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

понижением. С ростом крепости, мощности пород кровли и гидростатического давления на нее появляется возможность увеличения размеров воронки, а значит и дебита. Степень трещиноватости и горное давление на кровлю ограничивают возможность создания воронки повышенных размеров.

К гидрогеологическим факторам, определяющим производительность бесфильтровой скважины, относят тип песков продуктивного пласта, их фильтрационные и пьезопроводные свойства, пластовое давление. Улучшение фильтрационных свойств пласта, наблюдающееся с ростом фракционного состава пород, и повышение пластового давления благоприятно сказываются на результирующей производительности откачки.

Технические факторы, ограничивающие производительность бесфильтровой скважины, - это тип и рабочие характеристики насосно-компрессорного оборудования, используемого для строительной откачки. Обычно для формирования воронки бесфильтровой скважины рекомендуют использовать высокопроизводительное компрессорное оборудование. Для промывки скважины целесообразно применять насосы типа НБ-125. Обычно на практике геологоразведочные и строительные организации таким оборудованием не комплектуются, поэтому необходимо учитывать технические возможности откачного оборудования при формировании приемной воронки. Применение для строительной откачки оборудования недостаточной мощности приводит к необходимости расчета дебита не исходя из потенциала пласта в совокупности степенью устойчивости кровли, а с учетом технических возможностей оборудования.

К технологическим факторам, влияющим на производительность бесфильтровой скважины, относят способ и режимы вскрытия продуктивного пласта, время контакта породы с промывочной жидкостью и цементным раствором, несовершенство скважины по характеру и степени вскрытия и рабочее понижение. В процессе формирования воронки закольматированная порода выносится из скважины и естественная проницаемость пласта восстанавливается в околоскважинной зоне при длительном контакте глинистых и других промывочных жидкостей с породой, однако значительных репрессий (даже при попадании в пласт цементного раствора) полного восстановления проницаемости не происходит. Особенно это характерно для методов искусственного крепления кровли цементным раствором.

В случае соблюдения технологического процесса при креплении скважины и вскрытии пласта раскольматацию можно считать полной и несовершенством скважины по характеру вскры-

тия можно пренебречь. В общем случае дебит бесфильтровой скважины

Q = nkmJtg а = nkhJ (3 1)

где а - угол естественного откоса песков под водой, находящийся в пределах 20-30°; R - радиус влияния скважины; r -радиус воронки; h - глубина воронки.

При выводе формулы (3.1) предполагалось, что в пласте наблюдается плоскорадиальная фильтрация и только в околоскважинной зоне происходит искривление линий тока к воронке. Дополнительное сопротивление, обусловленное искривлением линий тока вблизи воронки, учитывается коэффициентом несовершенства скважины по степени вскрытия. За счет высокого несовершенства по степени вскрытия, наблюдающегося особенно в мощных пропластках, производительность скважины может существенно снижаться. По данным В.С. Алексеева, бесфильтровые скважины не могут считаться идеальным водоприемником из-за высокого несовершенства по степени вскрытия несмотря на гораздо большую фильтрующую поверхность.

Зависимость (3.1) предполагает почти линейную связь между дебитом и радиусом воронки. Под знаком логарифма влияние радиуса на дебит, с одной стороны, весьма незначительное, а с другой стороны, дебит скважины можно выразить через скорость фильтрации и площадь сечения воронки.

Рассмотрим процесс формирования воронки. При вскрытии пласта и пуске строительной откачки размер водоприемной воронки минимален, скорости фильтрации высоки и из скважины выносится песок любой фракции. При разработке каверны скорости фильтрации уменьшаются и интенсивность выноса песка снижается. Песчаные частицы выносятся из скважины в том случае, когда скорость фильтрации на поверхности воронки превышает критические. Каждый пласт сложен частицами определенного гранулометрического состава или характерного диаметра, которому соответствует своя критическая скорость фильтрации, приводящая к выносу частиц со свободной поверхности откоса. В процессе откачки на поверхности каверны наблюдаются постоянные (для любого интервала) скорости фильтрации из пласта, соответствующие гидравлической крупности частиц песка на откосе.

В этом случае дебит бесфильтровой скважины при строительной откачке

(3.2)

где окр - критические скорости фильтрации из пласта.

Зависимость (3.2), полученная логическим путем, предполагает квадратичную связь между дебитом и радиусом воронки или линейную связь между дебитом и площадью фильтрации. При выводе формулы (3.2) допускалось, что воронка бесфильтровой скважины имеет конусообразную форму. Однако в верхней и данной части воронки наблюдается несущественное выполажива-ние склонов. Многочисленными экспериментами установлено, что для практических расчетов отклонением формы воронки от конусообразной можно пренебречь.

Если в формуле (3.2) учитывать критическую скорость фильтрации с откосов окр, то получим предельно возможный дебит без пескования с заданным понижением. На практике рекомендуют осуществлять строительную откачку с дебитом, на 2530 % превышающим проектный. Для проектного дебита в качестве расчетной формулы следует использовать выражение

0,7п

(3.3)

В формулах (3.2) и (3.3) присутствует радиус воронки т, который в процессе строительной откачки определяется из объема вынесенного песка, обязательно контролируемый. Радиус сформировавшейся при откачке бесфильтровой воронки через объем вынесенного песка W выражается следующим образом

3W п tg а

(3.4)

Значения критических скоростей фильтрации, при которых начинается суффозия, и углы естественного откоса для типовых песков продуктивных пластов представлены в табл. 3.1.

Таблица 3.1

Типовые углы естествеппого откоса и критические скорости выноса частиц со склонов бесфильтровой воропки для различных фракционных составов пород

cos а

cos а