ПЕРЕПАДЫ ДАВЛЕНИЯ В ПЛАСТЕ ПРИ ДОБЫЧЕ НЕФТИ И ГАЗА. КОМПЛЕКСНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ФИЛЬТРАЦИОННОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЛАСТОВ
Как уже указывалось, при разработке залежи в продуктивном пласте образуются воронки депрессии давления — общая по залежи в целом и локальные в районе каждой добывающей и нагнетательной скважины.
Перепад давления, соответствующий локальной воронке, применительно к добывающей скважине называют депрессией на забое скважины , применительно к нагнетательной скважине — репрессией на забое скважины . В качестве обобщающего термина (для добывающих и нагнетательных скважин) наиболее часто применяют термин перепад давления в скважине.
В добывающей скважине забойное давление меньше текущего пластового давления на величину депрессии, в нагнетательной скважине больше на величину репрессии. Соответственно перепады давления в добывающей и нагнетательной скважинах определяются выражениями
(XIII.4)
При установившейся фильтрации жидкости депрессия на забое добывающей скважины и репрессия на забое нагнетательной скважины находятся в прямой связи соответственно с дебитом по жидкости и приемистостью W:
(XIV.5)
Здесь и — коэффициент продуктивности и коэффициент приемистости скважины,выражаемые соответственно в (т/сут)/0,1 и в (м3/сут)/0,1 МПа и характеризующие изменение дебита и приемистости скважины на единицу изменения перепада давления в скважине. Коэффициенты и для одной и той же скважины обычно имеют разные значения. Поэтому для скважины, сначала дававшей нефть, а затем переведенной под нагнетание воды с целью совершенствования системы воздействия, эти коэффициенты должны определяться самостоятельно при добыче нефти и при закачке рабочего агента. Дебит скважины по жидкости и приемистость скважины W при установившейся фильтрации жидкости определяют по уравнениям
(XIII.6)
Где - проницаемость пласта; h — толщина пласта; в добывающей (нагнетательной) скважине; RK — радиус условного контура питания скважины; — приведенный радиус скважины; и — соответственно вязкость нефти и воды.
Радиус условного контура питания скважины RK принимают равным половине расстояния между скважинами. Приведенный радиус скважины — радиус условной совершенной скважины, принимаемой в качестве эквивалента реальной скважины, несовершенной по качеству и степени вскрытия пласта, но имеющей те же дебит и депрессию.
Из сопоставления (XIII.5) и (ХШ.6) следует:
(XIII.7)
т.е. коэффициенты продуктивности и приемистости представляют собой комплексные характеристики соответственно добывных возможностей и приемистости скважины.
На практике коэффициент продуктивности (приемистости) определяют путем исследования скважины методом установившихся отборов. Метод основан на измерении дебита и забойного давления при нескольких стабилизировавшихся режимах работы скважины. Полученные результаты выражают в виде зависимости между дебитом и депрессией на забое скважины (индикаторной диаграммы) (рис. 86). При фильтрации жидкости индикаторные линии обычно прямолинейны по всей длине или на начальном участке. По добывающим скважинам при больших значениях дебита они могут быть изогнутыми в результате нарушения линейного закона фильтрации вблизи скважины, уменьшения проницаемости в связи со смыканием трещин при значительном снижении забойного давления. По нагнетательным скважинам основной причиной искривления индикаторных линий является раскрытие микротрещин в пласте по мере увеличения забойного давления.
Рис. 86. Индикаторные диаграммы добывающих (а) и нагнетательных (б) скважин:
— дебит скважин по нефти; W — приемистость скважин; — депрессия (репрессия) на забое скважины
Уравнение прямолинейной индикаторной линии добывающей нефтяной скважины имеет вид
(XIII.8)
При прямолинейном характере индикаторной кривой коэффициент остается постоянным в интервале исследованных режимов и численно равен тангенсу угла между кривой и осью перепада давления.
На искривленном участке индикаторной кривой коэффициент продуктивности (приемистости) изменчив и для каждой точки кривой определяется как отношение дебита (приемистости) к соответствующему перепаду давления.
Значение коэффициента продуктивности (приемистости) используют для прогноза дебитов (приемистости) скважины при перепадах давления, допустимых в рассматриваемых геологических и технических условиях.
В промыслово-геологической практике часто пользуются удельным коэффициентом продуктивности (приемистости) , характеризующим значение коэффициента продуктивности (приемистости) на 1 м работающей толщины пласта h:
(XIII.9)
Этот показатель используют при обосновании кондиционных значений параметров продуктивных пластов, при сравнении фильтрационной характеристики пластов разной толщины и в других случаях.
Дебит газа в скважине при установившейся фильтрации прямо пропорционален разности квадратов значений давления .
(XIII.10)
Где коэффициент проницаемости; h — эффективная толщина; = 273 К; = (273 - ); = 105 Па; -вязкость пластового газа; Z — коэффициент сверхсжимаемости газа; — то же, что в (XIII.6).
В отличие от уравнения притока нефти к скважине (XIII.6) в уравнении притока газа (XIII. 10) дробь в его правой части не является коэффициентом продуктивности, так как в связи с нелинейностью фильтрации газа дебит его пропорционален не депрессии, а некоторой нелинейной функции давления. Этот коэффициент пропорциональности в формуле (XIII. 10) может быть определен с помощью индикаторной линии, построенной в координатах и (рис. 87).
Уравнение индикаторной линии имеет вид
(XIII.11)
где А и В — коэффициенты фильтрационного сопротивления, зависящие от параметров пласта в призабойной зоне (А) и от конструкции скважины (В).
Коэффициент А численно равен значению в точке пересечения индикаторной линии с осью ординат. Дробь в правой части (XIII. 10) соответствует 1/А, т.е.
(XIII.12)
Рис. 87. Индикаторная диаграмма газовой скважины:
— дебит скважины по газу; давление: — пластовое текущее, — забойное
Выражения (XIII.7) и (XIII. 12) используют для оценки по данным исследования скважин (по методу установившихся отборов) основной фильтрационной характеристики пласта — коэффициента проницаемости. Для этого коэффициент продуктивности (для нефтяной скважины) или коэффициент фильтрационного сопротивления (для газовой скважины) определяют по соответствующей индикаторной линии, другие необходимые параметры получают геофизическими и лабораторными методами.
Указанные выражения используют также для определения комплексных характеристик пластов, учитывающих одновременно два-три основных свойства продуктивных пластов, оказывающих влияние на разработку залежей.
Ниже приводятся наиболее широко применяемые комплексные характеристики продуктивных пластов.
1. Коэффициент гидропроводности
Где - прицаемость пласта в районе исследуемой скважины; h — работающая толщина пласта; — вязкость жидкости или газа. Размерность коэффициента м5/(Н·с). Коэффициент ε — наиболее емкая характеристика продуктивного пласта, определяющая его производительность в скважине.
2. Коэффициент проводимости
Размерность коэффициента м4/(Н·с); он характеризует подвижность флюида в пластовых условиях в районе скважины.
3. Коэффициент пьезопроводности
где — коэффициент пористости пласта; и — коэффициенты сжимаемости пластовой жидкости и пористой среды; — коэффициент упругоемкости пласта β. Размерность коэффициента пьезопроводности м2/с. Коэффициент характеризует скорость перераспределения давления в пласте (последнее происходит не мгновенно, а в течение некоторого времени вследствие упругости породы и содержащейся в ней жидкости).
Значения параметров пласта, необходимые для получения комплексных характеристик указанным путем, получают другими независимыми методами. Коэффициент проницаемости и комплексные характеристики пласта можно определить с помощью других гидрогазодинамических методов исследования скважин и пластов. Теоретические основы гидрогазодинамических методов, технические средства, методика проведения замеров и обработки полученных результатов излагаются в курсе "Разработка нефтяных и газовых месторождений".
Значения комплексных характеристик и проницаемости можно получить и путем определения входящих в них параметров геофизическими и лабораторными методами. Гидрогазодинамические методы имеют свои преимущества: они базируются на результатах непосредственного наблюдения движения жидкостей и газов в пласте, позволяют характеризовать пласты как вблизи исследуемых скважин, так и на значительном от них расстоянии, не затронутом при бурении. Вместе с тем геофизические и лабораторные методы дают возможность охарактеризовать пласт послойно.
Общая для залежи воронка депрессии , образующаяся при эксплуатации залежи большим количеством скважин, характеризуется перепадом давления между контуром питания залежи и зоной отбора:
(XIII. 13)
где — пластовое давление на контуре питания залежи; - среднее забойное давление в действующих добывающих скважинах (давление в зоне отбора).
При естественном водонапорном режиме принимается равным начальному пластовому давлению. При искусственном воздействии на пласт в качестве контура питания принимают расположение нагнетательных скважин. При расположении нагнетательных скважин рядами контуром области питания будут линии, соединяющие забои нагнетательных скважин. За принимают среднее динамическое пластовое давление на этих линиях (пластовое давление в зоне нагнетания).
При естественном водонапорном режиме значение можно изменить только путем изменения . Одно из преимуществ искусственного воздействия на пласт состоит в том, что в условиях его применения значение можно изменить путем изменения как , так и .
Депрессия на забое скважины и перепад давления между контуром питания и зоной отбора находятся в прямой связи друг с другом и с дебитом скважины. Изменение одного из этих трех параметров влечет за собой изменение двух других в ту же сторону и на столько же процентов. Это можно показать на примере одной из добывающих скважин с коэффициентом продуктивности К', равным 1 (т/сут)/0,1 МПа, эксплуатирующейся в условиях законтурного заводнения.
В табл. 9 приведены показатели трех последовательно устанавливаемых режимов работы одной из добывающих скважин и залежи в целом.
Таблица 9
Показатель | Режимы | ||||
1.Исходный | 2.С уменьшением | 3.С увеличением | |||
Абсолютное значение | Абсолютное значение | % от исходного | Абсолютное значение | % от исходного | |
, МПа , МПа , МПа , МПа , МПа , т/сут | 10,0 9,5 9,0 0,5 1,0 5,0 | 10,0 9,25 8,5 0,75 1,5 7,5 | 10,0 - 2,7 - 6,0 + 50,0 + 50,0 + 50,0 | 10,5 9,75 9,0 0,75 1,5 7,5 | + 5,0 + 2,6 9,0 + 50,0 + 50,0 + 50,0 |
Каждый режим характеризуется давлением на контуре питания , текущим пластовым давлением в залежи , забойным давлением , депрессией , перепадом давления между зонами нагнетания и отбора , а также дебитом скважины q.
Второй режим отличается от первого (исходного) тем, что при постоянном давлении на контуре питания давление на забое добывающей скважины уменьшено на 0,5 МПа (примерно на 6 %). При этом перепад давления между контуром питания и зоной отбора увеличился на 50 %, депрессия на забое скважины и ее дебит тоже увеличились на 50 %. Зная депрессию на забое скважины и забойное давление, находим среднее текущее пластовое давление залежи. Оно снизилось на 2,7 %. Распределение давления в пласте при первом и втором режимах показано на рис. 88.
Третий режим отличается от первого тем, что при постоянном давлении на забое скважины давление на контуре питания повышено на 0,5 МПа (на 5%). В результате этого перепад давления между контуром питания и забойным давлением возрос на 50 %. Соответственно увеличились дебит скважины и депрессия на ее забое. Текущее пластовое давление, определяемое как и при втором режиме, возросло на 2,6 %.
Приведенный пример, иллюстрируя прямую связь между , и q, вместе с тем показывает характер изменения текущего пластового давления залежи. Уменьшение забойного давления в добывающих скважинах приводит к падению текущего пластового давления. Повышение давления на линии нагнетания обеспечивает рост текущего пластового давления в залежи. И в том и в другом случае изменение текущего пластового давления происходит в значительно меньшей степени, чем изменение забойного давления или давления на контуре питания залежи.
Рис. 88. Изменение , и при снижении .
Скважины: 1 — добывающие, 2 — нагнетательные; 3 — залежь нефти; 4 —
законтурная область
Аналогично увеличение забойного давления в добывающих скважинах приводит к уменьшению и и, следовательно, к уменьшению дебитов скважин и общей добычи нефти из залежи. При этом текущее пластовое давление повышается, но на меньшую величину, чем .
При уплотнении сетки скважин и эксплуатации ранее пробуренных и новых скважин при тех же забойном давлении и давлении на контуре питания, что и до уплотнения, средний дебит на одну скважину снижается. Это связано со снижением соответствующим уменьшением . В результате прирост добычи оказывается значительно меньшим по сравнению со степенью увеличения количества скважин. Здесь проявляется усиление взаимодействия (интерференции) скважин при увеличении плотности их бурения. Снижение среднего дебита скважин можно предотвратить или уменьшить, если при уплотнении сетки скважин повысить давление на контуре питания залежи путем нагнетания воды в пласт при повышенном давлении на устьях скважин. Уменьшить взаимодействие добывающих скважин можно также путем приближения нагнетательных скважин к добывающим, сокращения ширины полос между рядами нагнетательных скважин.
Показанный характер взаимосвязи , , , , , q плотности сетки и системы размещения скважин учитывается при выборе технологических мероприятий и определении технико-экономических показателей проектируемой системы разработки, а также при обосновании способов регулирования процесса разработки.
Дата добавления: 2015-10-19; просмотров: 3945;