ЛЕКЦИЯ 7. ИССЛЕДОВАНИЕ ГАЗОВЫХ И ГАЗОКОНДЕНСАТНЫХ

СКВАЖИН

16. Особенности фильтрации газа к забоям скважин

При разработке газовых месторождений фильтрация газа и газоконденсатной смеси в пласте проходит отлично от фильтрации жидкости.

Особенность фильтрации жидкостей и газов обусловлена различием их физических свойств, а также характером их изменения при различных давлениях и температурах.

Из подземной гидродинамики известно, что скорость фильтрации пропорциональна градиенту давления, а движение жидкости в пласте описывается законом Дарси:

, (6.1)

где V - скорость фильтрации жидкости;

к - проницаемость;

- динамическая вязкость жидкости;

- градиент давления.

При малых скоростях фильтрации данный закон справедлив и для газов. Но при работе газовых скважин скорость фильтрации газа из пласта к забою имеет значительные величины, особенно в призабойной зоне. Это вызвано тем, что масса газа в пластовых условиях занимает многократно больший объем, чем такая же масса нефти.

Приближенно можно считать, что 1 м³ нефти по массе эквивалентен 700-900 м³ газа, т.е. соотношение объемов одинаковых масс нефти и газа в стандартных условиях составляет 1: 700 -1: 900. В пластовых условиях это соотношение зависит от P_пл и колеблется в широком диапазоне от 1/10 до 1/90. Поэтому при фильтрации в пласте газа происходит нарушение линейной зависимости скорости газа от градиента давления (перепада давления), т.е. она не подчиняется закону Дарси.

В данном случае резко возрастают потери кинетической энергии газа (сопротивление его скоростному напору), которые добавляются к потерям на вязкое трение, т.е. с возрастанием скорости газа возрастает удельное сопротивление движению газа в пористой среде. Это видно на рис. 6.

Рис. 6. Графический вид законов фильтрации.

1 - линейный закон; 2 - нелинейный закон

В результате многочисленных экспериментов разными авторами были получены полуэмпирические формулы, описывающие нелинейное течение флюидов, - нелинейную фильтрацию газов.

Наибольшее распространение из них получила формула Форхгеймера

(6.2)

где - градиент давления;

- коэффициент макрошероховатости, учитывающий внутреннюю структуру порового пространства. Многими исследователями для описания нелинейной фильтрации газа предлагалась степенная формула

(6.3)

где a - коэффициент пропорциональности;

n - показатель степени (от 1 до 2).

В США ей пользуются и сейчас. У нас используется формула Форхгеймера, но в уточненном и усовершенствованном профессором Минским Е.М. виде. В практике разработки газовых месторождений во многих инженерных расчетах получил применение двучленный закон фильтрации газа (Минского)

(6.4)

где а, в - коэффициенты фильтрационных сопротивлений;

Q - дебит скважины;

- разность квадратов пластового и забойного давлений

при Q = const.

Коэффициенты а, в - обобщенные коэффициенты, которые зависят от ряда параметров пласта, скважин, гидродинамического совершенства скважин

(6.5)

(6.6)

C₁, C₂, С₃, С₄ - коэффициенты, учитывающие гидродинамическое несовершенство, которые определяются по приближенным формулам и специальным графикам.

С течением времени разработки меняются параметры, входящие в коэффициенты а, в, следовательно, меняются сами коэффициенты а и в.

17. Исследования скважин при стационарных режимах фильтрации газа

Данные исследования являются важнейшим источником информации о газовом пласте. На скважинах проводятся при стационарных (установившихся) режимах фильтрации. Результаты таких исследований необходимы для:

-определения запасов газа и конденсата;

-проектирования и анализа разработки месторождения;

-установления режимов работы скважин.

По результатам исследования газовых скважин при стационарных режимах фильтрации определяются:

-пластовые, забойные давления – Р_пл, Р_заб;

-зависимость дебита Q от депрессии - Р;

-максимально допустимые дебиты;

-факторы, ограничивающие дебиты;

-коэффициенты фильтрационных сопротивлений а, b;

-свободный дебит скважины (Р_уст = 1 кгс/см²);

-абсолютно свободный дебит (Р_заб=1кгс/см²).
Процесс исследования делится на 2 этапа:

- собственно исследование;

- интерпретация данных исследований.

Работа на скважине при исследовании на приток (стационарная фильтрация) проводятся в следующем порядке:

- продувка на повышенном дебите (вынос воды);

- закрытие, замер статики;

- работа на 6-8 режимах от малых до максимальных дебитов;

-обратный ход (2-3 режима) с уменьшением дебита для контроля.
Все значения давлений, температур (а значит и Q ) должны быть стационарными (установившимися).

Время стабилизации параметров на режиме различно и зависит от свойств пласта и насыщающего его газа.

Схема обвязки устья скважин может быть различна, но должна позволять замерять:

- дебит газа, конденсата, воды;

- давления и температуру;

- содержание мехпримесей в потоке газа.

Исследования проводятся как с выпуском газа в атмосферу, так и с подачей газа в шлейф ( Q - замеряется на УКПГ). Ведется учет выпущенного газа при исследовании. Обработка данных исследований предусматривает:

- расчет забойных параметров (P_пл, Р_заб., Р). расчет дебитов на каждом режиме (Q);

- графическое построение индикаторных линий. Индикаторные линии показаны на рис.7.

Рис. 7. Зависимость дебита газа Q от перепада давления

Зависимость .

По найденному коэффициенту " а" рассчитывают проницаемость k,

гидропроводность :

(6.7)

(6.8)

(6.9)

Чем выше продуктивность скважины, тем меньше " а", тем выше фильтрационные параметры.

С течением времени разработки залежи значения " а", " в" по одной и той же скважине изменяются: - вначале уменьшаются (самоочистка), -затем повышаются (подъем ГВК, уменьшение h ).

Расчет проектного дебита, свободного дебита и абсолютно свободного дебита:

(6.10)

(6.11)

(6.12)

Также можно рассчитать забойное давление P_заб, при заданном дебите скважины Q = сonst.

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 567 8 9 10 Следующая ⇒