Производственно-технический нефтегазовый журнал
+7 (903) 580-85-63 +7 (495) 371-01-74 info@glavteh.ru

Опыт эксплуатации противопесочных фильтров на скважинах водозаборного фонда Ванкорского месторождения

Несмотря на оснащение водозаборных скважин Ванкорского месторождения противопесочными забой ными фильтрами, вынос мехпримесей остается основным осложняющим фактором при их эксплуатации. Так, пересыпание скважинного фильтра приводит к снижению притока скважины, нарушению целостности фильтра и прорывам газа из газовой шапки. Для предотвращения этих явлений требуется разработка и проведение планово-предупредительных ремонтов и других специальных мероприятий.

06.11.2011 Инженерная практика №11/2011

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.

Рис. 1. Внедрение щелевых и сетчатых противопесочных фильтров на Ванкорском месторождении
Рис. 1. Внедрение щелевых и сетчатых противопесочных фильтров на Ванкорском месторождении

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).

Рис. 2. Проблемные вопросы при эксплуатации фильтров и пути их решения
Рис. 2. Проблемные вопросы при эксплуатации фильтров и пути их решения

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).

Рис. 3. Осложняющие факторы при эксплуатации забойных противопесочных фильтров
Рис. 3. Осложняющие факторы при эксплуатации забойных противопесочных фильтров

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 Qж — 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 Hт.з — глубина текущего забоя скважины, определенная при последнем ТРС; Hв.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

Таблица 1. Рейтинг скважин по возможной НнО
Таблица 1. 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).

Рис. 4. Показатели работы фонда УЭЦН водозаборных скважин
Рис. 4. Показатели работы фонда УЭЦН водозаборных скважин

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%.

Рис. 5. Тренд дебита жидкости по скважине ВЗ-1
Рис. 5. Тренд дебита жидкости по скважине ВЗ-1

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

Показать выдержки из обсуждения

ВЫДЕРЖКИ ИЗ ОБСУЖДЕНИЯ

Вопрос: Виктор Эдуардович, почему было принято решение о спуске фильтров в интервал перфорации? Ведь гораздо проще и эффективнее устанавливать их выше забоя.
Виктор Ким: Такая необходимость связана с одной из особенностей Ванкорского месторождения — очень высоким уровнем выноса мехпримесей. Если поставить фильтр выше, то зону интервала перфорации очень быстро пересыплет песком, который будет подниматься до самого фильтра.
Вопрос: Какова средняя глубина водозаборных скважин?
В.К.: Около 1500 м.
Вопрос: Предусмотрена ли возможность извлечения противопесочных фильтров?
В.К.: Нет, пока фильтры спускаются на неизвлекаемой подвеске. Вместе с тем в скором времени мы планируем перейти к внедрению извлекаемых фильтров. В настоящее время разрабатывается соответствующее техническое решение.
Вопрос: Не пробовали ли вы использовать химреагенты для цементирования слоев песка?
В.К.: Нет, для наших условий этот способ не подходит. Объемы добываемой воды составляют порядка 2000 м3/сут — химреагент будет очень быстро вымываться.
Вопрос: Вы сказали, что перекрытие части забойного фильтра может приводить к поступлению природного газа из газовой шапки. Какие именно процессы в данном случае служат причиной прорыва газа?
В.К.: Если за колонной наблюдаются перетоки газа из подгазовой зоны, при перекрытии части фильтра происходит увеличение депрессии на вышележащие пропластки, что и вызывает движение газа.
Вопрос: Снижается ли дебит водозаборной скважины при пересыпании фильтра и прорыве газа?
В.К.: Нет, дебит при этом не снижается, что объясняется очень высокой проницаемостью пласта.
Вопрос: УЭЦН производства каких компаний вы используете на водозаборных скважинах?
В.К.: Оборудование производится компанией Centrilift (Baker Hughes).
Вопрос: Вы сказали, что фактическая наработка УЭЦН после внедрения забойных фильтров достигла 275 суток. А какой показатель был до их установки?
В.К.: Около 50 суток.
Комментарии

Эту публикацию еще никто не прокомментировал. Станьте первым, поделитесь своим мнением.

Написать комментарий
Комментировать
Читайте далее
Исследование коррозионной стойкости материалов насосно-компрессорных и нефтегазопроводных труб на месторождениях ОАО «ЛУКОЙЛ».
Пружинные фильтры для глубинно-насосного оборудования
Реклама
Свежий выпуск
Инженерная практика №08/2019

Инженерная практика

Выпуск №08/2019

Механизированная добыча. Ремонт скважин. Наземная инфраструктура
Защита внутрискважинного оборудования и трубопроводов от воздействия коррозии и других осложняющих факторовВнутрискважинные компенсаторы реактивной мощностиЦифровые тренажерные комплексы для оптимизации эксплуатации скважинГидромеханическая насадка для ликвидации гидратно-парафиновых пробок в НКТПовышение качества замеров АГЗУИнтенсификация массообменных процессов при обессоливании нефти
Ближайшее совещание
Механизированная добыча
Осложненный фонд – 2019
X Юбилейная производственно-техническая конференция

Эксплуатация осложненного фонда скважин ‘2019

19-20 ноября 2019 г., г. Москва
Задача Юбилейной Конференции состоит в анализе и обмене опытом лучших практик, которые зарекомендовали себя как экономически и технически эффективные для эксплуатации осложненного фонда скважин с различными скважинными и инфраструктурными условиями. Обсуждение наилучших технологий и оборудования, показавших свою эффективность в последние годы, будет дополнено планами по реализацию мероприятий при работе с осложненным фондом в ближайшем будущем. Основной акцент в этом году буден сделан на работу с фондом, осложненным солеотложением и АСПО. Кроме того, планируется обсудить вопросы по кабельной продукции, используемой при работе на осложненном фонде. Итоги работы Конференции будут опубликованы в одном из выпусков журнала «Инженерная практика». С целью всесторонней проработки актуальных тем мы приглашаем к участию как руководителей, сотрудников управлений добычи нефти и газа, так и специалистов направления разработки месторождений, деятельность которых связана с планированием и контролем эффективности геолого-технических мероприятий и контролем эксплуатации фонда скважин. В Конференции также примут участие представители сервисных предприятий и научных центров, компаний-производителей оборудования, химреагентов и программного обеспечения и других заинтересованных предприятий и организаций.
Ближайший тренинг
Капитальный ремонт скважин
Ловильный сервис – ноябрь 2019
Тренинг-курс

Ловильный сервис на нефтяных и газовых скважинах

18-22 ноября 2019 г., г. Пермь
ООО «Инженерная практика» от имени журнала «Инженерная практика» проводит набор группы специалистов для прохождения производственно-технического тренинга по программе «Ловильный сервис на нефтяных и газовых скважинах». Пятидневный тренинг-курс будет проводиться в рамках авторского курса С. Балянова.