Организация системы ППД на Ванкорском месторождении предполагает использование как попутно добываемой воды, так и воды из водозаборных скважин. Водозаборные скважины эксплуатируют два водоносных горизонта — насон и долган. В зависимости от водонасыщенности в каждой скважине могут быть проперфорированы или оба горизонта, или каждый в отдельности.

ВЛИЯНИЕ ВЫНОСА МЕХПРИМЕСЕЙ

При запуске первых скважин Ванкорского месторождения для нужд системы ППД проявились и первые проблемы, связанные с эксплуатацией. Вынос мехпримесей стал основным осложняющим фактором при эксплуатации УЭЦН. После запуска и начала освоения скважин произошли три преждевременных отказа УЭЦН, которые были вызваны высокими значениями выноса мехпримесей.

Установлено, что причиной нарушения целостности призабойной зоны служит изменение напряженного состояния пород в зоне отбора флюидов, в результате чего происходит разрушение слабосцементированных пород, которое усиливается фильтрационными процессами при перемещении пластовых флюидов к забою скважин. Причиной этого, в свою очередь, послужил неверный дизайн заканчивания водозаборных скважин при проектировании, а именно неприменение пескозащитной технологии. Такая ситуация, если не предпринимать специальных мер, могла привести к невозможности обеспечения плановых уровней добычи воды и, как следствие, плановых объемов закачки воды для ППД.

ВНЕДРЕНИЕ ЗАБОЙНЫХ ПРОТИВОПЕСОЧНЫХ ФИЛЬТРОВ

По результатам анализа геолого-технических условий эксплуатации водозаборных скважин и особенностей водоносных горизонтов Ванкорского месторождения для снижения влияния выноса мехпримесей решено было применять забойные противопесочные фильтры. В течение 2010 года проводились ОПИ фильтров щелевого и сетчатого типа: фильтры спускались на пакере в зону интервала перфорации. Результаты ОПИ были признаны успешными, что дало основание для принятия решения о внедрении фильтров в промышленных масштабах.

По состоянию на сентябрь 2011 года на Ванкорском месторождении все водозаборные скважины эксплуатационного фонда оснащены противопесочными фильтрами сетчатого и щелевого типов (рис. 1).

ПРОБЛЕМНЫЕ ВОПРОСЫ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ФИЛЬТРОВ И ПУТИ ИХ РЕШЕНИЯ

Несмотря на использование противопесочных фильтров, на данном этапе эксплуатации водозаборных скважин Ванкорского месторождения не удалось полностью решить проблемы, связанные с влиянием мехпримесей. Опыт эксплуатации скважин, ствол которых обсажен противопесочными фильтрами в составе ОК, свидетельствует о наличии пескопроявлений с различной интенсивностью: как на этапе освоения скважин, так и в течение периода их дальнейшей эксплуатации. Основной причиной отказов по-прежнему выступает высокий вынос мехпримесей, вследствие чего происходит пересыпание скважинного фильтра и износ рабочих органов УЭЦН (рис. 2).

Перекрытие части забойного фильтра влечет за собой снижение притока, увеличение депрессии на вышележащий горизонт и приводит к поступлению природного газа из газовой шапки. Увеличение дебита газа, в свою очередь, приводит к двум основным проблемам. Во-первых, попадание большого количества свободного газа на прием насоса вызывает частые остановки УЭЦН по срыву подачи. Во-вторых, увеличение скорости фильтрации флюидов и пластового песка приводит к разрушению фильтрующего элемента (рис. 3).

Следует также отметить, что конструктивные особенности фильтров исключают возможность использования геофизических или других методов прямого или косвенного контроля состояния фильтроэлементов и гравийной обсыпки. Единственным источником доступной информации при использовании фильтров служат концентрация и гранулометрический состав выносимых из пласта частиц. Наличие крупнозернистого песка и крупных фрагментов пластовой породы в верхней части интервала пересыпания и проведенные лабораторные анализы данных фрагментов свидетельствует о нарушении целостности фильтроэлемента.

Результаты проведенных ремонтов показали, что целостность фильтров нарушена на фонде скважин со спущенными противопесочными фильтрами щелевого типа. Для недопущения преждевременного разрушения противопесочных фильтров, критического износа частей УЭЦН и восстановления притока мы приняли решение о проведении планово-предупредительных ремонтов (ППР) на скважинах через определенный период, который для каждой скважины рассчитывается индивидуально.

МЕТОДИКА ПРОГНОЗА ЧИСЛА ДНЕЙ ДО ПЕРЕКРЫТИЯ ИНТЕРВАЛА ПЕРФОРАЦИИ

Для прогнозирования времени постановки бригады по ППР скважины может использоваться методика прогноза числа дней до перекрытия интервала перфорации. По результатам эксплуатации скважины можно получить данные о дебите жидкости и среднем значении КВЧ с момента запуска УЭЦН до момента ее остановки для проведения текущего ремонта. Располагая данными о НнО по каждой скважине, можно рассчитать массу вынесенного со скважины песка:

где Q_ж — дебит жидкости по скважине, φ1 — НнО скважины, α — среднее значение концентрации взвешенных частиц в момент отказа.

В свою очередь, масса песка, осевшего в фильтре, Мп.о рассчитывается из объема песка, поднятого при производстве работ по очистке забоя (текущий ремонт скважины) V, через плотность ρ (принята равной 2,5 кг/м³):

Далее при помощи математической пропорции вычисляется количество песка, осевшего в фильтре:

Следует отметить, что процент песка, оседающего в фильтре, зависит от формирования гравийной набивки на внешней поверхности противопесочного фильтра, но при этом рассчитывается исходя из начальных данных о работе скважины.

Из найденного процентного соотношения и массы мехпримесей, вынесенной при текущей работе, Мп.в.т можно рассчитать массу песка, оседающего в фильтре при текущей работе скважины:

Далее необходимо рассчитать массу песка, необходимого для заполнения объема данного интервала перфорации и объема участка зоны «успокоения» механических примесей и флюидов. При расчетах принято, что критический интервал перекрытия для водозаборной скважины составляет 70%:

где H_т.з — глубина текущего забоя скважины, определенная при последнем ТРС; H_в.о.п — глубина верхних отверстий перфорации; RЭК — внутренний радиус колонны противопесочного фильтра.

Зная массу песка, оседающего в скважине при текущей работе, и массу песка, необходимого для заполнения 70% интервала перфорации, можно рассчитать возможную НнО по скважине до перекрытия данного интервала

где φ0 — текущая наработка на отказ.

РЕЙТИНГ СКВАЖИН ПО ВОЗМОЖНОЙ НнО

По результатам проведенных расчетов был составлен рейтинг скважин по возможной НнО (табл.1). В рейтинг вошли скважины с уже проведенными ТРС и на данный момент запущенные в работу. На основании данного рейтинга и фактической наработки скважины принимается решение о досрочном выводе ее в ремонт для проведения ППР — очистки противопесочного фильтра. Перед постановкой бригады по ремонту скважины в ходе совместного обсуждения специалистами УДНГ также принимается решение о дополнительных мерах по снижению выноса мехпримесей по осложненной скважине. К этим мерам относятся смена УЭЦН на меньший типоразмер, эксплуатация скважин от станции частотного преобразователя (СЧП) на пониженных частотах, включение в компоновку УЭЦН газосепаратора. По состоянию на сентябрь 2011 года проведено три ремонта на скважинах водозаборного фонда, СНО по ним составила 550 сут. Этот показатель следует считать критичным, поскольку по всем трем УЭЦН износ рабочих органов превысил 80%, на двух скважинах, оснащенных щелевыми фильтрами, перекрытие интервала перфорации превысило 60% от общей длинны фильтра (рис. 4).

Для определения критического перекрытия объема фильтра, при котором происходит увеличение скорости фильтрации и разрушение фильтроэлемента, был проведен дополнительный расчет для скважины ВЗ-1 (рис. 5). По тренду дебита данной скважины были определены даты прорыва газа из газовой шапки и остановки УЭЦН по причине срыва подачи. В соответствии с этим был рассчитан процент заполнения объема фильтра на эту дату — он составил 84%.

Учитывая запас времени, остающийся до наступления разрушения фильтроэлемента, в качестве критичного было принято перекрытие 70% объема фильтра.