1.1. Приток газа к скважине по закону Дарси
Формула дебита совершенной скважины для несжимаемой жидкости:
Заменим давление p на функцию Лейбензона P, а объемный расход Q на массовый расход Qm:
В последней формуле распишем функцию Лейбензона, тогда массовый дебит газовой скважины будет рассчитываться по формуле:
а приведенный к атмосферным условиям объемный расход:
Расчет распределения давления вокруг газовой скважины производится в той же последовательности:
Скорости фильтрации в любой точки вокруг скважины находятся из уравнения неразрывности:
Распределение давления и скорости фильтрации вокруг газовой скважины (рис.1(а,б)). У газовой скважины падение давления вблизи скважины больше, чем у нефтяной, поэтому при прочих равных условиях и скорости фильтрации у газовой скважины уменьшается быстрее, чем у нефтяной скважины.
Рис.1. Распределение давления a) и отношение скорости фильтрации в пласте к скорости фильтрации на скважине б) для газовой скважины
1.2. Исследование газовых и газоконденсатных скважин
Исследование скважин - это комплекс работ по изучению геолого-промысловой характеристики продуктивного пласта и разреза скважины, свойств газов н жидкостей, насыщающих пласты, а также процессов, происходящих в пласте, на забое и в стволе скважины при добыче газа.
Схема
движения газа в пласте и скважине (рис.
2 ). На устье скважины открывают задвижки,
и поток газа направляют по отводу
(шлейфу) в промысловые сооружения.
Давление на устье
снижается и в скважине создается перепад
между забойным и устьевым давлениями
(
).
Под действием этого перепада в стволе
скважины движется вертикальный поток
газа. Давление на забое становится ниже,
чем в пласте. Создается перепад между
пластовым и забойным давлениями
- депрессия на пласт. Под действием
депрессии газ из пласта поступает на
забой скважины. В пласте происходит
фильтрация газа и истощение области
дренирования (дренажа) скважины, т. е.
области, на которую распространяется
падение давления вокруг скважины.
Температура в пласте за счет притока
теплоты из недр Земли остается практически
постоянной за исключением некоторого
снижения в призабойной зоне скважины.
Кривую распределения давления в пласте
вокруг действующей скважины называют
воронкой депрессии (ВД), а радиус, на
котором давление в пласте остается
постоянным, называют радиусом контура
питания скважины
.
Затраты энергии на преодоление
фильтрационного сопротивления пласта
приводят к потерям давления на пути от
до забоя скважины.
В стволе скважины на пути от забоя до устья в результате затрат энергии на движение снижаются давление и температура. Объемные скорости потока газа в пласте и в стволе скважины по пути движения увеличиваются вследствие расширения газа при снижении давления.
Количество газа, которое поступает на устье скважины, приведенное к нормальным условиям (давлению 760 мм рт. ст. и температуре +20°С) дебитом скважины Q. Дебит скважины зависит от депрессии на пласт, геолого-промысловой характеристики пласта, свойств газа и конструкции скважины.
Из газа в пласте и скважине в результате изменений давления и температур может выделяться жидкая фаза (вода и конденсат).
На забой возможен вынос потоком газа твердых частиц (разрушение пласта) и жидкости.
Цель исследований скважин состоит в определении данных, необходимых для назначения технологического режима их эксплуатации, а также для проектирования и контроля за разработкой и эксплуатацией газовых и газоконденсатных месторождений.
Рис.2. Схема движения газа в системе "пласт - скважина".
Поток: I - плоскорадиальный; II - двумерный; III - трёхмерный;
ВД – воронка депрессии; – радиус контура питания; L – глубина скважины.
Распределение давления:
В случае потока газа давление вблизи стенок скважины изменяется более резко, чем при фильтрации несжимаемой жидкости (рис.3). Пьезометрическая кривая для газа имеет, следовательно, более пологий характер (вдали от скважины) на большем своём протяжении, чем кривая несжимаемой жидкости, однако у неё более резкий изгиб у стенки скважины, чем у кривой несжимаемой жидкости.
Рис.3. Распределение давления при фильтрации идеального газа (кривая 1) и несжимаемой жидкости (кривая 2)