Научный задел. Исследование проводилось в лаборатории «Повышение нефтеотдачи пластов» Научного Центра «Арктика» Санкт-Петербургского горного университета на фильтрационной установке AutoFlood 700. Было проведено более 200 фильтрационных экспериментов на насыпных моделях пласта-коллектора. Данная работа является одной из первых в данном направлении в России, а использованная методика проведения испытаний по большей части является уникальной. Исследования проводились в течение 2 лет.

Текущее состояние. Проблема пескопроявления в нефтяных скважинах ранее не была актуальна для российской нефтегазовой промышленности ввиду того, что она чаще всего возникает при разработке месторождений, приуроченных к слабосцементированным и несцементированным породам-коллекторам, а такие месторождения ранее в России не разрабатывались (либо исследования по данному направлению не публиковались). С 2015 года в разработку вступили сразу несколько месторождений, приуроченных к вышеописанным породам-коллекторам, ввиду чего актуальность исследования значительно возросла.

Решаемая проблема. Работа направлена на исследование процесса пескопроявления при эксплуатации нефтяных скважин. Фундаментальной задачей, которая стояла перед авторами, является определение компонентов процесса пескопроявления, которые оказывают влияние на процесс выноса механических примесей из призабойной зоны пласта, а именно: обводненности продукции, перепада давления при фильтрации, гранулометрического состава породы-коллектора.

Формулируются основная идея, гипотезы и задачи исследования.

Методы исследования. фильтрационный эксперимент. Однако, здесь используется специфичная форма проведения данного эксперимента – sand retention test (тест на удержание песка). В ходе опытов измерялось не только изменение расходов подаваемых флюидов и перепад давления, ими создаваемый, но и количество взвешенных частиц в профильтрованном флюиде, а также гранулометрический состав частиц, прошедших через образец проволочного фильтра, который являлся способом ограничения пескопроявления при проведении экспериментов. В ходе опыта последовательно отбирались пробы флюидов с вынесенной породой, что позволяет сделать вывод о инициации, развитии, и угасании процесса пескопроявления на всем его протяжении. Стадии отбора проб соответствуют теоретическим режимам работы скважины. Количество взвешенных частиц позволяет сделать вывод об эффективности применяемой технологии ограничения пескопроявления, а изменение гранулометрического состава выносимых частиц позволяет сделать обоснованный вывод о влиянии параметров флюидов на процесс транспорта и выноса частиц породы через фильтр.

Результаты исследования. В результате исследования установлено, что:

1. Ступенчатый характер отбора проб позволил установить, что для подавляющего числа экспериментов, где не наблюдалось разрушение образца керна (насыпной модели), количество взвешенных частиц с течением времени уменьшается естественным путем.

2. Обводненность продукции (содержание воды в потоке флюида) и газовый фактор (количество газа, фильтруемого совместно с флюидом) оказывают различное влияние на процесс пескопроявления.

3. Тип фильтрующегося флюида оказывает значительное влияние на размер частиц, выносимых потоком этого флюида. 

Детали исследования. В результате исследования установлено, что:

1. Ступенчатый характер отбора проб позволил установить, что для подавляющего числа экспериментов, где не наблюдалось разрушение образца керна (насыпной модели), количество взвешенных частиц с течением времени уменьшается естественным путем, что поддерживает теорию о существовании «арочного эффекта» - образования устойчивых «мостов» из породы, препятствующих дальнейшему выносу механических примесей. Авторами предложен термин «стабилизация» для описания процесса уменьшения количества выносимых частиц с течением времени.

2. Обводненность продукции (содержание воды в потоке флюида) и газовый фактор (количество газа, фильтруемого совместно с флюидом) оказывают различное влияние на процесс пескопроявления – появление воды в потоке приводит к увеличению скорости стабилизации, т.е с течением времени выносится все меньше частиц (в сравнении с фильтрацией чистой нефти, к примеру). Появление газа в потоке также приводит к увеличению скорости стабилизации, однако не такому значительному, как в случае фильтрации нефть-вода.

3. При фильтрации чистой нефти средний размер частиц, выносимых потоком флюида, увеличивается. При фильтрации газо-нефтяной смеси размер выносимых частиц, наоборот, резко снижается.

Заключение. Предложенная в данной работе методика, к сожалению, более не может быть использована в виду применения специфических расходных материалов при проведении опытов. Планируется разработка новой методики и соответствующей этой методике установки, обеспечивающей простоту пробоотбора и расширения возможностей по замеру параметров процесса фильтрации.

Однако, стоит отметить, что обоснование фундаментальных процессов течения процессов проведения требует проведения дополнительных экспериментов по иной методике.