СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ПЕСКОПРОЯВЛЕНИЯ СКВАЖИН Российский патент 1995 года по МПК E21B43/00 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, более конкретно к технологии борьбы с пескопроявлением нефтяных скважин, расположенных в круговом слабосцементированном пласте.

Известны способы борьбы с пескопроявлением нефтяных скважин путем обработки призабойных зон скважин различными составами, скрепляющими пески [1] Недостаток этих способов заключается в том, что в результате обработки резко снижается проницаемость призабойной зоны, а следовательно, и дебиты скважин.

Известен способ борьбы с песком при эксплуатации скважин путем установления защитных приспособлений для предотвращения поступления песка из пласта в скважину и на прием насоса для подъема жидкости из скважины [2] Недостатком способа является заиление защитных приспособлений со временем, что приводит к снижению продуктивности скважин.

Известен способ борьбы с пескопроявлением скважин путем перфорации эксплуатационной колонны и регулирования отборов жидкости из скважин [3] Регулированием отбора жидкости устанавливают допустимую депрессию на пласт. Недостатки способа заключаются в том, что способ малоэффективен, приводит к ограничению запроектированных отборов жидкости из нефтяных скважин. Кроме того, способ обычно применяется с меропpиятиями по упрочнению пород призабойной зоны скважины.

Цель изобретения предотвращение пескопроявлений скважин, пересекающих слабосцементированный пласт в периферийной зоне, обусловленных возникновением высоких градиентов давления фильтрационного потока в призабойной зоне скважины при запроектированных отборах жидкости из скважин.

Достигается это тем, что в известном способе, включающем перфорацию эксплуатационной колонны и отбор жидкости из скважины, для скважин, пересекающих круговой пласт из слабосцементированных пород и в периферийной зоне, перфорацию эксплуатационной колонны осуществляют по образующим этой колонны, радиусы-векторы которых составляют с полярной осью, соединяющей центры кругового пласта и скважины, углы 90 и 270^о. Предлагаемый способ создает условия, при которых резко снижается возможность возникновения высоких градиентов гидродинамического давления в призабойной зоне этих скважин.

Другие технические решения, обладающие признаками, отличающими заявляемый объект от прототипа, автором не обнаружены. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "существенные отличия".

Сущность предлагаемого способа предотвращения пескопроявления скважин, расположенных в периферийной зоне слабосцементированного пласта, заключается в оптимизации направлений притока жидкости к скважине путем перфорации эксплуатационной колонны по образующим колонны, радиусы-векторы которых составляют углы 90 и 270^о с полярной осью, соединяющей центры пласта и скважины, ограничиваются условия возникновения высоких градиентов давления фильтрационного потока в призабойной зоне скважины и пескопроявления скважины.

Предлагаемый способ основывается на известном теоретическом положении об особенностях распределения давления в круговом пласте с эксцентрично расположенной скважиной (И.А.Чарный. Подземная гидрогазодинамика. Гостоптехиздат. М. 1963, с.94).

Давление в любой точке пласта с эксцентрично расположенной скважиной определяется формулой:
P=P_к+ ln, (1) где К проницаемость пласта;
μ- вязкость жидкости;
R радиус рассматриваемой точки от центра кругового пласта;
δ- эксцентриситет расположения скважины;
R_к радиус контура питания;
Р_к и Р давления на контуре пласта и в рассматриваемой точке соответственно;
q дебит скважины.

Рассматривая градиент давления как функцию двух аргументов R и r (r радиус рассматриваемой точки от центра скважины), имеем
. (2) Радиусы R и r связаны зависимостью
R² δ² + r² + 2δrcosα, (3) где α угол между радиусом-вектором r и полярной осью, соединяющей центры кругового пласта и эксцентрично расположенной в пласте скважины. Дифференцируя уравнение (1) по R, а уравнение (3) по r, получим соответственно следующие значения производных выражения (2)
(4)
. (5)
Дебит скважины, расположенной эксцентрично в круговом пласте, определяется формулой:
q , (6) где R радиус скважины.

На чертеже величины cos θ и cos α связаны между собой следующей зависимостью
cosθ . (7)
Подставив выражения (4) и (5) в (2) с учетом выражений (6) и (7), получим искомое выражение для определения градиента давления в любой точке кругового пласта с постоянным давлением Р_к на контуре и постоянным забойным давлением Р_с и эксцентрично расположенной в пласте скважине, выраженное через переменные r радиус любой точки кругового пласта, исходящей от центра скважины, и угол α угол α между радиусом r и полярной осью, соединяющей центры пласта и скважины

×
× (8)
Градиент давления фильтрационного потока в любой точке кругового пласта с круговой батареи из m равнодебитных скважин определяется этой же формулой (8) при условии, если вместо выражения дебита одиночной эксцентрично расположенной скважины подставить выражение дебита скважины кольцевой батареи
q . (9)
Согласно симметрии приток жидкости к одной скважине обусловливается притоком из сектора с центральным углом θ 2π/m.

Для установления характера зависимости градиента давления фильтрационного потока в призабойной зоне скважины от параметров центрального угла скважины α и радиуса-вектора образующих эксплуатационной колонны были проведены расчеты на ЭВМ; было принято: шаг изменения параметра r 0,1 м; шаг изменения параметра α 10^о; в качестве исходных данных служили: давление на круговом контуре слабосцементированного пласта 25 МПа, забойное давление скважины 15 МПа, радиус контура кругового пласта 3000 м, радиус скважины 0,1 м, эксцентриситет расположения скважины в круговом пласте 1000 м.

Расчеты выполнены для двух вариантов: для случая одной эксцентрично расположенной в круговом пласте скважины и для случая круговой цепочки из 4-х скважин.

Результаты расчетов приведены в таблице.

Характер изменения градиента фильтрационного потока в призабойной зоне эксцентрично расположенной в круговом пласте скважины наглядно обосновывает эффективность предлагаемого метода предотвращения пескопроявления эксцентрично расположенных скважин в периферийной зоне кругового пласта путем перфорации эксплуатационной колонны по образующим, радиус-векторы которых составляют с полярной осью, соединяющей центры пласта и скважины, углы 90 и 270^о. Снижение градиента давления в призабойной зоне скважины без уменьшения депрессии на пласт, а следовательно, без ограничения отборов жидкости из скважины является основным преимуществом предлагаемого способа предотвращения пескопроявления по сравнению с указанным прототипом. Предлагаемый способ в среднем в два раза снижает градиент давления фильтрационного потока в призабойной зоне скважины, расположенной в периферийной зоне кругового пласта.

Результаты расчетов градиентов давления фильтрационного потока в призабойной зоне скважин, расположенных эксцентрично в круговом пласте (Р_к 25 МПа; Р_с 15 МПа; R_к 3000 м; δ 1000 м).

В отличие от прототипа предлагаемый способ не требует проведения дополнительных меропpиятий по креплению пород призабойной зоны цементирующими веществами.

Экономическая эффективность от применения предлагаемого способа по сравнению с прототипом обусловлена тем, что при предлагаемом способе не происходит снижение добычи нефти; эксплуатация осуществляется при запроектированных отборах нефти из скважины. Снижение градиентов давления фильтрационного потока в предлагаемом способе происходит не за счет снижения депрессии на пласт, а за счет оптимизации направлений притока жидкости к скважине.

Согласно расчетным данным таблицы и в связи с тем, что градиент давления прямо пропорционален депрессии на пласт (Р_к Р_с), а последняя в такой же зависимости от дебита скважины q, применение предлагаемого способа предотвращения пескопроявления скважин, пересекающих слабосцементированный круговой пласт в периферийной зоне, в среднем в два раза уменьшает потери добычи по сравнению со способом указанного прототипа. Для слабосцементированных пластов типа продуктивной толщи Апшеронского полуострова применение предлагаемого способа позволяет предотвратить потери добычи нефти в среднем на 3 т/сут на одну песконаправляющую скважину, пересекающую круговой пласт в периферийной зоне.

Использование: в пескопроявляющих скважинах, пересекающих круговой пласт из слабосцементированных пород. Сущность изобретения: осуществляют перфорацию эксплуатационной колонны по ее образующим. Радиусы-векторы этих образующих составляют с полярной осью, соединяющей центры кругового пласта и скважины, углы 90° и 270°. 1 ил.

СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ПЕСКОПРОЯВЛЕНИЯ СКВАЖИН, включающий перфорацию эксплуатационной колонны и отбор жидкости из скважины, отличающийся тем, что для скважин, пересекающих круговой пласт из слабосцементированных пород и в периферийной зоне, перфорацию эксплуатационной колонны осуществляют по образующим этой колонны, радиусы-векторы которых составляют с полярной осью, соединяющей центры кругового пласта и скважины, углы 90 и 270^o.