Башкатов А.Д. Прогрессивные технологии сооружения скважин

Подождите немного. Документ загружается.

351

çàòîðîâ ðàññ÷èòûâàåòñÿ â îêîëîñêâàæèííîé çîíå, èñõîäÿ èç íå-

îáõîäèìîñòè ñîçäàíèÿ òóðáóëåíòíîãî ðåæèìà ôèëüòðàöèè òàì-

ïîíàæíîãî ðàñòâîðà:

223

êð

144(1 )

ak g

−ρ

∆=

(6.89)

ãäå

òð

Re – êðèòè÷åñêèå çíà÷åíèÿ ÷èñëà Ðåéíîëüäñà

òð

(

Re = 0,1);

à – ïîðèñòîñòü; L – çàäàííàÿ ãëóáèíà ïðîíèêíîâåíèÿ ðàñòâîðà â

ïëàñò; k – êîýôôèöèåíò ïðîíèöàåìîñòè òàìïîíèðóåìûõ ïîðîä;

ρ – ïëîòíîñòü ðàñòâîðà; g – óñêîðåíèå ñâîáîäíîãî ïàäåíèÿ.

Ó÷èòûâàÿ, ÷òî ãèäðîìîíèòîðíûå íàñàäêè ñîçäàþò â ñðåäíåì

ïåðåïàä äàâëåíèÿ íà ïëàñò 0,5–0,6 ÌÏà, äëèíà ñåêöèé øíåêîâ

èëè òóðáóëèçàòîðîâ

()

òð

[(0,50,6)ÌÏà]

sin

nd m

∆− ÷

ρω + β

(6.90)

ãäå l – äëèíà ñåêöèé øíåêîâ èëè òóðáóëèçàòîðîâ; b – äëèíà îä-

íîé ñòóïåíè øíåêà èëè òóðáóëèçàòîðà; ω – ÷àñòîòà âðàùåíèÿ

èíñòðóìåíòà; ï – êîëè÷åñòâî ëîïàñòåé òóðáóëèçàòîðà èëè ñïèðà-

ëåé øíåêà;

òð

– äèàìåòð òðóá íàãíåòàòåëüíîãî ïàòðóáêà; âûõîä

ëîïàñòåé òóðáóëèçàòîðà èëè ñïèðàëè øíåêà; β – óãîë íàêëîíà

øíåêîâîé ñïèðàëè ê ãîðèçîíòàëè.

Ñ öåëüþ ñíèæåíèÿ ãðîìîçäêîñòè èíñòðóìåíòà ÷àñòîòó âðàùå-

íèÿ ïðèíèìàþò ìàêñèìàëüíî âîçìîæíîé, èñõîäÿ èç ìîùíîñòè

áóðîâîãî îáîðóäîâàíèÿ ïðè çàäàííîé ãëóáèíå èíòåðâàëà òàìïî-

íèðîâàíèÿ.

Ñïóñê èíñòðóìåíòà â ñêâàæèíó è íàãíåòàíèå ðàñòâîðà. Èíñò-

ðóìåíò ñïóñêàþò â ñêâàæèíó íà áóðèëüíûõ òðóáàõ è ôèêñèðóþò

ïðîòèâ íàèáîëåå ïðîíèöàåìîãî èíòåðâàëà. Íà ïîâåðõíîñòè ãîòî-

âÿò òàìïîíàæíûé ðàñòâîð, êîòîðûé çàòåì çàêà÷èâàþò íàñîñîì â

áóðèëüíûå òðóáû è ÷åðåç óçëû ãèäðîìîíèòîðíûõ íàñàäîê – â

èíòåðâàë èçîëÿöèè. Îäíîâðåìåííî èíñòðóìåíò âðàùàþò íà ìàê-

ñèìàëüíî âîçìîæíîé ÷àñòîòå.

Âðåìÿ çàêà÷êè

(6.91)

ãäå ñ – êîýôôèöèåíò íàäåæíîñòè (ñ = 1,3÷1,5); W – îáúåì òàì-

ïîíèðóåìîé çîíû,

0,785

()

4;WLrl

=−

Q – ïðîèçâîäèòåëüíîñòü

íàñîñíîãî îáîðóäîâàíèÿ.

Ïîñëå çàêà÷êè ðàñ÷åòíîãî îáúåìà òàìïîíàæíîãî ðàñòâîðà â

ïëàñò ïîäà÷ó íàñîñà ïðåêðàùàþò.

352

Èíñòðóìåíò ïåðåìåùàþò, íå ïðåêðàùàÿ âðàùåíèÿ â ñëåäóþ-

ùèé èíòåðâàë òàìïîíèðîâàíèÿ, õàðàêòåðèçóþùèéñÿ õóäøèìè

ôèëüòðàöèîííûìè ñâîéñòâàìè. Ðàñòâîð çàêà÷èâàþò è èçîëèðóþò

ñëåäóþùèé èíòåðâàë â âûøåîïèñàííîé ïîñëåäîâàòåëüíîñòè. ×å-

ðåç áóðèëüíûå òðóáû âîçìîæíà çàêà÷êà õîðîøî ïåðåìåøàííûõ

ðàñòâîðîâ íàñîñîì ñ íàñàäêîé, ðàçìåð êîòîðîé íå ïðåâûøàåò ïî-

ëîâèíû äèàìåòðà ñîïëà ãèäðîìîíèòîðíûõ íàñàäîê, ÷òî îáû÷íî

ñîñòàâëÿåò 2–3 ìì. Áîëåå êðóïíûå äîáàâêè çàñûïàþò â êîëüöå-

âîå ïðîñòðàíñòâî ñêâàæèíû è äàëåå òðàíñïîðòèðóþòñÿ ëåâûì

øíåêîì èëè òóðáóëèçàòîðîì â èíòåðâàë èçîëÿöèè.

Â ñèëüíî ïîãëîùàþùèõ ïîðîäàõ ðàöèîíàëüíà ïîïåðåìåííàÿ

çàêà÷êà òàìïîíàæíîãî ðàñòâîðà ñ ïîðöèÿìè âîçäóõà. Äëÿ ýòîãî â

íàãíåòàòåëüíîé ìàãèñòðàëè ïîñëå íàñîñà óñòàíàâëèâàþò àýðàòîð

èëè äîçèðóþùåå óñòðîéñòâî. Ïîñëåäóþùèå èíòåðâàëû îáîðóäóþò

ïî àíàëîãèè ñ âûøåîïèñàííîé òåõíîëîãèåé.

Çàêëþ÷èòåëüíûå ðàáîòû. Ïîñëå çàêà÷êè òàìïîíàæíîãî ðàñ-

òâîðà â çàäàííûé èíòåðâàë íàñîñ âûêëþ÷àþò è êàëèáðóþò ñòâîë

èíñòðóìåíòîì ïðè âðàùåíèè è ïåðåìåùåíèè ââåðõ-âíèç âäîëü

èíòåðâàëà èçîëÿöèè. Èíñòðóìåíò ïåðåìåùàþò äî òåõ ïîð, êîãäà

çàòâåðäåâøèé ðàñòâîð ñòàíåò ïðåäîòâðàùàòü îáðóøåíèå ñòåíîê

ñêâàæèíû è îïëûâàíèå ïîëóçàñòûâøåé ìàññû èçîëÿòîðà. Çàòåì

èíñòðóìåíò ïîäíèìàþò íà ïîâåðõíîñòü.

Ïåðåä ñïóñêîì îáñàäíîé êîëîííû ïðîâîäÿò êàâåðíîìåòðèþ,

îïðåäåëÿþò äèàìåòð ñòâîëà ñêâàæèíû â èíòåðâàëå èçîëÿöèè.

Ïðè íåîáõîäèìîñòè ñòâîë ïðîðàáàòûâàþò äîëîòîì. Â íåêîòîðûõ

ñëó÷àÿõ îáñàäíàÿ êîëîííà ìîæåò íå óñòàíàâëèâàòüñÿ. Êà÷åñòâî

èçîëÿöèîííûõ ðàáîò êîíòðîëèðóåòñÿ ïðè îïðåññîâêå ñòâîëà

(ñëåäÿò çà ïîãëîùåíèåì æèäêîñòè). Åñëè ñêâàæèíà ïîãëîùàåò

æèäêîñòü â èíòåðâàëå òàìïîíèðîâàíèÿ, òî êà÷åñòâî ðàáîò íå-

óäîâëåòâîðèòåëüíîå è íåîáõîäèìû ðåìîíòíûå ðàáîòû.

Ïðè íåóäîâëåòâîðèòåëüíîì êà÷åñòâå ïðîâåäåíèÿ ïåðâè÷íîãî

öåìåíòèðîâàíèÿ ïîâòîðíî ïðîâîäÿò ýêñïðåññ-îïðîáîâàíèå ñêâà-

æèíû, îïðåäåëÿþò èíòåðâàëû ïîãëîùåíèÿ ðàñòâîðà, êîýôôèöè-

åíòû ôèëüòðàöèè ïîðîä â îêîëîñêâàæèííîé çîíå ïîñëå ïåðâè÷-

íîãî òàìïîíèðîâàíèÿ. Ïðîâîäÿò ïîâòîðíîå òàìïîíèðîâàíèå è

èçîëèðóþò îñòàâøèåñÿ ïðîíèöàåìûå èíòåðâàëû â ïîñëåäîâàòåëü-

íîñòè, àíàëîãè÷íîé îïèñàííîé âûøå.

Ïîñëå îêîí÷àíèÿ ðàáîò ïðîâîäÿò ïîâòîðíûé êîíòðîëü êà÷åñò-

âà èçîëÿöèè ýêñïðåññ-ìåòîäîì è â ñëó÷àå íåóäîâëåòâîðèòåëüíîãî

ðåçóëüòàòà ìåíÿþò ñîñòàâ òàìïîíàæíîãî ðàñòâîðà è íàïîëíèòåëÿ.

Ïðè íåîáõîäèìîñòè â èíòåðâàë îïóñêàþò îáñàäíóþ êîëîííó, êî-

òîðóþ çàòåì öåìåíòèðóþò.

353

Ãëàâà 7

•

ÎÏÅÐÀÒÈÂÍÎÅ ÎÏÐÅÄÅËÅÍÈÅ ÄÅÁÈÒÀ

ÑÊÂÀÆÈÍ

Â ïðîöåññå ñîîðóæåíèÿ, îïðîáîâàíèÿ èëè ðåìîíòà ñêâàæèí

÷àñòî íåîáõîäèìî îïåðàòèâíî îïðåäåëèòü äåáèò ñêâàæèíû, îöå-

íèòü ãèäðîäèíàìè÷åñêîå ñîñòîÿíèå îêîëîñêâàæèííîé çîíû ïëà-

ñòà, îáñûïêè è ôèëüòðà. Òðàäèöèîííî òàêèå äàííûå ìîæíî ïî-

ëó÷èòü ïðè îòêà÷êå, êîòîðàÿ òðåáóåò ñóùåñòâåííûõ çàòðàò âðåìå-

íè, ìîíòàæà (äåìîíòàæà) íàñîñà èëè ýðëèôòà, îòâîäå è óòèëèçà-

öèè ñòî÷íûõ âîä, êîòîðûå çíà÷èòåëüíî îñëîæíÿþòñÿ â íàñåëåí-

íûõ ðàéîíàõ. Ñëîæíî îïðåäåëèòü äåáèò ðåçåðâíûõ ñêâàæèí,

ñêâàæèí ãðàæäàíñêîé îáîðîíû è äðóãîãî íàçíà÷åíèÿ, êîòîðûå

íåêîòîðîå âðåìÿ ïðîñòàèâàëè. Îòêà÷êà èç òàêèõ ñêâàæèí òðåáóåò

äåìîíòàæà óñòàíîâëåííîãî óñòüåâîãî îáîðóäîâàíèÿ, à èíîãäà è

ïàâèëüîíà.

Âî ÂÑÅÃÈÍÃÅÎ ðàçðàáîòàí ìåòîä, îáåñïå÷èâàþùèé ïîëó÷å-

íèå îïåðàòèâíîé èíôîðìàöèè î äåáèòå ñêâàæèíû, åå òåõíè÷å-

ñêîì ñîñòîÿíèè. Âîçìîæíîñòü èçìåðåíèÿ ôèëüòðàöèîííûõ ïàðà-

ìåòðîâ îêîëîñêâàæèííîé çîíû äåëàåò ìåòîä íåçàìåíèìûì ïðè

âíåäðåíèè íîâûõ òåõíîëîãèé âñêðûòèÿ ïëàñòà, òèïîâ ïðîìûâî÷-

íîé æèäêîñòè, êîíñòðóêöèé ôèëüòðîâ, ôðàêöèé ãðàâèéíîé îá-

ñûïêè è ò.ä.

Ïðèìåíåíèå ýòîãî ìåòîäà â ïðîöåññå ñîîðóæåíèÿ ñêâàæèíû

ïîçâîëÿåò íà áàçå èçìåíåíèÿ ôèëüòðàöèîííûõ ïàðàìåòðîâ îêî-

ëîñêâàæèííîé çîíû è ñîïðîòèâëåíèÿ ñèñòåìû ñêâàæèíà – ïëàñò

îöåíèòü ýôôåêòèâíîñòü èñïîëüçîâàíèÿ òåõ èëè èíûõ ìåòîäîâ.

Ïðè ðåìîíòíî-âîññòàíîâèòåëüíûõ ðàáîòàõ, ðàñêîëüìàòàöèè è

îñâîåíèè ñêâàæèí ýêñïðåññ-îïðîáîâàíèå îáåñïå÷èâàåò áåç ïðå-

êðàùåíèÿ ðàáîò âûáîð ðàöèîíàëüíûõ ðåæèìîâ è ïðåæäå âñåãî

âðåìåíè îáðàáîòêè. Îáû÷íî óäàëåíèå êîëüìàòèðóþùèõ îñàäêîâ

èç îêîëîñêâàæèííîé çîíû è ñ ïîâåðõíîñòè ôèëüòðà èäåò íàèáî-

ëåå èíòåíñèâíî íà íà÷àëüíîì ýòàïå îáðàáîòêè è îñâîåíèÿ. Ñî

âðåìåíåì èíòåíñèâíîñòü ñíèæåíèÿ ãèäðàâëè÷åñêîãî ñîïðîòèâëå-

íèÿ îêîëîñêâàæèííîé çîíû óìåíüøàåòñÿ è äàëüíåéøàÿ îáðàáîò-

354

êà íåýôôåêòèâíà. Ñëåäóåò ïåðèîäè÷åñêè ïðåêðàùàòü ðàáîòû è

ïðîâîäèòü îòêà÷êó, ÷òî èç-çà ñëîæíîñòè îïåðàöèé íà ïðàêòèêå íå

ïðîâîäèòñÿ. Ýêñïðåññ-ìåòîä íå òðåáóåò ïðåêðàùåíèÿ îáðàáîòêè è

ñóùåñòâåííî ýêîíîìèò âðåìÿ îòðàáîòêè è âûáîðêó íóæíîãî èí-

òåðâàëà.

Ìåòîä îñíîâàí íà àíàëèçå ðåàêöèè ñêâàæèíû íà âîçáóæäåíèå,

â ðåçóëüòàòå êîòîðîãî îïðåäåëÿþò ôèëüòðàöèîííûå õàðàêòåðè-

ñòèêè îêîëîñêâàæèííîé çîíû. Ïðè âîçáóæäåíèè ñêâàæèíû âîç-

íèêàåò ïåðåïàä äàâëåíèÿ, íà÷èíàåòñÿ ôèëüòðàöèÿ è ñî âðåìåíåì

äàâëåíèå óðàâíîâåøèâàåòñÿ. ×åì áûñòðåå ïðîèñõîäèò âûðàâíè-

âàíèå äàâëåíèÿ, òåì ëó÷øå ôèëüòðàöèîííûå ïàðàìåòðû îêîëî-

ñêâàæèííîé çîíû è áîëåå ñîâåðøåííà êîíñòðóêöèÿ ñêâàæèíû.

Èçìåíåíèå ïåðåïàäà äàâëåíèÿ â ñêâàæèíå ñî âðåìåíåì

−α

(7.1)

ãäå

– íà÷àëüíûé ïåðåïàä äàâëåíèÿ â ñêâàæèíå ïðè

= 0;

–

ïîñòîÿííàÿ âðåìåíè.

Ïîñòîÿííàÿ âðåìåíè

ìîæåò áûòü âûðàæåíà îòíîøåíèåì âî-

äîïðîâîäèìîñòè ïëàñòà

ïðîèçâåäåíèþ ðàäèóñà ñêâàæèíû íà

ñîïðîòèâëåíèå ôèëüòðà è îêîëîñêâàæèííîé çîíû

ï:

km rnα=

(7.2)

Ïîñòîÿííóþ âðåìåíè ìîæíî òàêæå âûðàçèòü ÷åðåç ïåðåïàä

äàâëåíèÿ, ôèêñèðóåìîãî â îïðåäåëåííûé ïðîìåæóòîê âðåìåíè,

ln( / )

tt−

α=

(7.3)

ãäå

– ïåðåïàä äàâëåíèÿ â ñêâàæèíå â ìîìåíòû âðåìåíè ñî-

îòâåòñòâåííî

Ïðèìåíÿÿ ìåòîä ïåðåìåííîãî íàïîðà Õâîðñëåâà, ïîëó÷àåì

ôèëüòðàöèîííóþ õàðàêòåðèñòèêó îêîëîñêâàæèííîé çîíû

ïëà-

ñòà êàê ôóíêöèþ ïîñòîÿííîé âðåìåíè:

(7.4)

ãäå

– êîýôôèöèåíò èçîòðîïíîñòè ñðåäû;

– ðàäèóñ ñêâàæèíû

â èíòåðâàëå èçìåíåíèÿ óðîâíÿ.

Â.Ì. Øåñòàêîâ ïðåäëàãàåò îöåíèâàòü ôèëüòðàöèîííûå ïàðà-

ìåòðû îêîëîñêâàæèííîé çîíû ïëàñòà ïî ôîðìóëå

02 1 2

()

7,2 ln ;

lt t J

−

2, 7

lg(0,7 / )

−

(7.5)

355

Ðèñ. 7.1. Èçìåðèòåëüíûé êîìïëåêñ ÈÊ

äëÿ ýêñïðåññ-îïðîáîâàíèÿ ñêâàæèí:

– äàò÷èê;

–

êàíàë ñâÿçè;

3 –

ïåðâè÷-

íûé ïðåîáðàçîâàòåëü;

4 –

âòîðè÷íûé

ïðåîáðàçîâàòåëü;

– ðåãèñòðèðóþùèé

ïðèáîð

Ðèñ. 7.2. Òèïîâûå çàïèñè äèàãðàìì äàâ-

ëåíèÿ â ñêâàæèíå

ãäå

– ïîíèæåíèå â ñêâàæèíå â ìîìåíòû âðåìåíè ñîîòâåò-

ñòâåííî

;

l –

äëèíà ôèëüòðà.

Ïðåîáðàçîâàâ ýòî âûðàæåíèå, ïîëó÷èì

0,7

(7.6)

Âûðàæåíèÿ (7.5) è (7.6) èäåíòè÷íû è îòëè÷àþòñÿ òîëüêî âå-

ëè÷èíîé êîýôôèöèåíòà

, êîòîðûé ðåêîìåíäóåòñÿ ïðèíèìàòü

ðàâíûì åäèíèöå. Âëèÿíèå êîýôôèöèåíòà

â èíòåðâàëå èçìåíå-

íèÿ 0,7–1 íå ïðåâûøàåò 10 %.

Óäåëüíûé äåáèò ñêâàæèíû âûðàæàåòñÿ ÷åðåç ïîñòîÿííóþ

âðåìåíè ñëåäóþùåé çàâèñèìîñòüþ:

gad

=α

(7.7)

ãäå

– ïîñòîÿííûé êîýôôèöèåíò.

Ýêñïðåññ-îïðîáîâàíèå (ðèñ. 7.1) îñóùåñòâëÿåòñÿ ñïåöèàëü-

íûì èçìåðèòåëüíûì êîìïëåêñîì ÈÊ, ðàçðàáîòàííûì âî

ÂÑÅÃÈÍÃÅÎ. Èçìåðèòåëüíûé êîìïëåêñ ñîñòîèò èç äàò÷èêà äàâ-

ëåíèÿ, óñòàíàâëèâàåìîãî â ñêâàæèíó, ñîåäèíåííîãî ïîñðåäñòâîì

êàíàëà ñâÿçè ñ ïåðâè÷íûì ïðåîáðàçîâàòåëåì, ðàñïîëîæåííûì íà

ïîâåðõíîñòè. Ïåðâè÷íûé ñèãíàë, ïîñòóïàþùèé èç ñêâàæèíû,

ïðåîáðàçóåòñÿ âî âòîðè÷íîì ïðèáîðå. Òèïîâûå äèàãðàììû çàïè-

ñè ïåðâè÷íûõ ñèãíàëîâ ïðåäñòàâëåíû íà ðèñ. 7.2.

Íà äèàãðàììàõ ïðåäñòàâëåíû ìîìåíò âîçìóùåíèÿ ñêâàæèíû è

åå ðåàêöèè íà âîçìóùåíèå. ×èñëî âîçìóùåíèé è èõ èíòåíñèâ-

íîñòü âûáèðàþòñÿ ïî îïðåäåëåííîé ìåòîäèêå ïî êðèòåðèþ íàè-

356

áîëåå äîñòîâåðíîé èíôîðìàöèè è ìèíèìóìà îøèáêè. Ïîëó÷åí-

íàÿ èíôîðìàöèÿ ïðåîáðàçîâûâàåòñÿ è îáðàáàòûâàåòñÿ â ìèêðî-

ÝÂÌ ïî ñïåöèàëüíî çàëîæåííîé ïðîãðàììå. Íà ïðèíòåðå ðàñïå-

÷àòûâàåòñÿ ïàñïîðò ñêâàæèíû ñ åå îñíîâíûìè õàðàêòåðèñòèêà-

ìè – óäåëüíûé äåáèò, êîýôôèöèåíò ôèëüòðàöèè îêîëîñêâàæèí-

íîé çîíû, ïîñòîÿííàÿ âðåìåíè, ïàðàìåòð èíåðöèîííîñòè. Ïðèìå-

íåíèå ìåòîäà ïîêàçàëî åãî âûñîêóþ ñõîäèìîñòü ñ äàííûìè îò-

êà÷êè, âîçìîæíîñòü îïåðàòèâíîé äèàãíîñòèêè ñêâàæèíû è ýêî-

íîìèè ñðåäñòâ.

357

Ãëàâà 8

•

ÏÐÅÄÓÏÐÅÆÄÅÍÈÅ ÏÅÑÊÎÂÀÍÈß

ÑÊÂÀÆÈÍ

8.1. ÏÅÑÊÎÂÀÍÈÅ ÊÀÊ ÔÈÇÈ×ÅÑÊÈÉ ÏÐÎÖÅÑÑ

8.1.1. ÌÅÕÀÍÈÇÌ ÄÂÈÆÅÍÈß ÏÅÑÊÀ Â ÎÊÎËÎÑÊÂÀÆÈÍÍÎÉ ÇÎÍÅ

Ïëàñòîâûé ïåñîê ìîæåò ïðîíèêàòü â ñêâàæèíó ïðè íàëè÷èè

ôèëüòðàöèè è áåç íåå. Íà ïðàêòèêå ïåñêîïðîÿâëåíèÿ îáû÷íî

îáóñëîâëåíû âîçäåéñòâèåì ôèëüòðàöèîííîãî ïîòîêà íà ïðîäóê-

òèâíûé ïëàñò, â ïðîöåññå êîòîðîãî ïðîèñõîäèò èçìåíåíèå åãî

ñòðóêòóðû çà ñ÷åò óäàëåíèÿ îòäåëüíûõ ÷àñòèö èëè èõ àãðåãàòîâ

èç îêîëîñêâàæèííîé çîíû. Ïðè íèçêèõ ñêîðîñòÿõ ôèëüòðàöèè

ñèëû ñöåïëåíèÿ ìåæäó ÷àñòèöàìè ïðåâîñõîäÿò ñèëû ãèäðîäèíà-

ìè÷åñêîãî äàâëåíèÿ è ñóôôîçèè íå íàáëþäàåòñÿ. Ñ óâåëè÷åíèåì

ñêîðîñòåé ôèëüòðàöèè ñèëû ãèäðîäèíàìè÷åñêîãî äàâëåíèÿ ðàç-

ðóøàþò ñòðóêòóðíûå ñâÿçè ìåæäó ÷àñòèöàìè èëè àãðåãàòàìè ïî-

ñëåäíèõ.

Ñêîðîñòè, ïðè êîòîðûõ íà÷èíàåòñÿ ðàçðóøåíèå ñòðóêòóðíûõ

ñâÿçåé ãðóíòà è íà÷èíàåòñÿ ñóôôîçèÿ, íàçûâàþò êðèòè÷åñêèìè.

Îïðåäåëåíèþ êðèòè÷åñêèõ ñêîðîñòåé ôèëüòðàöèè èç ïëàñòà

ïîñâÿùåíî ìíîãî èññëåäîâàíèé, êîòîðûå íå ñâîäÿòñÿ ê îáùåìó

çíàìåíàòåëþ. Äîñòàòî÷íî òî÷íî îïðåäåëÿþòñÿ êðèòè÷åñêèå ñêî-

ðîñòè ôèëüòðàöèè äëÿ âûíîñà ÷àñòèöû ñ ïîâåðõíîñòè âîðîíêè

áåñôèëüòðîâîé ñêâàæèíû èëè ðå÷íîãî äíà. Â ýòîì ñëó÷àå ÷àñòè-

öà íàõîäèòñÿ â ñâîáîäíîì ñîñòîÿíèè è åå ïóòü ìèãðàöèè íå ïðå-

ãðàæäåí äðóãèìè ÷àñòèöàìè. Â ðåàëüíûõ óñëîâèÿõ â ïëàñòå ÷àñ-

òèöà íàõîäèòñÿ â ñòåñíåííîì ñîñòîÿíèè, òàê êàê îêðóæåíà ñîñåä-

íèìè ÷àñòèöàìè, ÷àñòü êîòîðûõ ïðåãðàæäàåò ïóòü âîçìîæíîãî

ïåðåìåùåíèÿ. Â ýòîé ñâÿçè íà ñóôôîçèîííûå ïðîöåññû âëèÿþò

íå òîëüêî ñêîðîñòè ôèëüòðàöèè, ðàçìåð ÷àñòèö è êîýôôèöèåíò

òðåíèÿ ïîðîäû, íî è ñòåïåíü íåîäíîðîäíîñòè ïåñêà, åãî îêàòàí-

íîñòè, êîëüìàòàöèè îêîëîñêâàæèííîé çîíû ïëàñòà ïðè âñêðûòèè,

õàðàêòåð îñâîåíèÿ ñêâàæèíû è äðóãèå ôàêòîðû. Î÷åâèäíî, ÷òî

358

ó÷åñòü âëèÿíèå âûøåïåðå÷èñëåííûõ ïàðàìåòðîâ äëÿ âñåãî ìíî-

ãîîáðàçèÿ ãîðíî-ãåîëîãè÷åñêèõ óñëîâèé è ñîçäàòü óíèâåðñàëüíûå

çàâèñèìîñòè äëÿ ïðîãíîçèðîâàíèÿ ñóôôîçèè íå ðåàëüíî. Èçâåñò-

íûå ôîðìóëû ïðèìåíèìû òîëüêî äëÿ ñòðîãî îãîâîðåííûõ óñëî-

âèé è íå ïîçâîëÿþò îõàðàêòåðèçîâàòü ïðîöåññ ìèãðàöèè ïåñêà â

îêîëîñêâàæèííîé çîíå â öåëîì.

Îòñóòñòâèå äî íàñòîÿùåãî âðåìåíè óäîâëåòâîðèòåëüíîãî îïè-

ñàíèÿ ñóôôîçèè äëÿ ðàçëè÷íûõ óñëîâèé ïðîâåäåíèÿ ðàáîò, ìåòî-

äèêè ïðîãíîçà âûíîñà ïåñêà èç ñêâàæèíû ïðè ýêñïëóàòàöèè ïëà-

ñòà îáóñëîâëåíî òåì, ÷òî â êà÷åñòâå îñíîâíîãî ïàðàìåòðà, ïî êî-

òîðîìó ïðîãíîçèðîâàëàñü ñóôôîçèÿ, ïðèíèìàëàñü ñêîðîñòü

ôèëüòðàöèè, ÿâëÿþùàÿñÿ ïî ñâîåé ñóòè ïîä÷èíåííûì ôàêòîðîì.

Íåêîòîðûìè èññëåäîâàòåëÿìè îòìå÷àåòñÿ, ÷òî àáñîëþòíàÿ ñêî-

ðîñòü ïîñëå óñòàíîâèâøåãîñÿ ðåæèìà, îñîáåííî äëÿ ìàëûõ ñêî-

ðîñòåé ôèëüòðàöèè, ñëàáî âëèÿåò íà âûíîñ ïåñêà. Ê ðåçêîé èí-

òåíñèôèêàöèè ïåñêîâàíèÿ ïðèâîäèò èçìåíåíèå ñêîðîñòè ôèëüò-

ðàöèè êàê â ñòîðîíó óâåëè÷åíèÿ, òàê è â ñòîðîíó óìåíüøåíèÿ.

Äðóãèìè ñëîâàìè, âûíîñ ïåñêà ñóùåñòâåííî âîçðàñòàåò ïðè äåñ-

òàáèëèçàöèè ðåæèìà ôèëüòðàöèè, à ñ òå÷åíèåì âðåìåíè ïðè óñ-

òàíîâèâøåìñÿ ðåæèìå ðåçêî óìåíüøàåòñÿ (èíîãäà äî íóëÿ). Ïðè

óñòàíîâèâøåìñÿ ðåæèìå ôèëüòðàöèè âîêðóã ïîð ïëàñòà, îáñûïêè

èëè îòâåðñòèé ôèëüòðà ôîðìèðóåòñÿ àðî÷íàÿ ñòðóêòóðà, ñèëû

ñöåïëåíèÿ ìåæäó ÷àñòèöàìè è ïåðåïàäà äàâëåíèÿ êîìïåíñèðóþò

äðóã äðóãà ïðè çàäàííîì ðåæèìå ôèëüòðàöèè. Ïðè èçìåíåíèè

ðåæèìà ýêñïëóàòàöèè ìåíÿåòñÿ ðàñõîä ÷åðåç àðî÷íóþ ñòðóêòóðó,

ïåðåïàä äàâëåíèÿ íà àðêå, ÷òî ïðèâîäèò ê åå ïåðåôîðìèðîâàíèþ.

Ïåðåôîðìèðîâàíèå àðêè ïðîèñõîäèò ïîñëå åå ïîëíîãî îáðóøå-

íèÿ è âûíîñà îáðóøåííîé ïîðîäû èç ñêâàæèíû, ÷òî è ïðèâîäèò

ê èíòåíñèôèêàöèè ïåñêîâàíèÿ. Íîâàÿ àðêà ôîðìèðóåòñÿ íà ðàñ-

ñòîÿíèè îò îòâåðñòèé ïîð ãðóíòà èëè ôèëüòðà, ñîîòâåòñòâóþùåì

èçìåíåííîìó ðàñõîäó ÷åðåç àðêó è ïåðåïàäó äàâëåíèÿ ïðè íîâîì

ðåæèìå.

Àâòîðîì óñòàíîâëåíî, ÷òî îñíîâíîé ôàêòîð, îïðåäåëÿþùèé

ñóôôîçèþ, — ðåæèì ôèëüòðàöèè ôëþèäà â îêîëîñêâàæèííîé

çîíå. Ïðè ëàìèíàðíîì ðåæèìå âîçìîæíî ôîðìèðîâàíèå óñòîé-

÷èâûõ àðî÷íûõ ñòðóêòóð è ïðåäîòâðàùåíèå ïåñêîâàíèÿ ïðè óñ-

òàíîâèâøåéñÿ ôèëüòðàöèè. Â ñëó÷àå òóðáóëåíòíîé ôèëüòðàöèè

àðî÷íûå ñòðóêòóðû ïîä âîçäåéñòâèåì ïóëüñèðóþùèõ ñêîðîñòåé è

äàâëåíèè íà êîíòóðå ðàçðóøàþòñÿ, ÷òî ïðèâîäèò ê ñóôôîçèè.

Íàðóøåíèå óñòîé÷èâûõ ñòðóêòóð ìîæíî íàáëþäàòü è â ñëó÷àå

ëàìèíàðíîãî ðåæèìà ïðè îñòàíîâêå èëè èíòåíñèôèêàöèè îòêà÷-

êè. Â ýòîì ñëó÷àå òàêæå íàáëþäàåòñÿ ïóëüñàöèÿ äàâëåíèÿ íà

êîíòóðå àðî÷íîé ñòðóêòóðû, âîçíèêàåò ãèäðàâëè÷åñêèé óäàð è

äåñòàáèëèçàöèÿ ðåæèìà ôèëüòðàöèè. Ïîñëåäíèé ó÷èòûâàåò

359

âëèÿíèå íà ñóôôîçèþ êîëüìàòàöèîííûõ ïðîöåññîâ. Ïðè êîëüìà-

òàöèè ñíèæàåòñÿ àêòèâíàÿ ïîðèñòîñòü ãðóíòà, óâåëè÷èâàþòñÿ

ñêîðîñòè ôèëüòðàöèè, âîçíèêàåò ðàííÿÿ òóðáóëèçàöèÿ ïîòîêà,

÷òî ïðèâîäèò, êàê ïðàâèëî, ê èíòåíñèôèêàöèè ñóôôîçèè.

Âûíîñ ïåñêà ïðè ôèëüòðàöèè è îòñóòñòâèè óäîâëåòâîðèòåëü-

íîãî ôèëüòðà ïðîèñõîäèò â ïåðèîäè÷åñêîì ðåæèìå, êîòîðûé â

çàâèñèìîñòè îò óñëîâèé ïðîâåäåíèÿ ðàáîò ìîæåò ëèáî èíòåíñè-

ôèöèðîâàòüñÿ, ëèáî ñòàáèëèçèðîâàòüñÿ è ïðåêðàòèòüñÿ. Ñòàáèëè-

çàöèÿ âûíîñà ïåñêà ïðîèñõîäèò ïðè ôîðìèðîâàíèè â îêîëîñêâà-

æèííîé çîíå åñòåñòâåííîãî ôèëüòðà. Åñòåñòâåííûé ôèëüòð â

ïðîöåññå îòêà÷êè îáðàçîâûâàåòñÿ ðåäêî, ÷òî ñâÿçàíî ñ îïðåäå-

ëåííûì ôðàêöèîííûì ñîñòàâîì ïåñêà ïðîäóêòèâíîãî ïëàñòà, õà-

ðàêòåðèçóþùåãîñÿ ïðàêòè÷åñêè îòñóòñòâèåì ñðåäíèõ ôðàêöèé.

Ïðèñóòñòâèå â ïåñêå ñðåäíèõ ôðàêöèé ïðåïÿòñòâóåò âûíîñó ìåë-

êèõ ÷àñòèö ÷åðåç êðóïíûå, à ñëåäîâàòåëüíî è ôîðìèðîâàíèþ åñ-

òåñòâåííîãî ôèëüòðà.

Îáû÷íî ôðàêöèîííûé ñîñòàâ ïåñêîâ ïðîäóêòèâíîãî ïëàñòà

õàðàêòåðèçóåòñÿ ïëàâíûì èçìåíåíèåì ðàçìåðà ÷àñòèö ïî êðèâîé

ãðàíóëîìåòðè÷åñêîãî ñîñòàâà. Â òàêèõ óñëîâèÿõ ïðîöåññ ôîðìè-

ðîâàíèÿ åñòåñòâåííîãî ôèëüòðà çàòðóäíÿåòñÿ è ñòàáèëèçàöèè

ïåñêîâàíèÿ ñî âðåìåíåì íå ïðîèñõîäèò. Ïðè íåâîçìîæíîñòè

ñòàáèëèçàöèè è ïðåêðàùåíèÿ âûíîñà ïåñêà ïåñêîâàíèå ïðèâîäèò

ê íåîáðàòèìûì ÿâëåíèÿì, ñâÿçàííûì ñî ñíèæåíèåì ýêñïëóàòàöè-

îííûõ õàðàêòåðèñòèê è ïðåæäå âñåãî – ñíèæåíèåì óäåëüíîé

ïðîèçâîäèòåëüíîñòè ñêâàæèí. Ñíèæåíèå óäåëüíîé ïðîèçâîäè-

òåëüíîñòè ñêâàæèíû ïðîèñõîäèò çà ñ÷åò çàìåùåíèÿ áîëåå ïðîíè-

öàåìûõ ïîðîä ïðîäóêòèâíîãî ïëàñòà íà ìåíåå ïðîíèöàåìûå è â

ðàçëè÷íûõ ãîðíî-ãåîëîãè÷åñêèõ óñëîâèÿõ ïðîòåêàåò ïî-ðàçíîìó.

Ïðîäóêòèâíûé ïëàñò ñëàãàåòñÿ îáû÷íî íåîäíîðîäíûìè (ïî

ôèëüòðàöèîííûì ñâîéñòâàì â âåðòèêàëüíîì ðàçðåçå) ïîðîäàìè ñ

÷åðåäîâàíèåì áîëåå è ìåíåå ïðîíèöàåìûõ ïðîïëàñòêîâ. Îñíîâ-

íîé ïðèòîê â ñêâàæèíó ïðè ýêñïëóàòàöèè, à ñëåäîâàòåëüíî è

ìàêñèìàëüíûå ñêîðîñòè ôèëüòðàöèè íàáëþäàþòñÿ â áîëåå ïðî-

íèöàåìûõ ïðîïëàñòêàõ, ÷òî ïðèâîäèò ê ïðåîáëàäàþùåìó âûíîñó

ïåñêà ÷åðåç ýòè èíòåðâàëû. Ïî ìåðå ýêñïëóàòàöèè îáúåì âûíå-

ñåííîé èç íàèáîëåå ïðîäóêòèâíûõ èíòåðâàëîâ ïîðîäû óâåëè÷è-

âàåòñÿ è ðàñòåò îáúåì ïîëîñòåé, îáðàçîâàííûõ â îêîëîñêâàæèí-

íîé çîíå.

Ñ óâåëè÷åíèåì îáúåìà êàâåðíû åå óñòîé÷èâîñòü ñíèæàåòñÿ è

ïðè íåêîòîðûõ êðèòè÷åñêèõ çíà÷åíèÿõ ïðîèñõîäèò îáðóøåíèå

ñòåíîê, ñîïðîâîæäàþùååñÿ ðåçêèì óâåëè÷åíèåì ïåñêà, ïîñòó-

ïàþùåãî â ñêâàæèíó è ôîðìèðóþùåãî ïåñ÷àíóþ ïðîáêó (ðèñ.

8.1). Ïðè îáðóøåíèè êàâåðíû ìåíåå ïðîíèöàåìûå ïåñêè èç âû-

øåçàëåãàþùèõ èíòåðâàëîâ, îáîãàùåííûå ãëèíèñòûìè è äðóãèìè

360

Ðèñ. 8.1. Ðàçâèòèå ñóôôîçèè â íåîäíîðîäíûõ ïî ôèëüòðàöèîííûì ñâîéñòâàì

ïåñêàõ:

à —

îñâîåíèå ñêâàæèí;

— ðàçâèòèå ñóôôîçèîííûõ âîðîíîê è êàâåðíû;

— ÷àñ-

òè÷íîå ïåðåêðûòèå èíòåðâàëîâ ñëàáîïðîíèöàåìûìè ïîðîäàìè;

— ýêðàíèðîâàíèå

ïðèåìíîé ÷àñòè ñêâàæèíû;

1 —

ïðîíèöàåìûå ïîðîäû;

2 —

ìåíåå ïðîíèöàåìûå

ïîðîäû;

— âîäîóïîð;

— ñêâàæèíà;

— êàâåðíà;

6 —

ïåñ÷àíàÿ ïðîáêà

êîëüìàòèðóþùèìè ÷àñòèöàìè ÷àñòè÷íî ïåðåêðûâàþò ïðîíèöàå-

ìûé èíòåðâàë.

Â ïðîöåññå ïîñëåäóþùåé îòêà÷êè â íèæíåé ÷àñòè íàèáîëåå

ïðîíèöàåìîãî èíòåðâàëà âíîâü ôîðìèðóåòñÿ êàâåðíà, íî óæå íà

ìåíåå ïðîòÿæåííîì èíòåðâàëå ïðèòîêà. Ñîïðîòèâëåíèÿ ïðèòîêó

â îêîëîñêâàæèííîé çîíå çà ñ÷åò çàìåùåíèÿ ÷àñòè ïðîíèöàåìîé

ïîðîäû íà ìåíåå ïðîíèöàåìóþ óâåëè÷èâàþòñÿ, ÷òî ïðèâîäèò ê

óñóãóáëåíèþ íåðàâíîìåðíîñòè ýïþðû âõîäíûõ ñêîðîñòåé ôèëüò-

ðàöèè è áîëåå ðåçêîìó ðàçâèòèþ êàâåðíû â ãîðèçîíòàëüíîì íà-

ïðàâëåíèè.

Ñ óìåíüøåíèåì óãëà íàêëîíà ïîâåðõíîñòè âîðîíêè ê ãîðèçîí-

òàëè åå óñòîé÷èâîñòü ñíèæàåòñÿ, ÷òî ïðèâîäèò ê óâåëè÷åíèþ

÷óâñòâèòåëüíîñòè ñâîäà ê êîëåáàíèÿì äàâëåíèÿ â ãèäðàâëè÷å-

ñêîé ñèñòåìå è óñêîðåííîìó ðàçðóøåíèþ ïðè èçìåíåíèè ðåæèìà

îòêà÷êè. Âòîðè÷íîå è ïîñëåäóþùåå îáðóøåíèå âîðîíêè ïðîèñõî-

äèò çà ìåíüøèé ïðîìåæóòîê âðåìåíè, ÷åì ïåðâè÷íîå. Ýòî ñâÿçà-

íî ñ óñóãóáëåíèåì íåðàâíîìåðíîñòè ïðèòîêà â ñêâàæèíó è âîç-

íèêíîâåíèåì êàâåðíû êðèòè÷åñêîãî ðàçìåðà ñ êðèòè÷åñêèìè

ñêîðîñòÿìè ôèëüòðàöèè íà ïîâåðõíîñòè ïðè ìåíüøåì äåáèòå.

Èòàê, â ïðîöåññå îñâîåíèÿ ñêâàæèíû ïðè ïîñòîÿííîì äåáèòå â

íåîäíîðîäíûõ ïåñêàõ ïðîèñõîäèò ïåðèîäè÷åñêîå óñêîðÿþùååñÿ

âî âðåìåíè ðàçðóøåíèå ñâîäîâ, îáðàçóþùèõñÿ ïðè âûíîñå ïåñêà