Газодинамические методы исследования скважин при стационарных режимах фильтрации - Основы добычи нефти и газа

Исследования проводят на нескольких установившихся режимах с различными дебитами, с тем, чтобы захватить весь диапазон, включая несколько режимов при законе Дарси и несколько по трехчленному закону.

В процессе исследования скважин методом установившихся отборов на каждом режиме измеряются дебит газа, температура и давления на головке и в затрубном пространстве. Для обычных испытаний параметры замеряют не менее чем на шести-восьми режимах, из них три-четыре при законе Дарси и три-четыре при трехчленном законе фильтрации. Исследования проводят, переходя от меньших дебитов к большим. Кроме того, две-три контрольные точки снимают в обратном порядке -- от больших дебитов к меньшим.

Давление и дебит измеряют непрерывно, начиная с момента пуска скважины до их стабилизации на данном режиме работы. Значения их, используемые для обработки результатов исследований с целью построения индикаторной кривой, определяют при условии практически полной стабилизации давления.

Для точного определения дебита газа и измерения количества и состава жидкости и твердых частиц, выносимых в процессе исследования скважины на различных режимах, перед прибором устанавливают породоуловитель или сепараторы, конструкции которых выбирают с учетом условий работы скважины.

В процессе исследования газоконденсатных скважин для установления количества выпадающего конденсата при различных давлениях и температурах рекомендуется применять специальную передвижную сепарационную установку, позволяющую точно определить количество жидкости, выделяющейся при различных режимах работы. Во избежание излишних потерь газа необходимо стремиться к тому, чтобы при исследовании скважин на различных режимах подавать газ в газопровод. Выпускать его в атмосферу можно лишь в случаях, если исследуемая скважина не подключена к газопроводу или давление в газосборных сетях не позволяет получить нужный диапазон дебитов и депрессий. Исследовать скважины при подаче газа в газопровод затруднительно, если давление в газосборных сетях составляет 50 % или более от давления на устье и одновременно имеют место колебания давления в газосборной сети в течение периода исследований на данном режиме работы скважины. Это относится только к скважинам, период стабилизации давления в которых весьма значителен.

Для контроля за качеством получаемых данных в процессе исследования проводят первичную их обработку непосредственно на скважине. При значительном разбросе точек или аномальном виде индикаторной кривой или невозможности установить энергосберегающий дебит исследования повторяют.

В итоге в ходе исследований непосредственно определяется следующее:

    - зависимость дебита от давления на устье; - индикаторная кривая -- зависимость ; - энергосберегающий (критический) дебит; - предельно допустимые дебиты газа и причины их ограничений; - уравнения притока газа к забою скважины (линейное по закону Дарси и нелинейное по трехчленному закону); - коэффициенты фильтрационных сопротивлений; - абсолютно свободный и свободный дебиты скважины; - начальное дополнительное сопротивление на забое и в призабойной зоне пласта; - изменение давления и температуры в стволе скважины в зависимости от дебита, а также реальные коэффициенты гидравлического сопротивления НКТ.

Методика проведения и обработки результатов исследования скважин.

Длительное время для плоскорадиальной и сферической фильтрации газа для совершенных и несовершенных скважин считались справедливыми известные формулы, основанные на двучленном законе, по которым и проводили обработку результатов исследований скважин при стационарных режимах фильтрации и осуществляли расчеты основных показателей при проектировании разработки газовых месторождений. При этом решения сводились к формуле вида

, (4.35)

Где для гидродинамически совершенных скважин

; (4.36)

; (4.37)

Р3 и рК -- соответственно давления на забое скважины радиуса RC и контуре питания радиуса RК; h -- толщина пласта; l - коэффициент макрошероховатости пористой среды; сАт - плотность газа при атмосферном давлении pАт.

Одновременно, уже с самого начала применения на практике двучленной формулы было известно, что результаты исследований 50 -- 60% скважин не подчиняются формуле (4.35). Для их обработки Ю. П. Коротаевым еще в 1956 г. была предложена следующая формула:

, (4.38)

Где с -- коэффициент, учитывающий начальное дополнительное сопротивление, вызванное, в том числе и наличием жидкости на забое газовой скважины, уходящей в пласт при ее остановке, и другими факторами.

Формула (4.38) уже более 35 лет широко применяется на практике для исправления аномального вида индикаторных кривых. При этом при ее использовании экспериментально не проверяются причины возникновения с, а поступают формально, считая справедливой формулу (4.38) для любых встречаемых на практике аномальных индикаторных кривых. Так как применение формул (4.35) и (4.38) удовлетворяло формально все встречаемые на практике случаи, то последующие 30 лет, практически до 1985 г., серьезных исследований по уточнению условий фильтрации газа не проводилось.

На основании проведенного доказательства с помощью акустико-гидродинамических исследований (АГДМ) справедливости последовательного существования при линейного закона фильтрации Дарси и при v > vКр фильтрации, сопровождаемой акустическими колебаниями и нарушением линейного закона, рассмотрим формулы, встречаемые в промысловой практике, и методику проведения и обработки результатов исследований скважин.

Для плоскорадиальной фильтрации зависимость между градиентом давления dp/dr и скоростью фильтрации v, когда

. (4.39)

После интегрирования для всего интервала от RС до RК справедлива известная формула, характеризующая фильтрацию газа согласно закону Дарси,

, (4.40)

Где a соответствует (4.36) (рис.31, кривая 1).

При v > vКр трехчленный закон имеет вид

, (4.41)

Где м - динамическая вязкость газа;

.

При этом в реальных условиях в призабойной зоне фильтрация осуществляется согласно трехчленному закону, а в остальном пласте -- согласно закону Дарси.

Иными словами, в интервале пласта от RC до R0, в котором v > vКр, справедливо уравнение (4.41), а от R0 до RК - закон Дарси. R0 - радиус укрупненной скважины, где скорость фильтрации соответствует ее критическому значению vКр. Производя математические преобразования и интегрируя в соответствующих пределах для интервала от RC до R0 получаем

, (4.42)

зависимость д p от q по результатам исследования скв. 1861 уренгойского месторождения

Рис.31. Зависимость Д p2 от Q по результатам исследования скв. 1861 Уренгойского месторождения: 1 - при Q < QКр; 2 - Q > QКр

;

.

Соответственно для интервала от R0 до RК имеем

, (4.43) где

.

Складывая уравнения (4.42) и (4.43) получаем

, (4.44)

Где a = a0 + aК и соответствует (4.36).

В уравнении (4.44) величины b1 и b0 в отличии от b в двучленной формуле (4.35) растут с увеличением дебита газа Q за счет роста R0.

Этим и наличием дополнительного члена, равного b1QКрQ, оно отличается от применяемой сегодня на практике двучленной формулы притока газа к забою скважины (4.35).

Критическое значение Re для плоскорадиальной фильтрации дебитов QКр и Q (когда Q > QКр)

, (4.45)

Откуда

. (4.46)

Заменяя в коэффициентах b1 И b0 величину R0, согласно (3.46) получаем

. (4.47)

Тогда вместо (4.44) будем иметь

, (4.48)

Где a соответствует (4.36).

Уравнение (4.48) характеризует плоскорадиальную фильтрацию в интервале изменения дебитов Q > QКр (рис.31,кривая 2).

Похожие статьи




Газодинамические методы исследования скважин при стационарных режимах фильтрации - Основы добычи нефти и газа

Предыдущая | Следующая