4.17 Определение коэффициентов фильтрационного сопротивления горизонтальных скважин ускоренными методами исследования

Для сокращения продолжительности процесса исследования и, следовательно, уменьшения количества газа, выпускаемого в атмосферу, необходимо использовать ускоренные методы исследования. Время, необходимое для исследования горизонтальных скважин методом установившихся отборов, и количество выпускаемого газа при исследовании этим методом кратно превышают аналогичные показатели вертикальных скважин. Поэтому при исследовании горизонтальных скважин необходимо в основном использовать ускоренные изохронный или экспресс методы исследования:

Изохронный метод применим при любых емкостных и фильтрационных свойствах пористой среды.

Экспресс метод применим только при вскрытии низкопродуктивных пластов. Фильтрационные свойства пластов большинства разрабатываемых месторождений относятся к высокопродуктивным и, поэтому не подходят для использования этого метода.

Для определения коэффициентов фильтрационного сопротивления ускоренными методами исследования продолжительность работы скважины на режиме должна быть t_р=40÷60 мин. За это время радиус зоны, охваченный пуском скважины R(t_р), при любом режиме будет одинаковый. Полная стабилизация режима наступает в момент t_ст, когда зона влияния работы скважины распространяется до ее контура R_к(t_ст). Из изложенного следует, что определяемые с использованием ускоренных методов коэффициенты фильтрационного сопротивления охватывают только зону с радиусом R(t_р).

В пределах толщин вскрываемого пласта приток газа к горизонтальному стволу является плоскорадиальным. Если толщину пласта принимать равной h=100м, то R(t_р)=h/2=50 м. Такая величина R(t_р) вполне достаточна для применения изохронного и экспресс методов при исследовании горизонтальных газовых скважин.

4.17.1 Определение коэффициентов фильтрационного сопротивления по результатам исследования горизонтальной газовой скважины изохронным методом

Результаты исследования горизонтальной скважины изохронным методом должны быть обработаны по формуле:

(4.77)

где Р_пл – пластовое давление, МПа.;– забойное давление наi-ом режиме к концу времени t_р; – дебит газа наi-ом режиме также к концу времени работы скважины t_р; и– коэффициенты фильтрационного сопротивления, соответствующие времениt_р при котором величина расстояния до контура зоны дренирования доходит до R(t_р).

Если пласт изотропный и полнота вскрытия фрагмента залежи равна , гдеL_г и L_фр – длина горизонтального участка ствола и длина фрагмента, вскрываемого горизонтальным стволом, соответственно (см. рисунок 4.15), то коэффициенты иопределяются по формулам:

(4.78)

(4.79)

В случае анизотропного пласта формулы для коэффициентов ипринимают вид:

(4.80)

(4.81)

В формулах (4.78)÷(4.81) приняты следующие обозначение: l – коэффициент макрошероховатости, определяемый по результатам исследования по известному коэффициенту “b”; L_г – длина горизонтального ствола, м; R_с – радиус скважины, м; Z – коэффициент сверхсжимаемости газа; μ – вязкость газа в пластовых условиях мПа·с; ρ_ст – плотность газа при Р_ат=0,098 МПа. и Т_ст=293 К; h₁ – толщина, м, определяемая по формуле:

(4.82)

где h – толщина продуктивного пласта, вскрываемого горизонтальным стволом.

Если в разрезе продуктивного пласта имеются непроницаемые пропластки, то толщина пласта определяется из равенства h=h_общ–h_непрон.

Параметр анизотропии æ, входящий в структуру формул (4.80) и (4.81), определяется по формуле , гдеk_вер, k_гор – проницаемости пласта в вертикальном и горизонтальном направлениях, Д.

Для определения коэффициентов фильтрационного сопротивления необходимо формулу (4.77) преобразованную к виду:

(4.83)

Результаты, обработанные по формуле (4.83) в координатах от, представляют собой прямую, отсекающую на оси ординат отрезок равный, с углом наклона(см.рисунок 4.20).

Рисунок 4.20 – Обработка результатов исследований горизонтальной скважины изохронным методом

Использование этого метода для определения коэффициентов а_г и b_г предполагается, что в пределах толщины пласта приток к горизонтальному стволу является плоско-радиальным. В пределах радиуса R(t_p)=h/2 при условии, что приток газа к горизонтальной скважине является плоско-радиальным коэффициент можно представить в виде:

(4.84)

где .

Если за время t_p=40÷60 мин радиус зоны, охваченной дренированием R(t_p)=50 м, то выражение и при радиусе скважиныR_c=0,1м . При полной стабилизации работы скважины за времяt_ст в формуле (4.84) вместо R(t_p) необходимо использовать R_к(t_ст) – расстояние до контура зоны дренирования. Эта величина как минимум составляет R_к(t_ст)≥500 м, поэтому .

Из сравнения величин иследует, что квадратичное слагаемое в формуле (4.77) практически не изменяется. Приведенный пример, а также многочисленные эксперименты подтверждают, что. Таким образом, по данным исследования горизонтальной скважины изохронным методом можно определить с приемлемой для практики точностью коэффициент фильтрационного сопротивления “b_г(t_ст)”.

Величина коэффициента , определенная изрисунка 4.20, непригодна для определения проницаемости пласта k и проводимости kh/μ. Поэтому коэффициент необходимо определять только при полной стабилизации режима работы скважины. В формулы для коэффициента входит растояние R(t_p), значение которого неизвестно. Поэтому найденный из графика коэффициент используется в качестве промежуточной величины. Для определения истинного коэффициентамогут быть использованы методы разработанные для вертикальных скважин, т.е. формулы (4.57) и (4.58).

Технология выполнения исследования горизонтальных скважин на выбранном сечении ствола (у торца или у поворота) и формы записи исходных данных и обработки результатов идентичны с вертикальными скважинами.