МЕХАНИЗМ ФИЛЬТРАЦИИ ПЛАСТОВОЙ ЖИДКОСТИ В ФИЛЬТРЕ, НАХОДЯЩЕМСЯ В КОНТАКТЕ С ГОРНОЙ ПОРОДОЙ
Authors: Хабибуллин Марат Яхиевич 
Published: November 2021

Ссылка для цитирования: Хабибуллин М.Я. Механизм фильтрации пластовой жидкости в фильтре, находящемся в контакте с горной породой // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. – 2021. – Т. 332. – № 11. – С. 58-67.
Актуальность исследования обусловлена необходимостью предотвратить введение в прифильтровую зону объема породы с большей однородностью и большего размера по сравнению с крупной фракцией пластового песка – попытка добиться улучшения фильтрационных свойств прифильтровой зоны, т. е. снижения ζ2фк и ζ2n. Конструкция гравийной набивки одновременно должна исключать вынос частиц пласта в скважину. Решение этой проблемы позволит улучшить работу фильтрации пластовой жидкости из пласта в скважину и сократить затраты на дополнительное применение методов интенсификации притока пластовой жидкости к скважине. Цель: разработать методику, позволяющую при выборе конструкции фильтра, одновременно с возможностью обеспечения им надежной гидравлической связи в системе пласт–фильтр, предотвращать вынос песка в скважину. Объекты. Для предотвращения поступления песка из пласта и удержания гравия на забое скважины при создании гравийных набивок применяют щелевые, проволочные, кольцевые, титановые, металлокерамические и другие фильтры. Эти фильтры, установленные в интервале перфорации обсадной колонны без образования гравийной наружной кольцевой набивки (а именно таким образом в большинстве скважин устанавливаются фильтры на месторождениях России), очень часто забиваются пластовым песком, что приводит к снижению продуктивности скважин. Если для задержания песка используются щелевые фильтры, то эффективность их применения зависит от соответствия размера щелей гранулометрическому составу выносимого песка. Фильтры с ракушечной набивкой более эффективны, но также не всегда отвечают поставленной цели, поскольку прочность и качество ракушечника, закачиваемого в при­скважинную часть пласта, довольно низкие. Кроме того, примененные на промыслах проволочные фильтры не имеют фиксации каждого витка, в результате чего при механическом повреждении одного из витков происходит срыв всей намотки. Методы. При применении предложенной методики полученные результаты экспериментальных работ по оценке способов снижения выноса песка из несцементированных неоднородных пластов показывают, что применение фильтров в обсаженном стволе требует создания гравийной набивки в кольцевом зазоре между фильтром и колонной, в перфорированном канале и за обсадной колонной. Причем размер гравия должен быть выбран таким, чтобы исключить перемешивание гравийной обсыпки с пластовым песком за счет миграции и интрузии песка, т. е. D/d=4–5. Снижения производительности скважин можно в этом случае избежать путем увеличения размера и количества перфорационных отверстий. Следует отметить, что предотвращение выноса песка означает, что при оптимальном установившемся режиме работы скважины фильтр удерживает частицы скелета пласта, но пропускает мелкодисперсные и глинистые частицы. В период запуска скважины картина несколько иная – пропускается и часть скелетообразующих частиц до того момента, пока на фильтрующей оболочке не образуется естественный фильтр из отсортированных крупных фракций. Результаты. Частицы, которые составляют структуру породы, не должны выносится из пласта за счет применения фильтра. Практически это означает, что фильтр должен не пропускать 75–85 % (по весу) более крупных фракций песка. Для сохранения общей устойчивости скелета пласта можно допустить вынос мелких частиц не более 15–25 % (во весу).