5.3. Гидродинамические исследования скважин

Гидродинамические исследования скважин основаны на измерении давления, дебита и отслеживании их изменения во времени. Это дает возможность определять фильтрационные параметры пласта и скважины, гидродинамическую связь между скважиной и пластом и между пластами, пластовую проводимость между скважинами, коэффициент продуктивности скважин, первоначальное пластовое давление и, кроме того, позволяет планировать процессы добычи, проводить анализ текущего состояния разработки месторождений. Для анализа результатов исследования применяются математические модели для установившихся и неустановившихся режимов притока.

Установившийся режим. Исследования заключается в определении зависимости дебита скважины от перепада пластового и забойного давления (депрессии) при установившемся режиме.

Пластовое давление определяют путем измерения забойного давления в остановленной скважине, когда оно перестает увеличиваться во времени. Установившийся приток наступает, когда стабилизируется забойное давление в работающей скважине при заданном дебите. При различных заданных режимах работы (не менее трех) замеряют дебиты q₁, q₂, q₃ и соответствующие им забойные давления р_з1, р_з2 и р_з3, определяют перепады давления р₁, р₂ и р₃ и строят график зависимости g = f(р) (рис.5.1).

Индикаторная линия аппроксимируется уравнением прямой, выходящей из начала координат. В нефтепромысловой практике его принято называть уравнением притока

q = Kp = K(р_пл – р_з), (5.9)

где K – тангенс угла () наклона линии к оси дебитов, характеризует продуктивность скважины и численно равен приращению суточного дебита скважины на единицу перепада давления, K = q/p.

В технологических расчетах используют удельный коэффициент продуктивности, отнесенной к единице толщины пласта h:

K_уд = q/(p_пл – р_з)h. (5.10)

Прямая индикаторная линия характеризует фильтрацию однородной жидкости по закону Дарси, поэтому коэффициент продуктивности будет величиной постоянной во всей области, где сохраняется этот закон.

Значения дебита с поверхностных условий на пластовые пересчитывают с помощью объемного коэффициента b.

Согласно уравнению линейного притока (Дюпюи) коэффициент продуктивности можно представить в виде

(5.11)

По коэффициенту продуктивности устанавливается режим работы системы пласт – скважины и согласно ему рассчитываются параметры эксплуатационного оборудования для подъема и транспортировки скважинной продукции к пункту сбора и подготовки нефти.

Неустановившийся режим. Основа исследования – изучение зависимости изменения забойного давления от времени при переходе из одного квазистационарного состояния в другое. Технология исследования заключается в предварительном измерении параметров скважины при установившемся режиме, затем изменении режима работы и измерении изменившихся параметров. Основным и наиболее распространенным методом исследования является метод восстановления (снижения) давления, который заключается во временной остановке скважины и снятии кривой изменения забойного давления во времени. В нефтепромысловой практике для определения пластовых характеристик и фильтрационных параметров прискважинной зоны при анализе результатов исследования применяется основное уравнение упругого режима (пьезопроводности) (5.8). Решение этого уравнения основывается на прямолинейной зависимости между изменением давления и логарифма времени:

(5.12)

По экспериментальным значениям измеряемых параметров строят (рис.5.2).

Экспериментальные точки в начальной период из-за несовершенства скважины обуславливают восходящую кривую, затем в соответствии с уравнением (5.12) ложатся на наклонную прямую (принято называть ее касательной), что свидетельствует о продолжающемся притоке жидкости в скважину, с последующим переходом в прямую, параллельную оси lnt – прекращение притока (р_пл = р_з).

Наклонная прямая линия аппроксимируется уравнением общего вида

p = A + ilnt. (5.13)

Коэффициент А находят графически как отрезок на оси ординат (рис.5.2), угловой коэффициент прямой определяется по зависимости

. (5.14)

Согласно уравнению (5.12), коэффициенты А и i соответствуют зависимостям

(5.15)

По найденным параметрам вычисляют следующие параметры: гидропроводимость

(5.16)

проницаемость пласта

(5.17)

приведенный радиус скважины

(5.18)

коэффициент продуктивности скважины

(5.19)

При известном значении R_к и радиусе скважины по долоту r_сд коэффициент совершенства скважины можно определить по зависимости

(5.20)

По данным гидродинамических исследований разрабатывается динамическая модель расчета технологических показателей и управления процессом разработки всего периода эксплуатации месторождения с целью максимизации промышленной добычи.