4.16 Метод определения коэффициентов фильтрационного сопротивления по результатам исследования горизонтальных скважин на стационарных режимах фильтрации

Для определения коэффициентов фильтрационного сопротивления горизонтальных скважин методом исследования на стационарных режимах фильтрации требуется значительно больше времени, чем при исследовании вертикальных скважин, что связано с размерами зоны дренируемой горизонтальной скважиной. Значительные размеры зоны дренирования увеличивают продолжительность процессов стабилизации забойного давления и дебита на каждом режиме и восстановления давления между режимами. Поэтому метод исследования горизонтальных скважин на стационарных режимах следует применять только при первичных исследованиях, проводимых с целью определения коэффициентов фильтрационного сопротивления, параметров пласта и режима их работы на базе зависимостей между депрессией на пласт и дебитом газа, а также количеством твердых и жидких примесей в продукции скважины. Количество исследований на стационарных режимах фильтрации должно быть установлено с учетом идентичности емкостных и фильтрационных свойств продуктивного пласта, конструкции исследуемых скважин и возможности сократить число режимов работы при исследованиях до 3. При этом сокращение числа режимов не должно сузить диапазон изменения дебита газа от депрессии на пласт, чтобы получить качественную индикаторную линию. Для сеноманской залежи при вскрытии ее горизонтальными скважинами должны быть созданы следующие депрессии на пласт: Р₁=0,1; Р₂=0,3 и Р₃=0,5 МПа. Отклонение от этих величин не должно превышать 0,05 МПа. Причем один из этих трех режимов эксплуатации должен совпадать с режимом эксплуатации исследуемой скважины в промысловый коллектор. Остальные 2 режима следует проводить с выпуском газа в атмосферу через факельную линию. Независимо от числа выбранных режимов (для вертикальных скважин 5 режимов) результаты исследования горизонтальных скважин на стационарных режимах фильтрации должны быть обработаны по формуле:

(4.72)

где Р_пл – пластовое давление, МПа.; Р_зi – забойное давление на i-том режиме работы скважины, МПа; Q_i – дебит горизонтальной скважины на i-том режиме, тыс.м³/сут; а_г, b_г– коэффициенты фильтрационного сопротивления, определяемые по результатам исследования скважин и которые при параболическом характере изменения толщины пласта в призабойной зоне описываются формулами:

(4.73)

(4.74)

где  – коэффициент вязкости газа, Z – коэффициент сверхсжимаемости газа; Т_пл, Т_ст – пластовая и стандартная температуры газа, К, k – проницаемость пласта, Дарси; l – коэффициент макрошероховатости пористой среды, определяемый только по результатам исследования скважин, L_г – длина горизонтального участка ствола, м; h₁ – толщина, определяемая равенством h₁=h/2–R_c (h – общая толщина пласта, м; R_k – расстояние до контура фрагмента, м; R_c – радиус скважины, м). Формулы (4.73) и (4.74) получены для постоянного по длине ствола забойного давления и полного вскрытия полосообразного фрагмента пласта длиной равной L_фр=L_г (см. рисунок 4.17).

При значительной длине горизонтального участка со сравнительно небольшим диаметром ствола и больших дебитах эта формула непригодна. Область применения формул (4.72)÷(4.74) должна быть ограничена классом точности используемых образцовых манометров.

Рисунок 4.17 – Схема зоны дренирования пласта горизонтальным стволом

Для определения коэффициентов фильтрационного сопротивления а_г, b_г формулу (4.72) следует привести к виду:

(4.75)

и обработать результаты в координатах [Р_пл²– Р_зi²]/Q_гi от Q_гi (см. рисунок 4.18).

Качество обработки в этих координатах зависит от формы индикаторной линии (линия 1 рисунок 4.18) Если индикаторная линия проходит выше или ниже начала координат, то обработка результатов исследования скважины на стационарных режимах производится по формуле:

(4.76)

где значения поправочного коэффициента С₀ определяются из графической зависимости (Р_пл² – Р_зi²) от Q_гi (см. рисунок 4.19).

Формула (4.72) является математическим описанием параболы, проходящей через начало координат. Прохождение параболы выше или ниже начала координат означает, что недостоверно определены пластовое и (или) забойное давления, а также в меньшей степени дебит газа. Ошибка в величине пластового давления в одинаковой степени влияет на результаты расчетов величины депрессии Р² на всех режимах. Если пластовое давление завышено по сравнению с его истинным значением, то индикаторная линия должна проходить выше начала координат, а если занижено, то наоборот.

Рисунок 4.18 – Обработка результатов исследования горизонтальной скважины на стационарных режимах фильтрации.

Рисунок 4.19 – Обработка результатов исследования горизонтальной скважины на стационарных режимах фильтрации с учетом поправочного коэффициента С₀.

На прохождение параболы через начало координат более существенное влияние оказывает неточность определения забойного давления на отдельных режимах.

Вероятность искажения индикаторных линий, снимаемой в горизонтальной скважине, значительно выше, чем в вертикальной. Это связано с профилем горизонтальной скважины, возможностью образования полного или частичного гидрозатвора на горизонтальном участке ствола, отсутствием достоверных данных о гидравлическом сопротивлении фильтров, которыми оборудован горизонтальный участок скважины или открытостью стволов при отсутствии обсадных колонн на горизонтальном участке, переменностью забойного давления по длине этого участка и т.д. Все эти явления не учитываются в имеющихся расчетных формулах для расчета забойного давления.

Использование метода исследования горизонтальных скважин на стационарных режимах фильтрации нежелательно из-за больших потерь газа при таких исследованиях.

Однако проведение таких, хотя бы первичных исследований необходимы для обоснования технологического режима работы, получения зависимостей между депрессией на пласт и дебитом газа, воды, твердых примесей, потерь давления по стволу скважины, распределения температуры газа и т.д.

Объем подобных исследований на промысле должен быть обоснован с учетом особенностей горизонтальных скважин, емкостных и фильтрационных свойств пласта.

Технология проведения исследования горизонтальных скважин на стационарных режимах фильтрации и формы записи исходных данных и обработки результатов для выбранного сечения горизонтального участка идентична с вертикальными скважинами.