Способ экранирования пескопроявлений Советский патент 1993 года по МПК E21B43/08 

Изобретение относится к способам борьбы с пескопроявлениями при добыче жидкости из подземных геологических пластов.

Целью изобретения является повышение эффективности работы скважины при фильтрации добываемой жидкости сверху вниз.

На фиг. 1 и 2 показан механизм реализации способа.

Уточняют границы продуктивного пласта 1 между кровлей 2 и подошвой 3, фракционный состав выносимых частиц породы и плотность пластовой жидкости. Полость вокруг добывающей скважины 4 образуют в зоне около скважинног о фильтра 5 в результате вымыва фильтрационными струйками 6 частичек породы, В процессе развития границы полости последовательно занимают положения 7, 8 и 9. Объем полости и ее форму можно определить геофизическими способами с учетом количества вынесенной из пласта породы.

Заготавливают у скважины необходимое количество материалов. В качестве сред с отрицательной плавучестью используют кварцевый песок, или проницаемые цементные смеси, или металлопорошки и т.п. В качестве подвижных непроницаемых сред с положительной плавучестью используют древесные опилки, или пропитанную смолой или нефтью древесную крошку и т.п. Смолистая нефть или другое липкое, но нетвердеющее вещество способствуют агрегированию опилок или крошки под сводом полости во всплытом состоянии с образованием непроницаемой но подвижной массы, в которой сила всплытия перераспределяется по поверхности свода. В качестве жидкости-носителя используют пластовую воду, или пресную воду, или морскую воду, или нефть или другие жидкости.

Посредством скважины 4 закачивают вначале в объеме сводовой части полости подвижную непроницаемую среду с положительной плавучестью 11, а остальной объvi

00

ю о VI о

ем полости 13 заполняют проницаемыми средами с отрицательной плавучестью. Вертикальная сила всплытия 12 разлагается на составляющие, одна из которых направлена нормально поверхности свода, а другая - по касательной, обеспечивая давление под свод по всей.его поверхности благодаря по- движМ сти непроницаемой среды с положи- тельной, /плавучестью. Аналогичное воздействие на боковую поверхность полости оказывает вертикально направленная вниз сила веса 14 среды с отрицательной плавучестью. Поэтому с началом эксплуатации скважины притока жидкости сквозь поверхность свода полости не происходит, струйки добываемой жидкости обтекают свод, что предотвращает саму возможность продолжения размыва свода полости в процессе добычи пластовой жидкости. Этому же служит дополнительная сила, подпирающая свод в качестве составляющей силы всплытия, чем в целом исключается отрыв даже отдельных частичек породы со свода полости. Одновременно боковые стенки полости удерживаются от осыпания средой с отрицательной плавучестью, а проницаемость этой среды обеспечивает беспрепятственный приток добываемой жидкости из пласта в скважину.

Пример. Добывающей скважиной эксплуатируется продуктивный пласт, залегающий в интервале 1950-1900 м. Пласт разрабатывается по схеме снизу-вверх, скважинный фильтр находится в интервале 1950-1947,5 м, длина фильтра 2,5 м, плотность пластовой жидкости 900 кг/м3.

Размеры полости определяют по методике: Сароян А.Е. и др. О нарушениях в фильтровой части обсадной колонны при эксплуатации скважин. - Нефтяное хозяйство, 1980, № 6, с. 40-43.

Пролет свода определяют из соотношения

2a 2c + 2htg(45°-ip/2),(1) где а - полупролет свода (радиус верхнего основания конуса);

с - радиус нижнего основания конуса;

h - длина фильтра;

р- угол внутреннего трения в песке.

Коэффициент внутреннего трения для сыпучих пород определяется формулой

f tg0.(2)

Высота полости свода равна

и

(3)

Для песка при р 44°, tg p f 1, и тогда b a, т.е. свод полости представляет собой полусферу, объем которой

vc |jra3.(4)

Объем конусной части полости вокруг фильтра определяется по формуле объема усеченного конуса

f

(5)

VK

(а2 ч-с2 + ас).

15

20

25

30

35

40

45

50

При соотношении размеров полости в масштабе фигур 1 и 2 имеем 2с а, и соотношение (1) принимает вид

2a a + 2htg(45°-p/2)(6) или

a 2htg().(7)

Сумма объемов vc и VK дает общий объем полости

vn vc + VK.(8)

Подставляя в соотношение (7) значения tp (2 22°, 2h 5 м, находим а 2,1 м, тогда с 0,5а 1,05м, Ь а 2,1 м.

Определяем по соотношениям (4), (5) и (8)

vc 19 м3, VK 19 м3, vn 38 м3.

Для заполнения сводовой части полости используют в данном примере древесные опилки, смоченные смолистой нефтью, плотность этой среды 600 кг/м3. При плотности пластовой жидкости 900 кг/м , свод будет подпираться дополнительно силой всплытия (Архимедовой силой) величиной

А 19 х (900-600) 5700 кг.

Сила веса первого слоя частиц на поверхности свода при плотности частицы 2500 кг/м и площади поверхности свода полости Ж а2 14 м составляет величину

G 14 х х (2500-900) 2,24 кг.

Как видно, поддерживающая свод полости сила в 2000 раз больше силы веса первого слоя частиц породы на поверхности свода полости, что предотвращает начало процесса осыпания свода, а непроницаемость массы слипшихся опилок, покрывающих поверхность свода предотвращает размыв свода добываемой жидкостью. Эксплуатация пласта происходит через нижнюю часть полости, заполненную проницаемой средой с отрицательной плавучестью.

Формула изобретения Способ экранирования пескопроявле- ний, включающий создание полости в при- скважинной зоне пласта, заполнение сводового объема полости непроницаемыми средами и заполнение остального объема проницаемыми средами с отрицательной плавучестью в пластовой жидкости, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности работы скважины при фильтрации добываемой жидкости вертикально сверху вниз, полость в прискважинной зоне пласта образуют в подошве продуктивного пласта, а в качестве непроницаемых сред используют подвижный материал с положительной плавучестью в пластовой жидкости.

Использование: предотвращение пескопроявлений при добыче жидкости из подземных геологических пластов, что повышает эффективность работы скважины при фильтрации добываемой жидкости вертикально сверху вниз. Сущность изобретения: в прискважинной зоне в подошве продуктивного пласта образуют полость. Заполняют сводовый объем последней непроницаемыми срезами, в качестве которых используют подвижный материал с положительной плавучестью в пластогзой жидкости. Остальной объем заполняют проницаемыми средами с отрицательной плавучестью в пластовой жидкости. Таким образом предотвращают разрушение свода поджатием последнего силой вскрытия заполняющего свод материала. 2 ил. ел С

ФигЛ

Фиг. 2