ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА РАЗРУШЕНИЯ ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЫ ПЛАСТА ФИЛЬТРАЦИОННЫМ ПОТОКОМ ПЛАСТОВОЙ ЖИДКОСТИ И ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ ПРОБКООБРАЗОВАНИЯ В СКВАЖИНЕ

Abstract

Ссылка для цитирования: Хабибуллин М.Я. Исследование механизма разрушения призабойной зоны пласта фильтрационным потоком пластовой жидкости и предотвращение пробкообразования в скважине // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. – 2021. – Т. 332. – № 10. – С. 86–94. Актуальность исследования обусловлена необходимостью предотвратить разрушение пласта вблизи забоя скважин и появлением большого количества песка в пластовой жидкости при ее фильтрации в призабойную зону скважины. 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 и предложить методику, позволяющую во время эксплуатации скважин, склонных к пробкообразованию, ограничивать депрессию пластового давления предельно допустимой величиной, при которой материал прифильтровой зоны находится в упругом состоянии по всему объему. Объекты. Для определения напряженного состояния на этом участке колонны необходимо данный элемент представить в виде полого шара, который опирается на обсадную колонну. Когда снижается гидравлическое давление в материале пористой среды для процесса фильтрации пластовой жидкости, она будет расширятся при отсутствии препятствий протеканию этому процессу. Одновременно происходит повышение давления пластовой жидкости снаружи полого шара. Поэтому необходимо найти закономерности, происходящие при расширении–сжатии пористой среды в процессе фильтрации пластовой жидкости через полый шар. Методы. Наибольшая разность нормальных напряжений возникает на стенке скважины, поскольку при этом радиальные напряжения равны минимальному, а тангенциальные – максимальному значениям. Поэтому в зависимости от депрессии пластового давления и прочностных свойств закрепленной зоны возможны следующие условия эксплуатации скважины: закрепленная прискважинная часть пласта по всему объему находится в упругом состоянии; закрепленная прискважинная часть пласта по всему объему находится в пластическом состоянии. Из решения упругой задачи известно, что наибольшая разность нормальных напряжений в теле полого шара при фильтрации жидкости через его стенку к центру имеет место на внутренней поверхности, поэтому условия текучести материала шара возникнут, прежде всего, на внутренней поверхности шара. Пользуясь решением упругой задачи с учетом сжимаемости породы можно определить величину перепада давления на пласт, исключающую возможность пластического течения пластового материала, то есть допустимый перепад давления. Результаты. При эксплуатации скважин, склонных к пробкообразованию, необходимо ограничивать депрессию пластового давления предельно допустимой величиной, когда материал прифильтровой зоны находится в упругом состоянии по всему объему. Таким образом, максимальная разность главных нормальных напряжений наблюдается на стенке скважины, поэтому для предотвращения разрушения пласта вблизи забоя необходимым условием является соответствие прочностных свойств горных пород напряжениям, действующим в этой зоне.