песочного фильтра. В этом случае достигается защита глубин но-насосного обо рудования, но не предотвращается вынос пластового: песка из призабойной зо ны. 4. Создание гравийных фильтров в процессе заканчивания-скважин буре нием. В этом случае продуктивный интервал скважины не перекрывают обсад ной,колонной. Скважина работает с открытым стволом, в расширенном интер вале которого установлен противопесочный фильтр.. Между фильтром и пла стом закачивают гравий, который состоит из крупнозернистого отсортирован ного кварцевого песка. Гравийные фильтры наиболее надёжны, применение которых, как показывает зарубежный опыт в 85-90% случаев даёт положитель ный результат. Наилучшие результаты достигаются при намыве за колонну гравия с размером частиц от 0,15 до 1,4 мм и последующем закреплении его реагентами или смолами. В этом случае в конструкции скважин предусмотрен спуск предварительно перфорированной колонны с размером щелей больше, чем размер частиц гравия. Наиболее распространённым гравийным материалом является кварцевый песок. В данной работе будут рассмотрены преимущества и недостатки использования в качестве материалов гравийного фильтра природного кварцевого песка Как было отмечено одним из путей крепления ПЗП и сохранения кол-лекторских свойств пласта при заканчивании и ремонте скважин является использование гравийных материалов с определённым фракционным составом. В данной работе представлен детальный анализ отечественной: и зарубежной практики выбора гравийных материалов на основе песка и технологии применения для создания скважинных фильтров.
Необходимость совершенствования материалов для вторичного вскрытия продуктивных горизонтов
В отечественном нефтепромысловом деле вопросам вторичного вскрытия продуктивных горизонтов уделяется большое внимание. Основные про-стрелочно-взрывные работы выполняют кумулятивными перфораторами на основе гексогена. В процессе дальнейшей эксплуатации месторождений выяснились существенные недостатки: - разрушение эксплуатационной колонны; - растрескивание-и-разрушение заколонного цементного камня, что приводит к заколонной циркуляции как подошвенных, так и вышележащих вод; - остеклование: образуемых при перфорации; каналов- за счёт высокой температуры кумулятивной струи в момент вскрытия; -фильтрация промывочного раствора, находящего в стволе скважины. Эти факторы приводят к тому, что: практически все скважины после вскрытия требуют работ, направленных на обработку призабойной зоны пласта для интенсификации их производительности: Избежать отрицательных последствий1 стреляющих перфораторов можно с помощью тидропескоструйной перфорации (Г1111). Так, с середины 80-х годов в Сургутском районе, Татарии; на Кубани: и Пермской области применение ГПП позволило резко повысить интенсификацию производительности эксплуатационных объектов за счёт: -наличия твёрдых частиц в жидкости ГПП, эффективность разрушения горной породы значительно повышается за счёт абразивного разрушения породы;. -удельной ёмкости разрушения горной породы струёй жидкости, которая на порядок выше, чем при механическом разрушении долотами; -повышения эффективности ремонтно-изоляционных работ по восстановлению затрубного цементного камня. В настоящее время в России самым распространённым материалом для ГПП был кварцевый песок Волгоградского завода спецнефтематериалов, изготовленный по ТУ39-1554-91. Специалисты ТатНИИ изучали влияние фракционного состава Волгоградского песка на глубину ГПП [8] и проводили опыты по выявлению пробивной способности струи на песчано-цементных образцах по следующей методике: к стенду подключали насосный агрегат АН-500 и пескосмеситель. Песчано-водяную смесь (концентрация песка в воде в процессе опыта поддерживалась постоянной) подавали в стенд при постоянном давлении; на агрегате. Стенд представлял трубу диаметром 20 см, длиной 120 см, которая.: состоит из двух частей, соединенных с помощью болтов. Это позволяет после опыта легко извлекать образец.породы и определять параметры канала, образуемого гидропескоструйной перфорацией. В песчано-цементный блок на определенном расстоянии друг от. друга впрессовывали тонкие проводники, концы, которых подключали к источнику питания и к сигнальной электрической лампочке. Гидропескоструйный:перфоратор с насадкой вставляли;в.специальное седло и направляли- по центру, трубы. При проведении опыта песчано-жидкостная струя перебивала проводник, когда глубина канала достигала его. Наблюдая за сигнальными лампочками и зная расстояние между проводниками, можно определить глубину и скорость пробивания канала на любом участке во времени. Параметры струи и результаты опытов приведены в табл. 1.6. Фракционный состав Волгоградского песка до и после перфорации приведен в табл. 1.7
Как видно из табл.1.7, значительная; часть песка из, Волгограда: крупных фракций разрушается ещё-в гидромониторной насадке перфоратора и в: раз-рушении:породы принимает участие только измельченный песок.
Из приведенных данных видно, что фракционный состав песка не оказывает влияния: на пробивную способность песчано-водяной струи. С этим выводом согласиться-нельзя. Для сравнения:влияния фракционного состава на пробивную способность песчано-жидкостной струи опыты проводили: вТатНИИ В:А.Харьков и И:В:Кривоносов [8];на!образцах породы одинаковой прочности: крупнозернистым: волгоградским: ш мелкозернистым; песком:. Многочисленные стендовые испытания показали, что оптимальной фракцией песка является- 0,4-0,8 мм. Как показано в статье Ю.З.Зайцева и других;[8]; опубликованной в том: же сборнике: применение: песка фракции менее: 0,2 мм значительно снижает пробивную способность струи. По данным исследований ТатНИИ: [8] J с повышением средней фракции песка скорость образования перфорационного канала в: породе увеличивается за счет изменения фактического угла; царапанья и. увеличения средней силы царапанья. Очевидно, необходимо чтобы применяемый песок состоял из кварца, так как он обладает большой абразивностью. Абразивность различных минералов изучали А.И.Спивак и Л.А.Шрейдер [12]. Некоторые результаты их исследований приведены в табл. 1.8. Из табл. 1.8 видно, что кварц по абразивности почти одинаков с корундом. Абразивность кремния в 2 раза меньше абразивности кварца.
Исходя из вышеперечисленного, главным направлением исследования абразивных материалов для ГПП является поиск крупнозернистых, природных, недорогих материалов. Абразивные материалы для ГПП должны обладать достаточной прочностью для сохранения размера зерен в условиях давлений гидромониторной струи на забое скважины.
Изучение влияния фракционного и минерального состава песка на прочностные свойства гравия для намыва скважинного фильтра
Повышение эффективности гидропескоструйной щелевой перфорации с использованием в качестве абразивного материала специально подготовленного песка месторождения «Остров Золотой» с увеличением содержания средней фракции 0,4-0,8 мм, способствует увеличению скорости образования перфора-ционного: канала за счет увеличения силы царапанья, то есть абразивной способности песка , особенно в нефтяной среде. В результате проведения гидропескоструйной щелевой перфорации на песке месторождения «Остров Золотой» увеличивается дебит скважин по нефти.
Повышение эффективности гидропескоструйной щелевой перфорации при использовании:разработанного песка открывает широкие перспективы для такой сложной операции, как - ГРП: и водоизоляция, где: возможно вскрывать сплошной» щелью и заполнять: цементным: раствором: все каналы заколонных водоперетоков и таким образом изолировать полностью водоносные горизонты!..
Согласно исследованиям Кочеткова Л.М [33]j при разрушении горных слабосцементированных пород струей жидкости при:бурении скважин .добавление в жидкость абразивного материала (кварцевого песка) позволяет значительно снизить давление, при котором начинается разрушение горной породы.
Таким образом, исследования, проведенные при разработке эффективных абразивных материалов на основе кварцевых песков, позволяют повысить качество вторичного вскрытия пластов щелевой:гидропескоструйной: перфорацией.. Особенно перспективным направлением применения результатов исследований является бурение слабосцементированных горных пород струей жидкости с кварцевым песком.
Как следует из аналитической части диссертации, для создания противо-песочного фильтра в гравийном массиве необходимо выполнить три группы работ, включающие: 1. Определение среднемедианного диаметра пластового песка и подготовку необходимого объёма гравийного материала в целом и объёмов каждой составляющей фракции гравия 0,4-Ю,8 мм, 0,6-4,2 мм и 1,2-4,8 мм, в частности, с проверкой насыпной плотности и массы.. 2. Установку проволочного фильтра с последующим намывом вокруг него высокопроницаемого гравийного массива. 3. Разрезание окна в открытом интервале продуктивного пласта в эксплуатационной колонне напротив; слабо слабосцементированного интервала, где происходит разрушение коллектора при эксплуатации скважин. Определение технико-экономический эффективности внедрения гравийных материалов на основе кварцевых песков в промысловых условиях на примере Уренгойского месторождения : 5.1 Характеристика пластового песка из скважин - кандидатов на применение гравийного материала, гранулометрический состав пластового песка и порядок подбора гравийного материала. Для предотвращения поступления пластового песка необходимо определение гранулометрического состава пластового песка из слабосцементи-рованых коллекторов большой мощности - «суперколлекторов» Уренгойского нефте газоконденсатного месторождения (УГКНМ). Средние значения выноса пластового песка в зависимости от дебита и наличия "суперколлекторов" для газовых скважин УГКНМ составляют от нескольких граммов до нескольких килограммов в сутки. До установки гравийных фильтров согласно комплексной оценке результатов геофизических, газогидродинамических и специальных исследований с применением «Надым-1», «Надьш-2» и системы индикации: песка «Импульс-11» с датчиком песка «Спектр-М», разработанным ВНИИГАЗом, во всех скважинах наблюдался вынос механических примесей от 2,97 до 43,68 г/1000 м3 газа. [13]. Следует отметить, что существуют определенные требования по содержанию пластового песка и капельной жидкости на сырой газ, подаваемый для компремирования на дожимную компрессорную станцию, расположенную в «голове» процесса промысловой обработки газа согласно ТУ 26-12-638-82 для месторождений Западно-Сибирского региона, определены граничные условия; удельного содержания пластового песка и жидкости 5 г/ЮООм3 добываемого газа [34, 35]. Фракции 0,5- -0,104 мм являются основой керна "суперколлекторов" -90% по массе и, соответственно; в составе песчаной пробки составляют - 45%.. Таким образом, в первую очередь из пласта выносятся мелкие фракции пластового песка-размером от 0,147- 0,01 мм—-80%; Затем; по-мере развития суффозии, начинается разрушение "суперколлекторов" и фракционные составы выносимого песка и керна будут равны. Данные исследований ситового анализа гранулометрического состава пластового песка сеноманских отложений Уренгойского нефтегазоконденсат-ного месторождения представлены в табл. 5.1 Чтобы правильно выбрать размеры механических средств задержания песка, обеспечивая: при. этом эффект сводообразования и полное прекращение выноса пластового песка без чрезмерного ограничения пропускной способности , необходимо знать размеры зёрен пластового песка. Эти данные получают с помощью ситового анализа представительных образцов пластовой породы. Существует краткое описание методов ситового (гранулометрического) анализа и предоставления результатов [ 37, 38].
Разработка технологии рассева природного песка до фракций гравийных материалов
Порядок технологии приготовления и применения гравийного материала-фракционированного кварцевого песка для сооружения противопесочных гравийных фильтров в газовых скважинах Уренгойского месторождения установлен программой и методикой [38]. Целью этой работы являлась установка соответствия разработанного гравийного материала - фракционированного кварцевого песка для сооружения противопесочных фильтров в газовых скважинах с целью предотвращения выноса пластового песка.
Определение скважин, требующих установки противопесочных гравийных фильтров, - Определение медианного диаметра песка, выносимого из скважины. - Подбор фракционного состава гравийного материала из условия предотвращения выноса пластового песка и получения максимального коэффициента ОП (расшифровано в главе 2) по запатентованной специалистами ОАО НПО «Бурение» и УИРС ООО «Уренгойгазпром» технологии [40]. - Определение количества гравия из расчёта полного заполнения объёма снаружи фильтра - каркаса и перфорированной эксплуатационной колонны с над фильтровыми трубами или по результатам кавернометрии вырезанной и расширенной призабойной зоны скважины. - Проведение капитального ремонта скважин (КРС): - спуск подземного оборудования с фильтрующими элементами; - намыв гравия методом обратной циркуляции. - Проведение геофизических исследований для определения интервала гравийной набивки. В качестве каркаса гравийного фильтра использовали проволочный сква-жинный фильтр конструкции ВНИИГаза типа ФСК-114 (рис.5.3) [41]. Благодаря использованию фильтров типа ФСК-114 увеличение дебита скважин на ПХГ без выноса песка составляет от 20 до 50%, а в некоторых случаях и более по сравнению со скважинами, оборудованными фильтрами прежних конструкций [42, 43, 44]. Экспериментально установлено, что критическая скорость переноса фракции 0,4+1,8 мм газовым конденсатом равна 10,4 см/с. С учётом этого подобрана технологическая схема расположения наземного оборудования для сооружения противописочного гравийного фильтра и забойная компоновка подземного оборудования с использованием проволочного фильтра ФСК-114 [44] (рис.5.4). Для очистки забоя скважины от пластового песка сначала проводили отработку скважины на факельный отвод через штуцер диаметром 22 мм 72 часа при давлении на устье 2,8МПа. Насосным агрегатом ЦА - 320М закачали нижний буфер по затрубному пространству при давлении 2,5+3,0 МПа с расходом С =5л/с при отработке скважины на факельный отвод через штуцер 0 22 мм и «Надым-1» по трубному пространству. Гравий для сооружения гравийного массива в процессе освоения скважины доставляется с устья скважины в призабойную зону жидкостью - гравиено-сителем - стабильным газовым: конденсатом: Гравийно-жидкостная. смесь (пульпа) готовится;на:поверхности при помощи устройства для1 намыва гравия. УНПД и закачивается в скважину способом обратной циркуляции: Закачали гравийно-жидкостную пульпу насосным агрегатом- в объёме 45 м3, в том-числе гравий в объёме 1,25 м3 при давлении закачки 5- 3,5 МПа:с расходом 6 -7 л/с. при отработке: скважины на факельный", отвод. Дойдя до фильтровой:компоновки, пульпа,разделяется на жидкость — носитель, которая,, пройдя сквозь щели фильтра-каркаса, разгазируется: и поднимается на: поверхность вместе с газом: по НКТ и выбрасывается:на факельную линию; а;гравий: остаётся В: кольцевом пространстве, между фильтровой: компоновкой и стенкой скважины, при этом стабильный:конденсат, отфильтровываясь:через зернистый материал, дополнительно уплотняет его; чем1 создаётся, бол ее прочный и: надёжный-защитный: экран, способный- предупредить эрозию- фильтра- пластовым-песком, что в значительной степени повышает надёжность его работы в интервале «суперколлектора»продуктивного горизонта. В: то же время: постоянная работа скважины на факел полностью исключает проникновение жидкости-гравиеносителя в пласт. Концентрация; гравия: в; стабил ьном конденсате. составляет 150 кг/м3. Давление окончания закачки гравийно-жидкостной пульпы в зону фильтра составило 10 МПа. Затем сменили штуцер с диаметром 22мм:на 34мм на факельном, отводе. Три раза опрессовали скважину по затрубному пространству при давлении 11 МПа. Выдерживали скважину под давлением: с фиксацией і падения давления трираза.- Давление за25-КЇОминупало до 0 МПа. ШИ определили верхний интервал гравийной набивки 1100м . Толщина гравийного массива а перфорированной эксплуатационной колонне составляла 25-f30 мм, а в расширенной призабойной зоне - 60-j-l 00.мм: После ПРИ за 12час Рст уст=2,8 МПа; Отработка скважины на факельный отвод через «Надым-1» показала, что выноса жидкости и пластового песка нет. Закрытие/грубного пространства. Работа продолжалась силами бригад по подземному ремонту скважин: (ПРС) по перемещению втулки гидравлического пакера УГНПК-1 -05 толкателем, спускаемым на канатной технике. Срез шпилек на втулке пакера и его распакеровка с прессовкой затрубно-го пространства закачкой 8 м3 стабильного газового конденсата при давлении 12,МПа. Открытие трубного пространства, выдержка под давлением 12М:Па затрубного пространства для определения распакеровки пакера гидравлического УГНПК-1- 05. В течение получаса давление в затруоном пространстве упало до 11,3 МПа. Операцию повторили три раза. Стравили давление в затрубном. пространстве до 0 МПа. Запуск скважины на факельный отвод через «Надым-Ь на штуцере диаметром34мм со следующими устьевыми- параметрами;. Ртр=2,2М Па, Рзтр=0М Па; ty=+2-3C. По результатам промышленного внедрения, гравийного материала со специально подобранным составом фракций кварцевого, песка для намыва фильтра составлены и утверждён Акт и Протокол о проведении испытаний (см. приложения).
