1464

ста, коэффициент совершенства оказывается во всех трех случаях рав­ ным 0,525, т. е. дебит несовершенной скважины составляет 52,5% от дебита такой же гидродинамически совершенной скважины.

По средним результатам подсчетов по графикам рис. 123 и 124 были построены графики рис. 125, на которых представлена весьма интересная для решения практических вопросов зависимость коэффи­ циента совершенства скважины S от общего числа круглых отверстий в трубе на 1 пог. фут ее длины (на 1 фут мощности пласта) [121]. Шкала над осью абсцисс пересчитана для числа отверстий на 1 пог. м длины трубы. Две верхние кривые (сплошная и пунктирная) соответствуют

Число отверстий

Рис. 125. График, иллюстрирующий зависимость коэффициента совершен­ ства скважины 6 от числа круглых отверстий в обсадной трубе (или фильтре) из-1 пог. м ее длины. Для двух верхних кривых го = 0,63 см\ для двух ниж­ них го = 0,32 см; для сплошных линий Rc = 7,6 см\ для пунктирных Rc =

= 15, 2 см.

Сплошные линии построены для радиуса трубы Rc = 3" = 7,6 см\ пунктирные — для i?c = 6" 15,2 см.

На основании графиков рис. 135 можно утверждать, что темп ро­ ста коэффициента совершенства скважины постепенно убывает с уве­ личением общего числа отверстий на единицу мощности пласта.

Маскет не указал другого любопытного и несколько странного вы- В0Аа, который вытекает из графиков рис. 125.

Именно, при го = -1j"- = 0,63 см и при 5 отверстиях на 1 м мощности пласта коэффициент совершенства 5 = 0,33; та же величина коэффи­

циента 5 получается при го i - = 0,32 см и при 10 отверстиях на 1 м

8

мощности пласта, если в обоих случаях радиус трубы Rc = 3" = 7,6 см. Этот результат кажется странным по сравнению с тем, который

был отмечен на основании табл. 27.

Именно, в примерах, отображенных в табл. 27, при сохранении суммарной площади всех отверстий продуктивность скважины (харак­ теризуемая ее коэффициентом совершенства) сохранялась постоянной, хотя числа вертикальных рядов отверстий и числа отверстий в рядах на единицу мощности пласта изменялись обратно пропорционально друг другу.

Следует отметить, что оригинальный теоретический анализ и ис­ следования электролитической модели фильтров привели В. И. Щурова к тому же выводу: для сохранения коэффициента <5при увеличении ра­ диуса всех отверстий в 2-3 раза следует во столько же раз уменьшить общее число отверстий в трубе на 1 м мощности пласта.

Таким образом, можно утверждать, что сохранение суммарной площади отверстий гарантирует сохранение продуктивности скважины (постоянство 5) лишь в том случае, когда при изменении числа верти­ кальных рядов отверстий сохраняется неизменным радиус отверстий, а следовательно, их число на 1 м мощности пласта.

Рассмотрим также тот случай, когда скважина оборудована филь­ тром с длинными тонкими вертикальными щелями такого типа, как схематично изображено на рис. 122.

= 660 фут. = 20 м, число вертикальных щелей N — 4, получено [121] следующее значение коэффициента совершенства скважины: S = 0, 88.

Для трубы с круглыми отверстиями 2го = 1" = 0,63 см и при

сохранении тех же значений N, d, Rc, RK из графиков рис. 124 нахо­ дим: (5 = 0,59.

На основании этого и подобного им примеров можно сделать сле­ дующие важные выводы: установка на забое щелевых фильтров пред­ ставленного на рис. 122 типа при обычно принятых на практике зна­ чениях длины и ширины щелей мало отражается на продуктивности скважины по сравнению с открытым забоем (при отсутствии филь­ тра). Наоборот, если пласт вскрыт с помощью сравнительно небольшо­ го количества отверстий в обсадной колонне и в затрубном цементном кольце (при методе «сплошной заливки»), продуктивность скважины значительно снижается по сравнению с открытым забоем. Таким об­ разом, в отношении влияния на производительность скважин щелевые

Для наиболее распространенных на практике щелевых фильтров величину сJ можно считать порядка 0,01 ~ 0, 02.

Подсчеты, выполненные по формуле (38, XIV), показывают, что в наиболее интересном диапазоне изменений значений входящих в нее

величин (N = 4 ~ 8, ^ = 104 ~ 105, и = 0,01 ~ 0,025) име-

Кс

ем: 6 = 0,82 ~ 0,93. Следовательно, подтверждается ранее сделанный вывод: установка щелевых фильтров мало снижает продуктивность скважин. Поэтому при подборе размеров щелей фильтра нельзя огра­ ничиваться только учетом их влияния на коэффициент совершенства скважины. Наоборот, размеры щелей фильтра должны, прежде всего, определяться в зависимости от механического состава песка.

Этими исследованиями решение вопроса об особенностях притока жидкости к скважинам, гидродинамически несовершенным по харак­ теру вскрытия пласта, отнюдь нельзя считать законченными.

Во-первых, нужно отметить некоторые противоречия в исходных положениях исследований [46] и [126].

Во-вторых, исследованиями, которые проводятся М.Н.Тиховым в ГрозНИИ [168], было установлено, что существенное влияние на уменьшение значения коэффициента совершенства скважины оказы­ вает нарушение линейного закона фильтрации, которое в ряде прак­ тически интересных случаев наблюдается вблизи отверстий специаль­ ного фильтра, хвостовика или обсадной колонны. М.Н.Тихов ука­ зал ряд неточностей в математической постановке задачи Маскетом. Кроме того, коэффициенты совершенства скважины, подсчитанные В.И.Щуровым, оказываются значительно меньше соответствующих коэффициентов, подсчитанных при тех же данных по формулам Маскета.

Как видно из описанного состояния этого, весьма важного для практики г.опроса, нужны еще дополнительные теоретические и ла­ бораторные исследования и тщательно ррганизованные испытания на промыслах1 чтобы уточнить решение и полнее охватить отдельные

4Трудность исследований на промыслах состоитв том, что продуктивность сква­

жин зависит от многих факторов —неоднородной проницаемости пласта, неодно­ родной его насыщенности, трудно учитываемых особенностей прострела обсадной колонны и т.д. Тем не менее систематические и специально подготовленные про-

чаем совершенной скважины) ее дебита при сохранении перепада дав­ ления, как и на увеличение перепада давления (депрессии) при сохра­ нении дебита.

При движении в пласте газа и газированной жидкости влияние несовершенства скважины на перепад давления было бы более силь­

ным, чем на дебит, т. е. о было бы меньше 6.

Введение коэффициента увеличения понижения давления в сква­ жине должно особенно содействовать искоренению неправильных представлений. В защиту мнения о малом влиянии несовершенства скважины на ее дебит часто выдвигался такой довод: «При вскрытии пласта весьма малым (иногда всего двумя-тремя) количеством простре­ ленных отверстий в обсадной колонне удается получать большие де­ биты скважин — такие же, как в соседней скважинах при простреле большого количества дыр; поэтому количество дыр не влияет на про­ изводительность скважин».

Не касаясь соображений, связанных с неоднородностью пласта, на основании всех выводов данного параграфа легко опровергнуть этот довод тем, что производительность скважины определяется не только абсолютной величиной дебита скважины, но и соответствующим пере­ падом давления. Сравнительно большой дебит гидродинамически несо­ вершенной скважины при малом числе отверстий в обсадной колонне может быть получен лишь созданием сравнительно большого пониже­ ния давления в скважине, чего желательно избежать.

Влияние степени и характера несовершенства скважины на вели­ чину понижения давления в ней недооценивали до последнего времени, так же как и влияние радиуса скважины (см. Щелкачев [215]).

Г л а в а X V

Некоторые вопросы, связанные с исследованием скважин на приток

§ 1*. Вводные замечания

Если известны дебит и динамическое забойное давление, соответствую­ щие какому-либо одному режиму работы скважины, то на основании только этих данных нельзя сделать никаких выводов по поводу ее производительно­ сти. Необходимо еще знать либо статическое забойное давление, замеренное во время остановки скважины, либо знать дебиты и динамические забойные давления, соответствующие другим режимам работы скважины. Отсюда сле­ дует, что для исследования производительности сквщины необходимо один раз или лучше несколько раз изменить режим ее работы. Всякая смена режи­ ма работы скважины вызывает неустановившиеся процессы перераспределе­ ния пластового давления. Длительность и многие характерные особенности этих процессов зависят от упругости пластовых жидкостей и самого пласта.

Поэтому при критическом анализе различных методов исследования скважин и при разработке самой методики их исследования необходимо счи­ таться с факторами упругости пласта и насыщающих его жидкостей и газов. Чтобы понять ранее существовавшие методы исследования скважин, выяс­ нить их ошибочность и выделить те особенности поведения скважин, кото­ рые зависят от упругости жидкостей и пласта, в первых параграфах данной главы будут рассмотрены некоторые вопросы в предположении, что пласт, и насыщающие его жидкости (вода и нефть) абсолютно несжимаемы. Затем будут указаны существенные проявления упругости нефти, газа, воды и са­ мого пласта, влияющие на поведение скважин в процессе их исследования.

Кроме того, в этой главе будут выяснены все важнейшие факторы, вли­ яющие на природу функциональной зависимости дебита скважины от пере­ пада давления в ней.

На основании анализа факторов, определяющих форму индикаторных кривых, будут сделаны выводы по поводу некоторых свойств коэффициентов продуктивности скважин, способов аналитической обработки индикаторных кривых и возможности их экстраполяции.

§2*. Законы изменения забойного давления

вскважине после ее остановки

При анализе всех вопросов, рассматриваемых в данном параграфе, усло­ вимся считать жидкость и пласт абсолютно несжимаемыми.

При мгновенной остановке чисто водяной (без газа) фонтанной сква­ жины давление на ее устье, на забое и во всем пласте должно мгновенно перераспределиться и всюду должно мгновенно установиться соответствую­ щее статическое давление. Такую же картину пришлось бы наблюдать, если бы пласт и скважины были заполнены несжимаемой газированной жидко­ стью, причем противодавление на устье было бы столь большим (при малом диаметре штуцера), что не только во всем пласте, но и во всей скважине газ бы не выделялся из раствора.

В условиях только что упомянутых двух случаев при внезапном закры­ тии устья скважины мгновенно прекращался бы приток жидкости к ее забою во всем пласте.

В действительности мгновенное восста­ новление статического давления в скважине £ А после ее резкой остановки никогда не наблю­ далось. Нефтяники, если и упоминали об этом, то объясняли факт постепенного вос­ становления давления только тем, что при фонтанировании скважины обычно в верх­ ней части колонны фонтанных труб и в за­ трубном пространстве, а иногда и в самом пласте, имелся выделившийся из раствора газ в окклюдированном или в свободном со­ стоянии. Так как на самом деле давление восстанавливается постепенно и тогда, ко­ гда влияние газа совершенно не сказыва­ ется (в чисто водяных фонтанных скважи­ нах), то приведенное объяснение недоста­ точно. Поскольку причины этого явления связаны с сжимаемостью не только газа, но и самих жидкостей и пласта, постольку мы не будем его анализировать в данном параграфе. Упомянем попутно, что иногда в течение некоторого периода времени после остановки фонтанных скважин наблюдает­ ся понижение давления на устье скважи­ ны (при продолжающемся повышении дав­ ления на забое). Это наблюдается при высо­

кой температуре продуктивного пласта и объясняется остыванием, а потому и увеличением удельного веса жидкости в самой скважине после ее останов-