7. Уравнения притока жидкости в скважине. Формула Дюпюи

Приток жидкости в скважины происходит под действием разницы между пластовым давлением и давлением на забое скважины. Так, как движение жидкости в пласте происходит с весьма малыми скоростями, то оно подчиняется линейному за­кону фильтрации — закону Дарси.

Для установившегося плоскорадиального потока однородной жидкости по закону Дарси дебит скважины можно определить по формуле

где Q — дебит скважины (объем жидкости, поступающей на забой скважины в единицу времени); k — проницаемость пла­ста; h — толщина пласта; Рпл — пластовое давление; Рз — забой­ное давление в скважине; — вязкость жидкости; R_K и r_с — радиусы контура питания и скважины, соответственно.

1. Формула (4.8), называемая формулой Дюпюи, широко ис­пользуется для расчета дебита гидродинамически совершенных скважин (скважины с открытым забоем, вскрывшие пласты на всю толщину (а)).

2. Гидродинамически несовершенная по степени вскрытия - Если скважина имеет открытый забой, но вскрыла пласт не на всю толщину (б).

3. Гидродинамически не­совершенная по характеру вскрытия - Скважина, вскрывшая пласт на всю толщину, но соединяющиеся с пластом посредст­вом перфорации ( в).

4. Есть скважины и с двой­ным видом несовершенства — как по степени, так и по харак­теру вскрытия (г).

Вблизи ствола гидродинамической несовершенной скважины происходит искажение плоскорадиальной формы потока и воз­никают дополнительные фильтрационные сопротивления потоку жидкости.

8. Первичное и вторичное вскрытие

Вскрытие продуктивных пластов проводят дважды:

• первич­ное — в процессе бурения,

• вторичное — перфорацией после крепления скважины эксплуатационной колонной.

Вскрытие продуктивного пласта — это процесс заглубления ствола скважины в продуктивный пласт на полную его мощность или частично.

1.Процесс бурения в продуктивном пласте имеет определенную специфику. Она состоит в том, что при вскры­тии большое значение приобретают физико-химические про­цессы, которые происходят в окрестностях ствола скважины и приводят к образованию призабойной зоны пласта. Призабойной зоной пласта называется некоторый его объем, рас­пространяющийся от стенок ствола скважины в глубь пласта и подверженный при вскрытии действию процессов, наруша­ющих первоначальное механическое и физико-химическое состояние горной породы — коллектора и содержащейся в нем подвижной (жидкой или газообразной) фазы.

Основная задача при вскрытии пласта состоит в том, что­бы не допустить существенного нарушения естественных свойств и состояния горной породы — коллектора и пра­вильно задать величину заглубления в пласт. Ее устанавливают в зависимости от положения водонефтяного контакта, близо­сти подошвенных вод и т.п. При бурении в продуктивной толще должна быть обеспечена такая глубина вскрытия, ко­торая гарантировала бы длительную безводную эксплуатацию скважины и минимальные в данных условиях гидравлические сопротивления при поступлении нефти или газа в скважину.

В благоприятных условиях рекомендуется вскрывать про­дуктивный пласт на полную его мощность. В этом случае приток пластового флюида в ствол скважины происходит по радиальному направлению, и скважина является гидродинамически совершенной. Если скважина вскрывает пласт не на всю мощность, то по степени вскрытия она гидродинамически несовершенна. Скважина может быть несовершенной и по характеру вскрытия пласта, когда приток пластового флюида концентрируется по немногочисленным отверстиям в обсадной колонне.

В зависимости от пластового давления, литологического состава горной породы-коллектора, ее устойчивости в стен­ках ствола скважины, степени насыщенности продуктивного пласта и т.п. вскрывать его можно по различным принципи­альным схемам.

2.По одной из распространенных схем вскрытия продук­тивный пласт перекрывают обсадной колонной и затем про­водят работы по восстановлению гидродинамической связи продуктивного пласта со скважиной. Для этого в заранее на­меченном интервале против продуктивного пласта обсадную колонну перфорируют, т.е. в обсадных трубах и цементном кольце за ними тем или иным способом пробивают отвер­стия, создавая каналы, которые позволяют пластовому флюи­ду поступать в скважину.

Имеется несколько способов перфорации обсадной ко­лонны: пулевая, торпедная, кумулятивная, пескоструйная.

После вскрытия продуктивного пласта и проведения работ по изоляции его от смежных интервалов приступают к его исследованию. Исследования в нефтяных и газовых скважи­нах проводят с целью выявления перспективных нефтегазо­носных пластов и определения их основных характеристик. По цели и объему получаемой информации исследования продуктивного пласта в скважине принято подразделять на испытание и опробование. Под испытанием понимается ком­плекс исследовательских работ в скважине, которые прово­дят для выявления газонефтенасыщения пласта, получения пробы пластового флюида, измерения пластового давления,

определения основных гидродинамических параметров пласта и получения исходных данных для первоначальной оценки коллекторских свойств исследуемого объекта.

Опробование — это комплекс исследовательских работ в скважине, проводимых д\я отбора пробы пластового флюида и ориентировочного определения дебита.

Скважина, оборудованная в зоне продуктивного пласта в соответствии с требованиями его эксплуатации и показавшая положительные результаты при испытании, лежит освоению. Под освоением скважины понимается комплекс работ по вы­зову длительного притока пластового флюида в скважину вплоть до установившегося промышленного режима работы на оптимальном уровне. Освоение скважины проводят для подготовки ее к сдаче в эксплуатацию или к консервации на некоторый период. На этапе освоения для повышения пока­зателей работы пласта и обеспечения промышленного притока применяют (порознь или в комбинации) различные методы воздействия на пласт: физические, механические, химические.

Вызов притока пластового флюида в скважину достигается снижением гидростатического давления столба жидкости в скважине и созданием депрессии, при которой противодавле­ние в скважине становится ниже пластового давления. При­ток пластового флюида в скважину происходит под воздейст­вием энергии пласта.

Вызов притока из продуктивных пластов с высоким плас­товым давлением легко достигается в результате замещения бурового раствора в скважине жидкостью с меньшей плотно­стью, чаще всего водой или нефтью. Для замещения бурового раствора в скважине с оборудованным фонтанной арматурой устьем спускают колонну насосно-компрессорных труб; нижний ее конец должен располагаться у кровли продуктив­ного пласта. Замещающая жидкость (вода, нефть) подается буровым насосом в межтрубное пространство, а буровой раствор вытесняется по колонне насосно-компрессорных труб.

Как только депрессия на пласт вызовет его проявление, начнется приток в скважину с быстро нарастающей интен­сивностью. В этот начальный момент необходимо принять меры по ограничению притока, чтобы стремительное движе­ние пластовой жидкости в коллекторе низкой механической прочности не вызвало его разрушения и выноса значительно­го количества твердых частиц в ствол скважины. Накопление твердых частиц в скважине может привести к образованию пробок и прихвату насосно-компрессорных труб.

Весьма распространен вызов притока с помощью ком­прессора. В этом случае плотность бурового раствора снижа­ют закачкой в него воздуха или газа. Иногда вначале в сква­жину подают аэрированную воду и затем переходят к закач­ке воздуха или газа.

В поисковых скважинах приток пластового флюида чаще вызывают снижением уровня бурового раствора в скважине. Откачивать буровой раствор из скважины можно эрлифтом, погружным насосом, с помощью желонки на канате (тарта­ние) или сваба (своеобразного поршня), спускаемого в ко­лонну насосно-комирессорных труб на канате (свабирова-ние). Продолжительность откачки до возбуждения притока из пласта зависит от состояния пласта, его свойств и в неко­торых случаях может затягиваться на длительный срок.

Скважина, давшая стабильный промышленный приток, подлежит передаче в эксплуатацию. В условиях поисково-раз­ведочного бурения, когда еще отсутствует система хранения и транспорта нефти и газа, скважины с промышленным при­током консервируют заливкой глинистым раствором повы­шенной вязкости до ввода в эксплуатацию после обустройст­ва нефтегазодобывающего предприятия.

Вскрытие продуктивных пластов

При проведении вскрытия должны быть созданы благопри­ятные условия для притока нефти и газа в скважину. Качествен­ное их выполнение обеспечивает освоение скважины в кратчай­ший период, высокий текущий дебит, большую накопленную (суммарную) добычу углеводородов. Чем больше текущие дебиты скважин, тем меньше продолжительность разработки месторождения, а также меньше необходимое число скважин для достижения заданного срока разработки.

Для получения наибольшей нефтеотдачи необходимо обес­печить приток из всех пластов и пропластков эксплуатационного объекта, на который пробурена скважина. При создании бла­гоприятных условий притока уменьшаются энергетические за­траты на подъем единицы продукции по стволу скважины на поверхность и транспортирование ее до пунктов сбора, кроме того улучшаются условия работы эксплуатационного оборудо­вания, например насосов.