|
|
|
Created by SuhOFFF |
||
Здесь Q - дебит скважины, |
1000м3 |
; θ = 0,01413×10−10 |
zср2 Tср2 (e2S -1)λ |
; λ - коэффици- |
|
сут |
d5 |
||||
|
|
|
|||
ент шероховатости; d - внутренний диаметр насосно-компрессорной трубы, м.
4 Уравнение притока газа к забою скважины
Приток газа к скважине подчиняется следующему уравнению: |
|
|
|
|
pпл2 - pз2 = aQ + bQ2 |
|
(4.1) |
|
|
Здесь a и b - коэффициенты фильтрационных сопротивлений, |
МПа2 |
×сут |
и |
|
1000м3 |
||||
|
|
|||
æ МПа ×сут ö2 ç 3 ÷ , соответственно, которые могут быть определены в результате обработки
è 1000м ø
результатов гидродинамических исследований скважин. Структура коэффициентов фильтрационных сопротивлений:
a = |
zμp |
|
T |
|
|
é |
|
æ |
R |
|
ö |
|
+ C1 |
+ C2 |
ù |
||||
|
ат пл |
|
êln ç |
|
|
k |
÷ |
|
ú |
||||||||||
πkhTст |
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
ë |
|
è |
|
rс |
ø |
|
|
|
|
û |
||||||||
|
zρатpатTпл |
æ |
1 |
|
|
|
1 |
|
|
|
ö |
||||||||
b = |
2 |
|
2 |
|
|
|
ç |
|
|
- |
|
|
|
|
C3 |
+ C4 ÷ |
|||
lh |
T |
|
r |
|
R |
|
|
||||||||||||
|
2π |
|
|
è |
|
|
|
k |
|
ø |
|||||||||
|
|
|
|
|
ст |
с |
|
|
|
|
|
|
|||||||
(4.2)
(4.3)
Здесь pат = 0,1013 МПа - атмосферное давление; μ - коэффициент динамической вязкости газа, Па × c; z - коэффициент сверхсжимаемости газа; Tпл - пластовая темпера-
тура, K; Rк - радиус контура питания, м; rc - радиус скважины, м; h - толщина продук-
тивного пласта, м; C1 , C3 - коэффициенты несовершенства по степени вскрытия; C2 , C4 -
коэффициент несовершенства по характеру вскрытия.
5 Исследование газовых скважин
Газовые скважины подвергаются различным исследованиям для получения прямых и косвенных данных о геолого-физических параметрах продуктивного пласта и насы- щающих его флюидов. Прямые данные получают в результате отбора керна и проб жид- костей и газов; косвенные данные получают из результатов геофизических, газогидроди- намических и термодинамических исследований.
Промысловые исследования газовых и газоконденсатных скважин позволяют опре- делять:
30.10.2010 |
- 25 - |
Created by SuhOFFF
-Геометрические размеры залежей по площади и разрезу, наличие и размеры экра- нов и непроницаемых включений;
-Фильтрационно-ёмкостные параметры пласта;
-Прочностные характеристики пласта;
-Состав и физико-химические свойства газа и жидкостей;
-Условия накопления и выноса жидкостей и твёрдых пород из пласта на забой ск- важины и с забоя на поверхность;
-Гидродинамические и термодинамические условия работы ствола скважины;
-Фазовые превращения газоконденсантых смесей в пласте, скважине и наземном промысловом оборудовании;
-Начальные и текущие запасы газа и конденсата в залежи.
Результаты исследований необходимы для проектирования разработки и составле- ния проектов обустройства месторождения, для установления технологических режимов- работы скважин, а так же для оценки эффективности различных геолого-технических ра- бот на скважине.
Исследования газовых скважин подразделяются на:
-Первичные (первоначальные) – исследования, проводимые на разведочных и экс- плуатационных скважинах непосредственно после окончания их бурения с целью опреде- ления максимально допустимых дебитов и параметров пласта перед пуском месторожде- ния в эксплуатацию. Их целью также являются наиболее полное использование прямых и косвенных методов для определения геометрических размеров залежей, фильтрационных
иёмкостных геолого-физических параметров пласта, прочностных характеристик пласта, состава и физических свойств пластовых жидкостей и газов, условий накопления и выноса жидкостей и твёрдых пород из пласта на забой скважины и с забоя на поверхность, гидо- динамических и термодинамических условий работы ствола скважины.
-Текущие исследования проводятся во всех добывающих скважинах в среднем раз в год. Цель исследований – получение данных о состоянии пласта, призабойной зоны, за- боя и ствола скважины, потерях давления. Эти данные используются для установления, подтверждения или изменения технологического режима эксплуатации скважин, а также для выявления осложнений в процессе добычи газа.
-Контрольные исследования проводятся для проверки качества первоначальных и текущих исследований. Чаще всего при контрольных исследованиях используется более совершенная контрольно-измерительная аппаратура, что позволяет уточнять ранее опре- делённые параметры.
30.10.2010 |
- 26 - |
Created by SuhOFFF
- Специальные исследования проводятся для определения параметров, обусловлен- ных специфическими характеристиками месторождения; они позволяют контролировать положение газоводяных и газонефтяных контактов. Такие исследования также проводятся для определения эффективности различных геолого-технологических мероприятий по увеличению дебитов скважин, таких как гидроразрыв пласта, кислотная, пено- и термоки- слотная обработки, перфорация и установка цементных мостов при укреплении призабой- ной зоны; для определения динамики перетоков газа, воды и нефти при вышеуказанных операциях.
Подготовка скважины к газодинамическим исследованиям производится в зависи- мости от назначения исследований и объёма требуемой информации; от геологических особенностей залежи, состава и количества ожидаемых газа, воды, конденсата и твёрдых примесей; от возможности образования гидратов и устойчивости продуктивного пласта; от конструкции скважины и применяемых глубинных приборов; от степени освоения ме- сторождения; наличия наземных коммуникаций по сбору и подготовке газа и т.д.
Газогидродинамические исследования скважин могут проводится на стационарных и нестационарных режимах фильтрации.
5.1Газогидродинамические исследование газовых скважин на стационарных режимах фильтрации
При стационарных режимах фильтрации определяются:
-Зависимость дебита от депрессии на пласт;
-Зависимость дебита от температуры;
-Условия разрушения, загрязнения и очищения призабойной зоны пласта, скопле- ние и вынос жидких и твёрдых примесей на забое скважины;
-Распределение давлений и температур в пласте и в стволе скважин при различных режимах эксплуатации с учётом конструкций;
-Коэффициенты фильтрационных сопротивлений, несовершенств по степени и ха- рактеру вскрытия;
-Эффективность проведённых работ по интенсификации притока газа к скважине;
-Технологический режим эксплуатации скважин;
-Потенциальные возможности скважин по дебиту.
Существуют следующие методы проведения исследований при стационарных ре- жимах фильтрации:
-Метод установившихся отборов;
-Изохронный метод;
30.10.2010 |
- 27 - |
Created by SuhOFFF
-Ускоренно-изохронный метод;
-Экспресс-метод;
-Метод монотонно-ступенчатого изменения дебита;
Различают также исследования прямым ходом и исследования обратным ходом. При исследованиях прямым ходом дебит скважины увеличивается от режима к ре-
жиму, то есть Qi+1 > Qi ; при исследованиях обратным ходом дебит скважины уменьшается от режима к режиму, то есть Qi+1 < Qi . При гидродинамических исследованиях на стацио-
нарных режимах рекомендуется проводить 5-7 режимов прямым ходом и 2-3 режима об- ратным.
Метод установившихся отборов
Условия метода:
-Полная стабилизация забойного давления и дебита на каждом режиме;
-Полное восстановление забойного давления до пластового между режимами.
pз
pпл |
|
|
|
|
|
|
pз1 |
|
|
|
|
|
|
pз2 |
|
|
|
|
|
|
p з3 |
tр1 |
tв1 |
tр2 |
tв2 |
tр3 |
tв3 |
|
||||||
|
|
tреж1 |
|
tреж2 |
|
tреж3 |
t
Рис. 9. Динамика забойного давления при исследовании методом установившихся отборов
Порядок проведения исследования (рис. 9):
-Скважина останавливается до полного восстановления забойного давления до пластового;
-При полном восстановлении забойного давления фиксируется его значение и ста- ционарная забойная температура;
-Скважина исследуется на выбранном режиме, то есть скважина начинает работать
снекотором дебитом Qi . Во время работы скважины фиксируется динамика стабилизации
забойного давления и дебита;
-При стабилизации забойного давления фиксируется его значение; скважина оста- навливается, и фиксируется динамика восстановления забойного давления до пластового;
-При полном восстановлении забойного давления до пластового фиксируется его значение, стационарная забойная температура, количество выносимых твердых частиц; далее скважина исследуется на следующем режиме;
30.10.2010 |
- 28 - |
Created by SuhOFFF
-После завершения исследования скважина включается в промысловый коллектор
ификсируется динамика стабилизации забойного давления и дебита.
Изохронный метод
Изохронный метод является одной из первой модификаций метода установившихся отборов. Сущность метода заключается в том, что при испытании скважины в течение о- динаковых отрезков времени с различными дебитами будет получена индикаторная кри- вая, характеризующая работу скважины для данного отрезка времени. При этом обяза-
тельным условием является необходимость остановки скважины после каждого режима до полного восстановления забойного давления до пластового.
Условия метода:
-Одинаковое время работы скважины на режимах;
-Полное восстановление забойного давления до пластового между режимами.
pз
pпл
pз1
pз2
pз3
tр1 |
tв1 |
tр2 |
tв2 |
tр3 |
tв3 |
|
tреж1 |
|
tреж2 |
|
tреж3 |
t
Рис. 10. Динамика забойного давления при исследовании изохронным методом
Порядок проведения исследования (рис. 10):
-Скважина останавливается до полного восстановления забойного давления до пластого;
-При полном восстановлении забойного давления фиксируется его значение и ста- ционарная забойная температура;
-Скважина исследуется на первом режиме с минимальным дебитом; во время ра- боты скважины фиксируется динамика стабилизации забойного давления и дебита;
-При стабилизации забойного давления фиксируется его значение, время работы
скважины на режиме с минимальным дебитом tр ; далее скважина останавливается, и
min
фиксируется динамика восстановления забойного давления до пластого; - При полном восстановлении забойного давления фиксируется его значение, ста-
ционарная забойная температура, количество выносимых твердых частиц; далее скважина исследуется на следующих режимах. Время работы скважины на каждом режиме не долж-
30.10.2010 |
- 29 - |
Created by SuhOFFF
но превышать времени работы скважины на режиме с минимальным дебитом tр ; при ос-
min
тановке скважины необходимо дожидаться полного восстановления забойного давления до пластового на каждом режиме и фиксировать динамику восстановления забойного дав- ления;
-После завершения исследования скважина включается в промысловый коллектор
ификсируется динамика стабилизации забойного давления и дебита.
Ускоренно-изохронный метод
Основным недостатком изохронного метода является необходимость полного вос- становления забойного давления до пластового при остановке скважины. Для коллекто- ров, в которых стабилизация давления и дебита на различных режимах работы скважины
и полное восстановление забойного давления до пластового между режимами требуют десятки часов, а иногда и дней, использование изохронного метода так же нецелесообраз- но, как и метода установившихся отборов. Поэтому были разработаны различные методы, предусматривающие не только сокращение времени на стабилизацию давления и дебита, но и сокращение времени восстановления давления.
Известно, что в начальной стадии после закрытия скважины интенсивность роста давления значительно выше, чем на последней стадии процесса восстановления давления. Обычно за первые несколько часов давление пласта восстанавливается до 95-98% пласто- вого давления, а остальные 2-5% давления требуют значительно большего времени. С учё- том этой особенности процесса восстановления, при использовании ускоренного изо- хронного метода не дожидаются полного восстановления забойного давления до пласто- вого при испытании скважин. Это позволяет существенно сократить продолжительность испытания скважины.
Условия метода:
-Одинаковое время работы скважины на режимах;
-Восстановление забойного давления между режимами не более чем 95-98% от пластового.
Порядок проведения исследования (рис. 11):
-Скважина останавливается до полного восстановления забойного давления до пластового;
-При полном восстановлении забойного давления до пластового фиксируется его значение и стационарная забойная температура;
-Скважина исследуется на первом режиме с минимальным дебитом; во время ра- боты скважины фиксируется динамика стабилизации забойного давления и дебита;
30.10.2010 |
- 30 - |
Created by SuhOFFF
pз
pпл
pз1
pз2 p з3
tр1 |
tв1 |
tр2 |
tв2 |
tр3 |
tв3 |
|
tреж1 |
|
tреж2 |
|
tреж3 |
t
Рис. 11. Динамика забойного давления при исследовании методом установившихся отборов
- При стабилизации забойного давления фиксируются его значение, время работы
скважины на режиме с минимальным дебитом tр ; далее работа скважины останавлива-
min
ется, и фиксируется динамика восстановления забойного давления до значения 95-98% от пластового;
- При восстановлении забойного давления до необходимого фиксируется его зна- чение, стационарная забойная температура, количество выносимых твердых частиц; далее скважина исследуется на следующих режимам. Время работы скважины на каждом режи-
ме не должно превышать времени работы скважины на режиме с минимальным дебитом
tр ; при остановке скважины необходимо дожидаться восстановления забойного давле-
min
ния на каждом режиме до величины 95-98% от пластового и фиксировать динамику вос- становления давления;
-После завершения исследования скважина включается в промысловый коллектор
ификсируется динамика стабилизации забойного давления и дебита.
Экспресс-метод
Замена изохронного метода ускоренно-изохронным хотя и сокращает продолжи- тельность испытаний, но также требует значительного времени для исследования. При ис- следовании скважин, не подключённых к системе сбора и подготовки газа, что имеет ме- сто на поисково-разведочных площадях, и при первичном испытании эксплуатационных скважин с выпуском газа в атмосферу, продолжительное время недопустимо. Выпуск газа в атмосферу не разрешается законом об охране окружающей среды и природных ресур- сов, особенно в том случае, если в составе газа присутствует сероводород. Поэтому был предложен метод, значительно сокращающий продолжительность процесса исследования скважин. Этот метод получил название «экспресс-метод».
Условия метода:
-Одинаковое время работы скважины на режимах;
-Одинаковое время восстановления забойного давления между режимами;
30.10.2010 |
- 31 - |
Created by SuhOFFF
- Время работы и восстановления должны быть равными между собой.
pз
pпл
pз1
pз2
p з3
tр1 |
tв1 |
tр2 |
tв2 |
tр3 |
tв3 |
|
tреж1 |
tреж2 |
|
|
tреж3 |
t
Рис. 12. Динамика забойного давления при исследовании экспресс-методом
Порядок проведения исследования (рис. 12):
-Скважина останавливается до полного восстановления забойного давления до пластового;
-При полном восстановлении забойного давления до пластового фиксируется его значение и стационарная забойная температура;
-Скважина исследуется на первом режиме с минимальным дебитом; во время ра- боты скважины фиксируется динамика стабилизации забойного давления и дебита;
-При стабилизации забойного давления фиксируется его значение, время работы
скважины на режиме с минимальным дебитом tр ; далее работа скважины останавлива-
min
ется и фиксируется динамика восстановления забойного давления; - При полном восстановлении забойного давления фиксируется его значение, время
полного восстановления давления tв на режиме с минимальным дебитом, стационарная
min
забойная температура, количество выносимых твердых частиц; далее скважина исследует- ся на следующих режимам. Время работы скважины на каждом режиме не должно пре-
вышать времени работы скважины на режиме с минимальным дебитом tр ; время восста-
min
новления забойного давления не должно превышать времени полного восстановления за-
бойного давления до пластового на режиме с минимальным дебитом tв ;
min
-После завершения исследования скважина включается в промысловый коллектор
ификсируется динамика стабилизации забойного давления и дебита.
Преимущество экспресс-метода заключается в том, что он доводит практически до минимума продолжительность испытания скважин.
Метод монотонно-ступенчатого изменения дебитов
С целью дальнейшего сокращения продолжительности испытаний скважин, вскры- вающих пласты с низкими фильтрационными свойствами, предложен метод монотонно-
30.10.2010 |
- 32 - |
Created by SuhOFFF
ступенчатого исследования газовых скважин. Причём сокращение продолжительности
испытания достигается за счёт сокращения продолжительности восстановления забойного давления между режимами.
Условия метода:
-Одинаковое время работы скважины на режимах;
-Минимальное время восстановления давления.
pз
pпл
p з1 pз2
p з3 |
tр |
|
tв |
|
|
|
|
||
|
tреж1 |
|
tреж2 |
tреж3 |
t
Рис. 13. Динамика забойного давления при исследовании методом монотонно-ступенчатого изменения дебитов
Порядок проведения исследования (рис. 13):
-Допускается, что перед испытанием скважины этим способом она работает с не- которым установившимся дебитом и забойным давлением;
-Скважина останавливается на некоторое заданное время t0 , явно недостаточное
для восстановления забойного давления до пластового (обычно, не более 10 часов);
- При достижении времени t0 фиксируется значение забойного давления и забой-
ной температуры;
-Скважина исследуется на первом режиме, во время работы скважины фиксирует- ся динамика стабилизации забойного давления и дебита, при этом время работы скважины не превышает некоторого заданного времени tр ;
-По истечении времени tр фиксируется значения пластовых давления, температу-
ры и дебита, после чего скважину без остановки или с остановкой не более 120-180с пере- водят на следующий режим работы.
-После завершения исследования скважина включается в промысловый коллектор
ификсируется динамика стабилизации забойного давления и дебита.
30.10.2010 |
- 33 - |