Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 [ 13 ] 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182

Проницаемость глинистых? корок при традиционных режимах вскрытия изменяется от 10 4 до 10 5 мкм . При фильтрации из пласта в типичных режимах эксплуатации возникает значительный перепад давления, многократно превышающий перепад давления до и за глинистой коркой. Следовательно, в процессе откачки из пласта глинистая корка частично разрушается и образуются зоны прорыва потока, в которых скорости фильтрации резко возрастают, возникает развитая турбулизация потока, способствующая интенсификации суффозии через зоны прорыва.

Разрушение сплошности глинистой корки возникает в том случае, если напряжения в ее структуре, вызванные внешней нагрузкой, превышают критические. Кроме этого, разрушение глинистой корки и возникновение локальных прорывов потока возможны только в том случае, если глинистая корка в начальный момент освоения не защемлена между пластом и каркасом фильтра или гравийной обсыпкой.

В начальный момент откачки возмущающая нагрузка на глинистую корку по мощности продуктивного пласта изменяется по закону гиперболических синусов или тангенсов (рис. 1.9). В случае контакта глинистой корки с частицами гравийной обсыпки или каркасом фильтра после пластических деформаций и уплот-

Рис. 1.9. Механизм деформации и разрушения глинистой корки

нения структуры корки возникает реакция опоры, аналогичная по величине приложенной нагрузке. Фильтрации через места опоры или защемления глинистой корки не происходит или почти не происходит. В местах, где корка непосредственно не контактирует с частицами гравия или фильтром (например напротив пор), пустот гравийной обсыпки, открытых каналов и перфорационных отверстий, сначала возникают существенные пластические деформации, приводящие со временем к разрыву глинистой корки и прорыву потока.

Разрушение сплошности структуры корки возможно при выполнении условия

[Тэф] > [Тдоп], (1.36)

где [тэф] - напряжения, возникающие в глинистой корке под

действием внешней нагрузки; [хдоп] - допустимые напряжения в корке, не приводящие к ее разрушению.

Напряжения, возникающие в глинистой корке,

[Тэф] = F/S = J3S/S = 2J3/

1 - ;

(1.37)

где F - внешняя нагрузка; S - площадь опасного сечения корки; S - площадь сечения ядра прорыва; D - диаметр порового или перфорационного канала прорыва за вычетом удвоенной толщины глинистой корки.

При выводе формулы (1.37) предполагалось, что ядро прорыва имеет круглую форму с диаметром D, что справедливо при моделировании перфорационных и поровых каналов. Решая совместно уравнения (1.36) и (1.37), выводим выражение для определения критической нагрузки, при которой происходит прорыв глинистой корки при условной степени свободы или подвижности ее структуры, характеризующейся размером поровых или перфорационных каналов

J3 = [тдоп]

1 - Dl

/2. (1.38)

Из выражения (1.38) следует, что значения критической нагрузки, необходимой для разрыва корки, зависят в основном от размеров пустот, поровых и перфорационных каналов. С уменьшением степени свободы корки возможность ее разрушения резко снижается.

В начальный момент откачки при создании понижения возмущающая нагрузка перераспределяется по мощности продуктивного интервала во времени. На первом этапе максимальный

перепад давления на корке наблюдается вблизи верхних интервалов продуктивного пласта. Затем волна возмущения с верхних интервалов постепенно перераспределяется вниз, захватывая все новые зоны глинистой корки.

При возникновении перепада давления на верхних интервалах корки при ее несущественном защемлении в наиболее крупных порах обсыпки структура корки разрушается и поток устремляется в скважину. Постепенно разрыв структуры корки начинает наблюдаться и на более нижних интервалах. По мере распространения волны возмущения к нижним интервалам пласта интенсивность разрывов глинистой корки снижается.

Это обусловлено двумя причинами. Во-первых, уменьшается перепад давления на корке, подчиняющийся гиперсинусоидальному или гипертангенциальному закону распределения по глубине. Во-вторых, возникшие на первом этапе возмущения скважины прорывы в верхних интервалах глинистой корки выполняют функцию дросселя, срабатывающего давление и уменьшающего общие потери напора в глинистой корке. Поэтому возникновение ядер прорыва корки, ее разрушения благоприятно сказывается на снижении общих потерь напора и способствует увеличению удельного дебита.

При традиционных схемах освоения пласта потенциал разрушения глинистой корки фильтрационным потоком используется далеко не полностью. Нижние интервалы фильтрации в большей степени перекрыты глинистой коркой, разрушить которую после образования прорывов в верхних продуктивных интервалах фильтрационным потоком почти невозможно. С увеличением депрессии на пласт рост возмущающего перепада давления на корке воспринимают преимущественно верхние интервалы через уже образованные ядра прорыва. На нижних участках увеличение возмущающей нагрузки не приводит к заметному росту реальной площади фильтрации.

Неравномерное разрушение глинистой корки по длине продуктивного интервала приводит к усугублению неравномерности эпюры входных скоростей по сечению потока, снижению реальной площади фильтрации за счет уменьшения высоты эксплуатационного интервала до значений, меньших т, определяемых по формуле (1.11). В свою очередь, неравномерность притока к скважине, преимущественная фильтрация потока через ограниченное число каналов и пустот, свободных от глинистой корки, приводит к увеличению гидравлических потерь напора и снижению удельного дебита эксплуатации.

Н.Н. Михайлов провел серию теоретических и экспериментальных исследований по определению реальной величины по-46