- •4. Газогидродинамические методы исследования газовых и газоконденсатных скважин на стационарных режимах фильтрации
- •4.1 Физическая сущность исследования скважин на стационарных режимах фильтрации газа
- •4.2 Приток газа к скважине
- •4.3 Технология исследования вертикальных скважин на стационарных режимах фильтрации
- •4.4 Определение коэффициентов фильтрационного сопротивления а и b
- •4.5 Факторы, влияющие на форму индикаторных кривых. Влияние неточности определения пластового и забойного давлений на форму индикаторных кривых
- •4.6 Определение коэффициентов фильтрационного сопротивления по устьевым замерам
- •Коэффициенте сопротивления труб
- •1, 2 – Зависимости р2пл– р2з и ; 3,4 – /q и /q от q.
- •4.7 Определение коэффициентов фильтрационного сопротивления с учетом изменения свойств газа от давления
- •4.8 Влияние процессов загрязнения или очищения забоя скважины на форму индикаторной кривой
- •4.9 Определение свободного и абсолютно-свободного дебита газовых скважин
- •4.10 Методика исследования скважин в условиях образования гидратов
- •4.11 Методика исследования скважин без выпуска газа в атмосферу
- •4.12 Особенности исследования скважин, вскрывших пласты с подошвенной водой
- •4.13 Особенности исследования скважин подземных хранилищ газа
- •4.14 Ускоренные методы исследования скважин с длительной стабилизацией давления и дебита на квазистационарных режимах фильтрации
- •4.14.1 Изохронный метод исследования скважин
- •4.14.2 Технология исследования скважины изохронным методом
- •4.14.3 Экспресс-метод исследования скважин
- •4.14.4 Технология проведения исследования скважины экспресс-методом
- •4.15 Использование кривых стабилизации забойного давления и дебита газовых скважин для определения коэффициентов фильтрационного сопротивления и параметров пласта
- •4.15.1 Технология снятия ксДиД при исследовании скважины
- •4.16 Метод определения коэффициентов фильтрационного сопротивления по результатам исследования горизонтальных скважин на стационарных режимах фильтрации
- •4.17 Определение коэффициентов фильтрационного сопротивления горизонтальных скважин ускоренными методами исследования
- •4.17.1 Определение коэффициентов фильтрационного сопротивления по результатам исследования горизонтальной газовой скважины изохронным методом
- •4.17.2 Определение коэффициентов фильтрационного сопротивления по результатам исследования горизонтальной газовой скважины экспресс методом
- •4.18 Определение коэффициентов фильтрационного сопротивления по кривым стабилизации забойного давления и дебита на режиме, с которым эксплуатируется горизонтальная скважина
- •4.19 Методика определения коэффициентов фильтрационного сопротивления горизонтальных скважин с использованием результатов исследования вертикальных скважин
4. Газогидродинамические методы исследования газовых и газоконденсатных скважин на стационарных режимах фильтрации
4.1 Физическая сущность исследования скважин на стационарных режимах фильтрации газа
В реальных условиях за стационарный приток газа к скважине принят такой нестационарный приток, при котором изменение давления и дебита в течение определенного промежутка времени существующими наиболее точными приборами не фиксируется. В промысловых условиях стационарным режимом фильтрации считается, когда измеряемый параметр “перестает” изменяться. Из приведенного выше условия следует, что
ΔP/Δt≤δ (4.1)
где ΔP – изменение давления за промежуток времени Δt; δ – предел погрешности применяемых приборов.
Установлено, что стабилизация забойного давления и дебита практически наступает при радиусе зоны, равном R=0,577∙Rк. Время стабилизации процесса при этом можно оценить по формуле:
tcт=CR2кmμ/kPпл или tcт=С·R2к∙æ (4.2)
где С – численный коэффициент, равный 0,122≤С≤0,350; Rк – радиус контура питания; tcт – время, необходимое для стабилизации давления; m – пористость; μ – коэффициент вязкости газа; æ – коэффициент пьезопроводности; k – коэффициент проницаемости пласта; Рпл – пластовое давление.
Из формулы (4.2) следует, что, чем больше коэффициент проницаемости, тем меньше время, необходимое для стабилизации режима, и, чем больше вязкость газа, тем выше время стабилизации.
При обработке результатов исследования используют значения радиусов: скважины, контура питания, текущий за время работы tр, т.е. R(tр).
При практических расчетах значение Rс берется по радиусу долота, которым вскрывался продуктивный пласт.
Для вертикальных скважин внешняя граница зоны влияния работы скважины принимается в виде окружности радиусом Rк. Погрешность, связанная с заменой фактического контура влияния скважины эквивалентной окружностью радиусом Rк не очень велика.
Для однородных пластов при одинаковых депрессиях на пласт во взаимодействующих скважинах Rк определяют как половину расстояния между исследуемой и соседними скважинами по формуле , где n – число соседних скважин; l – расстояние между i-й соседней и исследуемой скважинами без учета депрессии, расположения соседних скважин, а также продолжительности работы до начала и в процессе исследования соседних и испытываемой скважины и др.
При одновременной работе с одинаковым постоянным дебитом равномерно расположенных в однородном пласте скважин образуется установившаяся область влияния, которую можно заменить эквивалентным кругом радиусом Rк.
4.2 Приток газа к скважине
Приток при нелинейной фильтрации газа к скважине описывается формулой:
P2пл–P2з=aQ + bQ2 (4.3)
где а и b – коэффициенты фильтрационного сопротивления, зависящие от несовершенства скважины, геометрии зоны дренирования, параметров пласта и свойств газа и при вскрытии однородного пласта вертикальной скважиной определяются по формулам:
(4.4)
(4.5)
где μ(P;Т); Z(P;T) – коэффициенты вязкости и сверхсжимаемости газа, зависящие от давления и температуры газа. В области фильтрации газа от контура питания до забоя скважины давление меняется от Рпл до Рз, а температура от Тпл до Тз. При небольших депрессиях на пласт изменениями μ и Z от давления и температуры можно пренебречь. Если забойное давление отличается от пластового существенно, т.е. в несколько МПа, то влияние давления на μ и Z будет значительным. Параметры пласта проницаемость k и макрошероховатость l меньше подвержены изменениям от давления, чем свойства газа. С1, С3 и С2 и С4 – соответственно коэффициенты несовершенства по степени и характеру вскрытия пласта; h – толщина пласта; Rк, Rс – радиусы контура питания и скважины. Если скважина совершенна по степени и характеру вскрытия, то коэффициенты С1, С2, С3 и С4 равны нулю. Если пренебречь изменениями μ, Z, k и l от давления, что оправдано при небольших депрессиях на пласт (в пределах ΔР≤2,0 МПа) и скважина совершенная, то коэффициенты а и b определяются по формулам:
; (4.6)
Следует отметить, что коэффициенты несовершенства по характеру вскрытия пласта С2 и С4 могут быть приняты равными нулю, если число отверстий, созданных пулевыми перфораторами превышает 10, а кумулятивными больше или равно 5. Коэффициенты несовершенства по степени вскрытия определяются графически или по формулам:
, и (4.7)
где – относительное вскрытие пласта, равное ; hвс – вскрытая толщина пласта; δ=1,6(1–);=Rс/h – относительный радиус скважины.
Формула (4.7) для определения С1 и С3 получена для скважины, вскрывшей однопластовую изотропную залежь.
Исследования образцов породы показывают, что в большинстве случаев проницаемости пластов в вертикальном и горизонтальном направлениях различаются. Причем, как правило, вертикальная проницаемость меньше горизонтальной. Поэтому анизотропия пласта приводит к росту коэффициентов несовершенства. Следовательно, в сильно анизотропных пластах степень вскрытия пласта должна быть максимальной, т.е. должна быть ближе к единице.
На рисунке 4.1 показан характер изменения проницаемости реального образца породы.
Для анизотропных пластов, горизонтальная и вертикальная проницаемости которых отличаются друг от друга, коэффициенты фильтрационного сопротивления несовершенной по степени вскрытия скважины определяются по формулам:
, (4.8)
Рисунок 4.1 – Зависимость параметра анизотропии æ=kв/kг от угла поворота образца по отношению к напластованию практически изотропного пласта
где
, (4.9)
æ=(kв/kг)0,5 – параметр анизотропии; kв, kг – соответственно вертикальная и горизонтальная проницаемости; х=1–; =Rк/Rс – безразмерный радиус. Коэффициенты несовершенства по степени вскрытия С1 и С3 вертикальных скважин, вскрывших анизотропные пласты, определяются по формулам:
, (4.10)
Обработка результатов исследования газовых скважин по формуле (4.3) позволяет определить значения коэффициентов фильтрационного сопротивления а и b.