6.7.1 Определение дебита горизонтальной газовой скважины, вскрывшей слабоустойчивый полосообразный фрагмент залежи
Ограниченная величина градиента давления предопределяет незначительность дебита скважин. Создание условий для выноса частиц породы при допустимых величинах градиента давления путем применения фонтанных труб малого диаметра не всегда целесообразно из-за значительных потерь давления при движении газа по этим трубам. Техническое и технологическое решение этого вопроса возможно путем укрепления призабойной зоны, в частности использования забойных фильтров.
Для оценки производительности горизонтальной газовой скважины полностью вскрывшей полосообразный пласт (см. рисунок 6.6) связь между градиентом давления и дебитом:
(6.44)
Рисунок 6.6 – Схема притока газа к горизонтальной скважине, вскрывшей полосообразный пласт на произвольном расстоянии от его кровли и подошве.
где Pзд – допустимая величина давления на стенке горизонтального ствола у поворота от вертикального положения к горизонтальному, при которой достигается допустимый градиент давления. При этом критический дебит горизонтальной скважины, вскрывшей изотропный полосообразный пласт, соответствующий допустимой величине градиента давления на стенке горизонтального ствола:
(6.45)
где
;
Допустимая величина давления на стенке горизонтального ствола Рзд, при критическом дебите Qкр может быть определена по формуле:
(6.46)
6.7.2 Определение технологического режима работы горизонтальных газовых скважин вскрывших однородные пласты с подошвенной водой
Работы по определению производительности горизонтальной скважины, показали, что величина дебита горизонтальной газовой скважины, вскрывшей полосообразную залежь, при заданной постоянной депрессии изменяется от перемещения горизонтального ствола скважины от середины однородного пласта к его кровле или подошве. Установлено, что наилучшим расположением ствола, при отсутствии подошвенной воды, является его симметричное расположение по толщине продуктивного пласта. Перемещение ствола к кровле или подошве в одинаковой степени снижает дебит горизонтальной скважины. Максимальное снижение дебита скважины зависит от толщины пласта и отклонение дебита возрастает с увеличением толщины пласта. При наличии подошвенной воды производительность скважины в основном будет зависеть от расположения горизонтального ствола относительно ГВК и величины допустимой депрессии на пласт, обуславливаемой расстоянием от горизонтального ствола до ГВК.
Одним из преимуществ горизонтальных газовых скважин является слабая взаимосвязь между степенью вскрытия по толщине и величиной допустимой депрессии на пласт. Для горизонтальной скважины ее совершенство по степени вскрытия полосообразного пласта определяется одновременно толщиной пласта и длиной дренируемой зоны горизонтальной частью ствола. При наличии подошвенной воды, данное преимущество позволяет свести к минимуму возможность обводнения скважины подошвенной водой путем увеличения степени вскрытия пласта (длины горизонтального участка ствола) и перемещение ствола ближе к кровле с учетом регулируемой депрессии на пласт, величина которой во избежание преждевременного быстрого обводнения скважины должна быть ограниченна.
Основная цель обоснования режима эксплуатации горизонтальных газовых скважин при наличии подошвенной воды заключается в установлении величины допустимой депрессии на пласт исходя из толщины газоносного пласта и расположения горизонтальной части ствола по толщине.
Для исключения возможности обводнения скважины предлагаются следующие варианты:
применение горизонтальных скважин с соответствующем расположением горизонтального ствола в зависимости от близости к ГВК с учетом величины создаваемой депрессии на пласт;
подбор соответствующей конструкции скважины, длины и диаметра фонтанных труб в горизонтальной части ствола, обеспечивающую величину депрессии необходимой для замедления темпов продвижения подошвенной воды.
Если скважина не оборудована фонтанными трубами, то максимально допустимая депрессия должна определяться для сечения, где скважина переходит от горизонтального положения к вертикальному, так как на этом сечении имеют место максимальные потери давления по длине фильтра. Если скважина оборудована фонтанными трубами, то допустимая депрессия будет иметь место у башмака фонтанных труб.
сочетание одновременного изменение конструкции с перемещением горизонтального ствола относительно ГВК;
степень вскрытия нескольких пропластков восходящим/нисходящим наклонным стволом;
При вскрытии газоносного пласта с подошвенной водой производительность вертикальной скважины зависит от степени вскрытия пласта и от расстояния от забоя скважины до газо-водяного контакта. Поэтому для вертикальных скважин было установлено некоторое оптимальное вскрытие, при котором дебит газа достигает максимального значения.
В горизонтальной скважине несовершенство по степени вскрытия полосообразного пласта определяется как отношение вскрытой горизонтальным стволом Lгор части ширины или длины полосообразного пласта ко всей его ширине или длине фрагмента Lфр, т.е. Lгор/Lфр. Поэтому для горизонтальных скважин классическое понимание несовершенства неприемлемо, а несовершенство вскрытия пласта по площади не влияет на величину допустимой депрессии на пласт при наличии подошвенной воды. Величина допустимой депрессии на пласт с подошвенной водой при его вскрытии горизонтальной скважиной определяется расположением горизонтального ствола по отношению к контакту газ-вода. Отсутствие взаимосвязи между степенью вскрытия и величиной допустимой депрессии при вскрытии пласта с подошвенной водой горизонтальной скважиной является одним из основных преимуществ таких скважин. Это обстоятельство позволяет свести к минимуму возможность обводнения скважины подошвенной водой путем увеличения полноты вскрытия пласта горизонтальным стволом, перемещения ствола к кровле, регулирования величины депрессии, и, таким образом, повысить коэффициент газоотдачи пласта и надежность эксплуатации скважины.
Для определения предельного безводного дебита горизонтальной скважины при Рз(Lгор)=const полностью вскрывшей полосообразный пласт с подошвенной водой (см. рисунок 6.6) на произвольном расстоянии от кровли, необходимо использовать следующую формулу:
(6.47)
где аi, bi – коэффициенты фильтрационного сопротивления, определяемые по формулам:
(6.48)
ΔР=Рпл–Рз=(ρв–ρгр)∙gh2; ρв, ρгр – плотности воды и газа в пластовых условиях; h2 – расстояние от ГВК до стенки горизонтального ствола.
Результаты определения безводного дебита показывают (см. рисунок 6.7), что его максимальная величина достигается не при наибольшем удалении от ГВК, а в некотором промежуточном расстоянии от ГВК. Такой характер связан с увеличением коэффициентов фильтрационного сопротивления а и b при приближении оси горизонтального ствола к кровле продуктивного пласта.
Рисунок 6.7 – Зависимость предельно безводного дебита от удаления горизонтального ствола от поверхности ГВК.