Виды гидродинамического несовершенства скважин кратко

Обновлено: 04.07.2024

Различают два вида несовершенства скважин - несовершенство по степени вскрытия и несовершенство по характеру вскрытия.

Несовершенная скважина по степени вскрытия - это скважина с открытым забоем, вскрывшая пласт не на всю мощность, а частично.

Скважина, хотя и доведённая до подошвы пласта, но сообщающаяся с пластом только через отверстия в колонне труб, в цементном кольце или в специальном фильтре, называется несовершенной по характеру вскрытия пласта.

На практике чаще всего встречаются скважины несовершенны как по степени, так и по характеру вскрытия пласта.

Отношение дебита гидродинамически несовершенной скважины к дебиту совершенной скважины характеризует степень несовершенства скважины и называется коэффициентом несовершенства. Коэффициент несовершенства зависит: от относительного вскрытия пласта; от числа отверстий, приходящихся на 1м колонны, размеров и формы отверстий; от глубины прострела. Дебит несовершенной скважины при одинаковых прочих условиях меньше дебита совершенной скважины, поэтому коэффициент несовершенства всегда меньше единицы.

Дебит несовершенной скважины

где Q – дебит скважины; h – мощность пласта; С ₁ - поправочный коэффициент, учитывающий дополнительные сопротивления притоку к несовершенной скважине по качеству вскрытия пласта; С ₂ - поправочный коэффициент, учитывающий степень вскрытия пласта. Если скважина совершенна по степени вскрытия и несовершенна по качеству вскрытия, то вместо С в формулу подставляется только С ₁ , и наоборот, если скважина несовершенна по степени вскрытия и совершенна по качеству вскрытия – подставляется С ₂ .

При расчете несовершенных скважин нередко используют понятие приведенного радиуса несовершенной скважины r ' _с

Это радиус такой совершенной скважины, дебит которой равняется дебиту данной несовершенной скважины при тех же условиях эксплуатации. Величина r ' _с определяется по графику или по формуле

Подземная гидромеханика — наука о движении жидкости, газов и их смесей в пористых и трещиноватых горных породах. Подземная гидромеханика рассматривает особый вид движения жидкости — фильтрацию. В нефтегазовой отрасли она позволяет определить характер изменения скоростей фильтрации и движения жидкости, распределения давления по длине пласта от контура питания до скважины; определение дебита, коэффициента продуктивности. Полученные данные позволяют решать задачи прогнозирования и контроля разработки нефтяных, газовых, нефтегазовых и газоконденсатных пластов. Кроме того, в решении учитываются характер неоднородности пласта, характер несовершенства скважины.

После того как режим работы скважины установлен и обоснован, за его дальнейшим поддержанием тщательно наблюдают с целью выявления нарушений нормальной работы скважины. О нарушении нормальной работы скважин судят по аномальным изменениям буферного и затрубного давления, изменению дебита нефти и обводненности, количеству песка и пр.

Например, падение буферного давления при одновременном повышении межтрубного может указать на опасные пределы отложения парафина или минеральных солей на внутренних стенках НКТ. Одновременное снижение буферного и межтрубного давления свидетельствует об образовании на забое скважины песчаной пробки или накоплении тяжелой минерализованной пластовой воды в промежутке между забоем и башмаком НКТ. Малая скорость восходящего потока в этом промежутке может при определенных условиях привести к увеличению давления на забое и т.д.

Теоретическая часть

Основные понятия фонтанной эксплуатации скважин

Процесс эксплуатации скважин заключается в подъёме нефти и газа с забоя на дневную поверхность. При эксплуатации нефтяной залежи одновременно протекает два взаимосвязанных процесса:

- движение жидкости к забою под действием пластовой энергии;

- подъём жидкости от забоя на поверхность.

Способ эксплуатации, при котором подъём жидкости осуществляется только за счёт природной энергии называют фонтанным.

Фонтанирование скважин обычно происходит на вновь открытых месторождениях нефти, когда запас пластовой энергии велик, т. е. давление на забоях скважин достаточно большое, чтобы преодолеть гидростатическое давление столба жидкости в скважине, противодавление на устье и давление, расходуемое на преодоление трения, связанное с движением этой жидкости. Общим обязательным условием для работы любой фонтанирующей скважины будет следующее основное равенство:

где — давление па забое скважины;

- гидростатическое давление столба жидкости в скважине, рассчитанное по вертикали;

- потери давления на трение в НКТ;

—противодавление на устье.

Несовершенство скважин

Гидродинамически совершенной называется такая скважина, которая вскрыла продуктивный пласт бурением на всю толщину и имеет необсаженный (открытый) забой и неизменное (естественное) состояние проницаемости породы в призабойной зоне. Коэффициент гидродинамического совершенства позволяет оценивать влияние на производительность скважин условий вскрытия продуктивного пласта бурением и перфорацией, условий цементирования обсадных колонн, условий вызова притока и работы скважины в процессе ее эксплуатации и зависит от вида и величины дополнительных фильтрационных сопротивлений в призабойной зоне.

Следует выделять 2 вида гидродинамически несовершенных скважин:
1) несовершенная скважина по степени вскрытия пласта – это скважина с открытым забоем, вскрывшая пласт не на всю мощность, а частично;
2) несовершенная скважина по характеру вскрытия пласта – это скважина, хотя и доведённая до подошвы пласта, но сообщающаяся с пластом только через отверстия в колонне труб, в цементном кольце или в специальном фильтре.

Несовершенная скважина по степени вскрытия пласта – это скважина с открытым забоем, вскрывшая пласт не на всю толщину, а частично.

Дебит несовершенной скважины чаще всего меньше дебита совершенной, действующей в тех же условиях, что и данная несовершенная скважина.

При расчете несовершенных скважин нередко используют понятие приведенного радиуса несовершенной скважины:

где – коэффициент несовершенства скважины по степени и характеру вскрытия, соответсвенно, которе находится с помощью графика В.И. Щурова (Приложение В).

Тогда дебит несовершенной скважины можно определить по следующей формуле:

где – средняя проницаемость пласта;

– толщина пласта;

– динамическая вязкость жидкости;

– давление в пласте;

– давление на забое скважины;

– радиус контура питания;

– приведенный радиус скважины.

Гидродинамическое несовершенство скважины проявляется в том, что в призабойной зоне пласта с конечной мощностью отсутствует радиальность потока по причине, обусловленной конструкцией забоя или фильтра. Различают два вида несовершенства скважин - несовершенство по степени вскрытия и несовершенство по характеру вскрытия. Несовершенная скважина по степени вскрытия - это скважина с открытым забоем, вскрывшая пласт не на всю мощность, а частично. Скважина, хотя и доведённая до подошвы пласта, но сообщающаяся с пластом только через отверстия в колонне труб, в цементном кольце или в специальном фильтре, называется несовершенной по характеру вскрытия пласта. На практике чаще всего встречаются скважины несовершенны как по степени, так и по характеру вскрытия пласта.

Дебит G несовершенной скважины чаще всего меньше дебита Gс совершенной, действующей в тех же условиях, что и данная несовершенная скважина. В некоторых случаях (при торпедной или кумулятивной перфорации, когда глубина прострела достаточно велика) может наблюдаться обратная картина.

Отношение данных дебитов d характеризует степень несовершенства скважины и называется коэффициентом несовершенства.

При расчете несовершенных скважин нередко используют понятие приведенного радиуса несовершенной скважины. Это - радиус такой совершенной скважины, дебит которой равняется дебиту данной несовершенной скважины при тех же условиях эксплуатации. Таким образом, вначале находятся приведённые радиусы rпр и дальнейший расчет несовершенных скважин ведется, как для совершенных скважин радиуса rпр.

Итак, дебит несовершенной скважины можно определить, если известен коэффициент несовершенства d или приведённый радиус rпр , а также известна соответствующая формула дебита совершенной скважины. Влияние несовершенства скважины на приток при существовании закона фильтрации

Дарси можно учесть величиной коэффициента С, основываясь на электрической аналогии. Согласно данной аналогии различие в дебитах совершенной Gc и несовершенной G скважин объясняется наличием добавочного фильтрационного сопротивления несовершенной скважины величиной С/2ph.

Виды несовершенства.

Рисунок. 1.6. Схема притока к несовершенной скважине:

а - по степени вскрытия; b - по характеру вскрытия

Различают два вида несовершенства скважин - несовершенство по степени вскрытия и несовершенство по характеру вскрытия. Несовершенная скважина по степени вскрытия - это скважина с открытым забоем, вскрывшая пласт не на всю мощность, а частично (Рисунок 1.6,а).

Скважина, хотя и доведённая до подошвы пласта, но сообщающаяся с пластом только через отверстия в колонне труб, в цементном кольце или в специальном фильтре, называется несовершенной по характеру вскрытия пласта (Рисунок 1.6,b). На практике чаще всего встречаются скважины несовершенные как по степени, так и по характеру вскрытия пласта. Дебит G несовершенной скважины чаще всего меньше дебита Gс совершенной, действующей в тех же условиях, что и данная несовершенная скважина. В некоторых случаях (при торпедной или кумулятивной перфорации, когда глубина прострела достаточно велика) может наблюдаться обратная картина. Отношение данных дебитов характеризует степень несовершенства скважины и называется коэффициентом несовершенства

Коэффициент несовершенства зависит от

* относительного вскрытия пласта h

где hвс - глубина погружения скважины в пласт , h - толщина пласта;

* плотности перфорации (числа отверстий, приходящихся на 1м фильтра), размеров и формы отверстий;

При расчете несовершенных скважин нередко используют понятие приведенного радиуса несовершенной скважины

где rC – радиус несовершенной скважины, С – коэффициент несовершенства.

Приведенный радиус - это радиус такой совершенной скважины, дебит которой равняется дебиту данной несовершенной скважины при тех же условиях эксплуатации. Таким образом, вначале находятся приведённые радиусы rпр и дальнейший расчет несовершенных скважин ведется как для совершенных скважин радиуса rпр. Таким образом, дебит несовершенной скважины можно определить, если известен параметр несовершенства или приведённый радиус rпр , а также известна соответствующая формула дебита совершенной скважины. Влияние несовершенства скважины на приток при существовании закона фильтрации Дарси можно учесть величиной коэффициента С, основываясь на электрической аналогии.

Согласно данной аналогии различие в дебитах совершенной Gc и 15 несовершенной G скважин объясняется наличием добавочного фильтрационного сопротивления несовершенной скважины величиной С/2πh, т.е. дебит несовершенной скважины можно представить в виде:

Учитывая (1.28), получаем зависимость между коэффициентом и и величиной С:

Влияние различного вида несовершенства скважины на приток изучалось как теоретически, так и экспериментально.

1) несовершенная скважина по степени вскрытия - это скважина с открытым забоем, вскрывшая пласт не на всю мощность, а только на некоторую глубину b.

2) несовершенная скважина по характеру вскрытия – это скважина, вскрывшая пласт на всю его мощность, но сообщающаяся с пластом только через отверстия в колонне труб (перфорация), в цементном кольце или в специальном фильтре.

3) на практике чаще всего встречаются скважины несовершенные как по степени, так и по характеру вскрытия пласта.

Дебит скважины, гидродинамически несовершенной по степени вскрытия при условии, что радиус контура питания R_к ≥ 0,5 h, можно определить по формуле М.Маскета:

=b/h – относительное вскрытие пласта,

- функция относительного вскрытия, представлена графически на рис.11.

- интеграл Эйлера второго рода или гамма-функция, которая табулирована в различных математи-ческих справочниках.

При условии, что величина вскрытия b мала по сравнению с мощностью пласта h (b 3 /сут.

Задача 5.2

Гидродинамически несовершенная скважина, вскрывает пласт мощностью 20 м на глубину 10 м. Радиус скважины 10 см, а радиус контура питания – 200м.

Каково превышение фактического дебита, определенного по формуле Маскета, над дебитом в случае строго плоскорадиального потока к скважине с частичным вскрытием пласта?

Задача 5.3

Используя графики Щурова, найти коэффициенты, определяющие дополнительные фильтрационные сопротивления, обусловленные несовершенством по степени и по характеру вскрытия, а также приведенный радиус и коэффициент совершенства скважины, считая, что диаметр скважины равен 24 см. Скважина вскрывает пласт с радиусом контуром питания 500 м, мощностью 9,6 м на величину 5,76 м. Число прострелов на 1 м вскрытой мощности пласта равна 13 отв/м, глубина проникновения пуль в породу 12 см, диаметр отверстий 0,48 см.

Задача 5.4

Скважину исследовали по методу установившихся отборов, изменяя диаметр штуцера и замеряя забойное давление глубинным манометром. Результаты приведены в таблице:

Dр, кгс/см 2

Q, 10 -6 м 3 /с

Определить коэффициент проницаемости, если мощность пласта h=32 м, вскрытие пласта b=21,4м, диаметр скважины D_c=20 см, число прострелов на 1 м вскрытой мощности пласта равна n =10 отв/м, глубина проникновения пуль в породу l’ =10 см, диаметр отверстий d₀ =1,2см, радиус контура питания R_k = 300м, динамический коэффициент скважины m = 4сПз.

Задача 5.5

Какому коэффициенту С = С₁ + С₂, определяющему дополнительное фильтрационное сопротивление обусловленное несовершенством скважины, соответствует коэффициент совершенства d = 0,75?

Радиус скважины r_c = 0,1 м, радиус контура питания R_k = 1км.

Определить также приведенный радиус скважины.

Определить значение числа Рейнольдса по формулам Щелкачева и Миллионщикова у стенки гидродинамически несовершенной по характеру вскрытия нефтяной скважины, если известно, что эксплуатационная колонна перфорирована. На каждом погонном метре колонны прострелено 10 отверстий диаметром d₀ =10мм, мощность пласта h = 15м, проницаемость пласта k = 1Д, пористость т = 18%, коэффициент вязкости нефти m = 4 сПз, плотность нефти ρ = 870 кг/м 3 и дебит скважины составляет 140м 3 /сут.

Читайте также: