Оценка напряжений на поверхности эксплуатационных колонн, оснащенных противопесочными фильтрами, при спуске в горизонтальную скважину

Abstract

Актуальность исследования обусловлена необходимостью оценить время накопления пластового песка у кольцевого пространства горизонтальной скважины и единичную длину фильтроэлементов в составе низа эксплуатационных колонн и определить напряжения на поверхности эксплуатационных колонн, оснащенных противопесочными фильтрами, при спуске в скважину. Цель: на основе изучения причин продолжающегося поступления песка в скважины, оснащенные противопесочными фильтрами, разработать и предложить мероприятия, связанные с необходимостью выбора уменьшения количества фильтров, обеспечивающих проектный дебит горизонтальной скважины, или существенным увеличением длины фильтрующей поверхности фильтров с целью снижения эрозионного износа проволочной обмотки. Объекты. Cкважина с горизонтальным участком, оснащенная противопесочными фильтрами, одноразмерными с обсадными колоннами. Предполагалось сохранение целостности поверхности фильтроэлементов и исключение условий их разрушения в процессе спуска в горизонтальный ствол. Что предполагает собой необходимую эффективную работу скважины в течение всего эксплуатационного периода. Рассматривается участок первого набора кривизны и усилия, возникающие при этом, а также устойчивость колонны труб при возможных её остановках. По длине колонны равномерно расположены центраторы, на некоторых участках будем иметь многопролетную статически неопределимую балку, в каждом сечении которой действует радиальная нагрузка. Методы. При исследовании времени накопления пластового песка в кольцевом пространстве горизонтальной скважины и единичной длины фильтроэлементов в составе низа эксплуатационных колонн необходимо на первом этапе определить напряжения на поверхности эксплуатационных колонн, оснащенных противопесочными фильтрами, при спуске в скважину. Особый интерес представляет собой исследование оценки времени существования переходного периода, иначе говоря, в течение какого эксплуатационного срока происходит полное накопление пластового песка в кольцевом пространстве и переход дренирования пласта по всей длине горизонтального ствола к дренированию только зон, примыкающих к фильтрам. Для расчета дебита жидкости при полном заполнении песком кольцевого пространства горизонтальной скважины использованы проектные величины параметров пласта АС4.8. Максимальное значение депрессий, используемых в расчетах, принято равным 1,5 МПа. Результаты. Рассмотрение ситуаций, возникающих при спуске фильтров в горизонтальные скважины, свидетельствует о том, что внешняя поверхность фильтроэлементов не защищена от разрушения в результате контактных напряжений со стенками пробуренного ствола скважины. Для защиты от разрушения и затирания открытых зазоров глиносодержащими породами по краям фильтроэлементов должны устанавливаться жесткие центраторы, максимально допустимые расстояния между которыми не должны превышать 4,0-4,5 м.

Relevance. The need to estimate the time of formation sand accumulation near the annulus of a horizontal well and the unit length of filter elements in the bottom of production strings and to determine the stresses on the surface of production strings equipped with sand filters when lowering into the well. Aim. Based on a study of the reasons for the continued flow of sand into wells equipped with anti-sand filters, to develop and propose measures related to the need to choose a reduction in the number of filters that provide the design flow rate of a horizontal well or a significant increase in the length of the filtering surface of the filters in order to reduce erosive wear of the wire winding. Objects. A well with a horizontal section, equipped with sand filters, the same size as the casing strings. It was assumed that the integrity of the surface of the filter elements would be preserved and the conditions for their destruction would be eliminated when lowering into the horizontal shaft. This presupposes the necessary efficient operation of the well throughout the entire operational period. The section of the first set of curvature and the forces arising during this are considered as well as stability of a pipe string during possible stops. Centralizers are evenly located along the length of the column, then in some sections we will have a multi-span statically indeterminate beam, in each section of which a radial load acts. Methods. When studying the time of formation sand accumulation in the annular space of a horizontal well and a unit length of filter elements in the bottom of production strings, it is necessary at the first stage to determine the stresses on the surface of production strings equipped with sand filters when lowering into the well. Studying the assessment of the existence time of the transition period is of particular interest. This is, in other words, during what operational period there is a complete accumulation of formation sand in the annular space and the transition of formation drainage along the entire length of the horizontal wellbore to drainage of only zones adjacent to the filters. To calculate the fluid flow rate when the annular space of the horizontal well is completely filled with sand, the design values of the AC4.8 formation parameters were used. The maximum value of depressions used in the calculations is assumed to be 1.5 MPa. Results. Consideration of situations that arise when filters are lowered into horizontal wells indicates that the outer surface of the filter elements is not protected from destruction as a result of contact stresses with the walls of the drilled wellbore. To protect against destruction and rubbing open gaps by clay-containing rocks, rigid centralizers should be installed along the edges of the filter elements, the maximum allowable distances between which should not exceed 4.0-4.5 m