DEVELOPMENT OF OIL FIELDS IN CONDITIONS OF SAND JAMS

383 

 

да  жылжымалы  құм  аймағы  (пластикалық  аймақ)  пайда  болуы  мүмкін.  Бұл  жағдайда 

ұңғыманы  пайдаланудың  алғашқы  айларында  қарқынды  бақыланбайтын  құмның  пайда 

болуы  байқалады,  бұл  құмның  сілтіленуімен  және  қабаттың  төбесінде  қуыстың  пайда 

болуымен  немесе  гетерогенді  қабаты  бар  бұзылмаған  (неғұрлым  берік)  қабатпен 

байланысты.  Пластикалық  аймақтың  қалыптасуы  мен  сипатына  көптеген  факторлар 

әсер етеді: бұрғылау нәтижесінде пайда болған бұрын пайда болған кернеулерді тау-кен 

қазбасына  қайта  бөлу;  құм  түйірлерін  бекітетін  цемент  материалына  бұрғылау 

ерітіндісінің  әсері;  кумулятивті  перфорация  кезінде  төменгі  шұңқыр  аймағына  соққы 

жүктемелері; резервуарлы сұйықтықты таңдау қарқыны және тағы басқалар. 

During the operation of oil wells, sand jams are formed in the trunk, which in some cases 

reach the perforation intervals of the production column and lead to a decrease in the flow rate, 

and  in  some  cases  to  the  complete  cessation  of  fluid  flow  from  the  reservoir.  The  process  of 

formation of sand jams is particularly intense in oil fields, the productive horizons of which are 

represented by weakly cemented sandstones and clay-sandy rocks. The need to wash sand plugs 

creates technical problems associated with the need for installation and dismantling work, as well 

as  the  need  to  use  special  equipment  for  washing  the  wellbore.  In  addition,  the  process  of 

formation  of  traffic  jams  and  subsequent  work  on  their  elimination  lead  to  a  decrease  in  oil 

production and reduce the economic efficiency of oil production by well rod pumps. One of the 

ways to clean the cased borehole from sand plugs is with the help of tubeless hydraulic drills.  

The  fight  against  the  formation  of  sand  jams  is  one  of  the  oldest  problems  of  the  oil 

industry.  Cork  in  Wells  is  formed  mainly  during  the  operation  of  oil  wells  in  the  fields  of 

Azerbaijan,  Krasnodar  Territory,  Turkmenistan,  water  wells  drilled  on  the  senoman  horizon  of 

Western Siberia, as well as during the implementation of thermal effects on the field. 

Sand (rock particles) are removed from the layer to the borehole barrel under the influence 

of  filtration  pressure  at  a  certain  filtration  rate  or  pressure  gradient,  usually  as  a  result  of  the 

destruction of loose, slightly cemented rocks. The removal of sand from the reservoir leads to a 

violation  of  the  stability  of  rocks  in  the  face  zone,  the  collapse  of  rocks  and,  as  a  result, 

deformation  (destruction)  of  operational  columns  and,  most  often,  the  failure  of  Wells.  Sand 

entering  the  well,  settling  on  the  bottom,  leads  to  the  formation  of  a  cork,  which  significantly 

reduces the current flow rate of the well. Removing the plug from the face is labor-intensive and 

is associated with the inevitable costs of oil production. Sand removed from the tank also leads to 

wear and tear of operational equipment. 

Existing  methods  of  combating  Cork  formation  can  be  divided  into  three  groups:  1) 

Prevention  of  sand  ingress  into  the  Well;  2)  removal  of  sand  from  the  face  to  the  surface  and 

adaptation of equipment to work in sand-reflecting Wells; 3) elimination of sand plugs. 

By  reducing  the  flow  to  a  certain  permissible  level,  the  destruction  of  rocks  can  be 

prevented, and the filtration rate, pressure depression and, as a result, the tension in the Rock is 

reduced. However, in the case of cemented rocks, the operation of wells in such modes is often 

economically unprofitable. Therefore, mainly various slaughterhouse filters are used or fix rocks 

in the lower pit area. 

To  avoid  the  destruction  of  rocks,  you  can  reduce  the  flow  rate  to  a  certain  permissible 

level,  while  reducing  the  filtration  rate,  pressure  depression  and,  as  a  result,  stress  in  the  rock. 

However,  in  the  conditions  of  poorly  cemented  rocks,  the  operation  of  wells  under  such 

conditions often turns out to be economically unprofitable. Therefore, various bottom-hole filters 

are mainly used or the rocks are fixed in the bottom-hole zone. 

Most researchers explain the removal of sand into the well by the action of friction forces 

and the resulting in this case, the pressure gradient when filtering the liquid into the well. At high 

384 

 

pressure  gradients  and  insufficient  strength  of  the  cementing  material,  the  sandstone  grains  are 

separated from the main mass and carried into the well. 

When developing productive layers composed of loose sandstones, a zone of mobile sand 

can  be  formed  in  the  PZP.  In  this  case,  in  the  first  months  of  operation  of  the  well,  there  is  an 

intense uncontrolled sand occurrence associated with the leaching of sand and the formation of a 

cavern  near  the  roof  of  the  formation,  or  in  an  undisturbed  interlayer  with  an  inhomogeneous 

formation. 

The  formation  and  nature  of  the  plastic  area  is  influenced  by  many  factors:  the 

redistribution of pre-existing stresses caused by drilling near the mine; the effect of drilling mud 

on  the  cementing  material  that  binds  the  sand  grains;  impact  loads  on  the  bottom-hole  zone 

during cumulative perforation, etc. 

When sand is carried out in the casing or elevator columns of the well, sand jams can form, 

which  limit  its  productivity.  To  restore  the  flow  rates,  the  plugs  are  removed,  usually  using 

gutters or by flushing through a column of siphon pipes that descend into the elevator column. In 

cases  where  traffic  jams  are  very  frequent,  it  may  be  more  advantageous  to  establish  sand 

retention  facilities  at  the  bottom  to  maintain  constant  production.  This  is  the  main  issue  when 

deciding whether to prevent the destruction of the bottom-hole zone. 

In  some  cases  (Ventura  field,  California,  USA),  production  was  successfully  carried  out 

with  simultaneous  removal  of  sand.  However,  this  approach  can  be  dangerous,  as  it  creates  the 

possibility of breaking the casing and losing the well. 

The destruction of casing strings and filters, the removal of sand usually increases with an 

increase  in  the  selection  of  products,  with  an  increase  in  the  water-oil  factor,  depletion  of  the 

exploited reservoir, etc. 

The  methods  used  to  prevent  the  removal  of  sand  into  the  well  are  divided  into  three 

groups: 

-  mechanical  methods  involving  the  creation  of  artificial  bridges  that  prevent  sand  from 

entering the well; 

-  chemical  methods  based  on  the  injection  of  substances  into  the  formation,  which 

subsequently harden and cement the sand; 

-  combined  methods  involving  the  use  of  mechanical  filters  and  chemical  fixing  of  sand 

grains. 

The technological methods of preventing sand occurrence in wells include, first of all, the 

regulation of fluid extraction from the well. In this case, the viscosity of the fluid under reservoir 

conditions  has  a  certain  value.  The  higher  the  viscosity  of  the  fluid,  the  lower  the  pressure 

gradient can be critical, that is, at which the removal of sand begins. 

In  practice,  it  is  impossible  to  implement  such  a  regulation  of  sampling  in  order  to 

completely prevent the removal of sand from the bottom-hole zone into the borehole. After some 

time, the sand will accumulate in the trunk, forming a sand plug. 

When sand jams  form at  the bottom of wells, the flow rate of wells  decreases  or the well 

completely stops the supply of products. 

To  remove  the  sand  plug,  direct  or  reverse  flushing  of  wells  is  used.  In  this  case,  the 

following solutions  are  used as washing liquids:  water-methanol,  two-phase foams,  condensate, 

etc. The main disadvantages of the technology of washing sand plugs with these solutions are: 

- large hydraulic losses on BDT, in connection with which high wellhead pressures (up to 

100-130 kgf/cm2) are observed during the work, which leads to the destruction of the structure of 

foam solutions, due to their insufficient stability; 

-  low  speed  of  the  upward  flow,  which  does  not  always  ensure  the  complete  removal  of 

sand from the well, etc. 

385 

 

To prevent the removal of sand from the bottom hole, anti-sand filters are installed. 

Alluvial gravel filters in  the open well are installed where the strength of the bottom-hole 

zone allows you to expand the well bore. These filters have lower filtration resistances and, as a 

result,  higher  productivity  compared  to  intra-column  gravel  filters  or  reinforcement  of  the 

bottom-hole zone with chemical reagents. 

In the case of simultaneous operation of several layers, among which only some need to be 

equipped with gravel filters, the most preferred are gravel filters made on the surface. Here you 

can alternate between conventional filters and gravel filters. 

Slotted  filters  are  expensive  and  not  always  reliable,  so  other  methods  of  downhole 

equipment  are  also  used  to  prevent  sand  from  entering  the  well.  For  example,  the  bottom  of  a 

well  is  sometimes  equipped  with  metal-ceramic,  sand-plastic  or  gravel  filters.  The  latter  are 

created by filling the annular space between the pipe filter and the walls of the well with gravel. It 

is believed that for the formation of a reliable sand "bridge", a layer of gravel with a thickness of 

5-6 diameters of its grains is sufficient. The size of the grains and gravel is also determined by the 

grain  diameter  of  the  10%  fraction  of  the  mechanical  composition  curve  of  the  formation  sand 

d10. 

This list may vary slightly due to the variety of devices and methods used to create gravel 

filters, as well as differences in the technical equipment of drilling rigs. 

 

жүктеу/скачать 7,58 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: