В работе рассматривается проблема выноса песка на водозаборных скважинах Ваделыпского месторождения, расположенного в Ханты-Мансийском А.О. При эксплуатации серьезной проблемой является разрушение стенок необсаженных скважин в районе залегания водоносных слоев на километровой глубине даже при незначительных (4-6 бар) депрессиях на пласт.
В работе дается петрофизическая характеристика высокопроницаемых (0.6-2.5 Дарси) песчаников водонасыщенных горизонтов. Обсуждается эффективность методов предотвращения попадания частиц породы во внутрискважинное пространство и даются практические рекомендации для бурения и эксплуатации.
Для анализа устойчивости стенок скважины используется трехмерное пороупругое моделирование участка ствола, расположенного в водонесущем песчанике. При этом предполагается, что внешняя глинистая корка смывается и разрушается во время выполнения технологических операций со скважиной, а зона кольматации (внутренняя корка) остается и представляет собой радиальную область с пониженной относительно формации, проницаемостью. Кроме того при моделировании среды вокруг скважины учитывается неоднородная проницаемость песчаника по глубине.
Рассмотрены различные режимы соотношений горизонтальных напряжений и их значений. Исследовано влияние умеренно проницаемой и существенно непроницаемой зоны кольматации на распределение эффективных напряжений в формации при максимальной и минимальной депрессиях на пласт. Установлено, что наиболее устойчивой является скважина, находящаяся в условиях действия одинаковых горизонтальных нагрузок, в результате бурения которой была образована умеренно проницаемая зона кольматации.
Особое внимание уделено исследованию влияния проницаемости и ширины области кольматации на вероятность разрушения. Установлено, что вероятность разрушения возрастает при формировании узкой и непроницаемой зоны кольматации. Эффект наиболее заметен в условиях действия равных горизонтальных напряжений. При рассмотрении же неоднородных горизонтальных нагрузок, увеличение эквивалентного напряжения, вызванное уменьшением проницаемости и размера области засорения частицами, незначительно. Тем не менее, вероятность разрушения в случае с неоднородными горизонтальными напряжениями выше, чем с однородными.
По результатам исследования даны рекомендации по составу буровых растворов для использования на Ваделыпском месторождении, а относительно операций откачки жидкости для каждого из рассмотренных режимов горизонтальных напряжений указаны допустимые значения депрессии.