книги из ГПНТБ / Мищевич, В. И. Гидродинамические исследования поглощающих пластов и методы их изоляции

При установившемся режиме течения жидкости при использовании метода пробных нагнетаний условием подготовлен­ ности скважины является равенство плотностей жидкости, нагне­ таемой в скважину, и жидкости, находящейся в стволе скважины.

При установившемся режиме течения жидкости при исследо­ вании методом пробных откачек должно соблюдаться условиеравенства плотностей жидкости, поступающей из поглощающего горизонта, и жидкости, находящейся в стволе скважины. Перепа­

давления на поглощающие горизонты при гидродинамических ис­ следованиях скважин.

Выбор метода исследования поглощающих горизонтов влияет на исходные данные по определению основных параметров, когда исследования проводят при неустановившихся режимах течения, а данные обрабатывают с использованием законов для установив­ шихся режимов (см. гл. IV).

Следовательно, от метода исследования зависит достоверность данных о поглощающем пласте, т. е. должны быть определены граничные условия использования того или иного метода. Для метода исследования при установившихся режимах течения жид­ кости граничными условиями являются соблюдаемые условия равенства плотностей жидкостей в стволе скважины, поглощаю­ щем горизонте и закачиваемой в скважину.

Для методов исследования при неустановившемся режиме течения жидкости граничными условиями, кроме соблюдения условия равенства плотностей жидкостей в стволе скважины, по­ глощающем горизонте и доливаемой в скважину, является и соблюдение условия необходимой длительности восстановления давления, от которого зависит величина ошибки. Граничные усло­ вия для восстановления давления могут быть взяты из табл. 4 и рис. 21, которые могут уточняться.

Рядом исследователей отмечалось, что на результаты иссле­ дований при неустановившемся режиме течения жидкости могут значительно влиять силы инерции, возникающие при движении столба жидкости в стволе скважины в процессе восстановления уровня до статического после долива или снижения уровня.

Расчетами на базе фактических скоростей движения столба жидкости в скважинах при исследовании поглощающих горизон­ тов было подтверждено влияние инерционных сил, но отклонения в данных, даже при максимальных скоростях течения, не превы­ шали долей процента, т. е. для практических целей погрешностью, возникающей от влияния сил инерции, можно пренебречь. Для подтверждения этого были проведены исследования на стендовой установке (см. рис.21).

60

Эксперименты проводили со штуцерами диаметром 10, 20, 30, 40, 50, 60 мм, длина штуцеров 120 мм. Напоры жидкости созда­

В табл. 9 приведены результаты исследований, на основании которых построены графики зависимости Q=f(A.p) для штуцера диаметром 10 мм (рис. 28).

Расчеты, основанные на данных эксперимента, показали, что течение жидкости происходило при больших значениях числа

61

Рейнольдса (Re = 4-105), т. е. при турбулентном режиме с высо­

кими скоростями.

Индикаторные линии, полученные при неустановившемся ре­ жиме фильтрации жидкости и при различных первоначально соз­ данных перепадах давления, для одних и тех же размеров кана­

нии начала координат для первого и второго поглощающих го­ ризонтов и их нахождении по суммарной индикаторной кривой необходимо контролировать статические уровни в процессе вскры­ тия первого и затем поглощающих горизонтов. Для большей до­ стоверности данных, соблюдая перечисленные выше условия, не­ обходимо, как правило, при гидродинамических исследованиях использовать глубинные и поверхностные манометры и расходо­ меры с дистанционной непрерывной записью показаний.

62

§ 10. РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОМЫСЛОВЫХ ИССЛЕДОВАНИИ ПОГЛОЩАЮЩИХ ГОРИЗОНТОВ

Наиболее широко гидродинамические исследования поглоща­

жания жидкости, находя­ щейся в поглощающих го­ ризонтах, является Ромашкинское.

3) по наиболее изучен­ ным поглощающим горизонтам — артинскому, намюрскому — с из­

вестными пластовыми давлениями и границами залегания. Данные гидродинамических исследований по 19 скважинам

(35 горизонтам) Ромашкинского нефтяного месторождения пред­ ставлены в приложении 2.

На рис. 29 приведены данные по скв. 5020, 4100, 3470 и 3975, индикаторные линии которых наиболее типичны.

На основании промысловых данных можно сделать следующие основные выводы по виду индикаторных кривых, получаемых при обработке данных исследования. Индикаторные линии имеют вид прямых, выпуклых, вогнутых к оси расходов или S-образных,

63

б. ТатНИИ показали, что форма индикаторныхлиний получается одинаковой.

Если # ст< 30 м, поглощающие пласты можно исследовать любыми методами. Форма индикаторных линий, полученных после обработки результатов исследования, приведена на рис. 30,6 и д.

64

При наличии водопроявлений исследования можно проводить методом кратковременных установившихся отборов или методом прослеживания за подъемом уровня в бурильной колонне после снижения уровня в скважине (рис. 30, б и д). При этом устье

скважины должно быть оборудовано с помощью устьевого пакера или превентора.

Во всех случаях результаты будут достоверными, если иссле­ дуется только один поглощающий пласт, действия других погло­

вочного раствора в скважине и жидкости, закачиваемой в сква­ жину для исследования, или равенства плотностей пластовой и находящейся в скважине жидкостей.

5 В, И. Мищевич

Глава VII

Обобщенный закон фильтрации жидкости в проницаемых средах. Определение основных параметров поглощающих горизонтов по данным гидродинамических исследований

§ 11. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ О ФИЛЬТРАЦИИ ЖИДКОСТИ в ПОГЛОЩАЮЩИЕ ПЛАСТЫ, ПРЕДСТАВЛЕННЫЕ КАВЕРНОЗНЫМИ, ТРЕЩИНОВАТЫМИ И ПОРИСТЫМИ ПОРОДАМИ

При объяснении форм индикаторных линий, полученных при ис­ следовании пористых, трещиноватых и кавернозных пластов, мно­ гие исследователи принимали во внимание действие только одного какого-либо закона фильтрации —Дарси [4, 20], одночленного квадратичного или двучленного квадратичного закона [16, 27, 28, 43] с учетом упругого режима. При движении неньютоновских жидкостей принимается закон, в котором учитывается начальный градиент давления [31].

При расхождении фактических данных с данными, принятыми для анализа по законам фильтрации, замеры в определенной сте­ пени корректировали или при больших отклонениях считали де­ фектными. Вогнутые индикаторные линии объяснялись влиянием различных механических взвесей, находящихся в закачиваемой жидкости [23], изменением проницаемости в зависимости от ре­

скольких десятков метров), индикаторные линии расшифровы­ вали с достаточной степенью точности с применением прямолиней­ ного, в том числе с начальным градиентом давления, закона Дарси (в случае преобладания пористых коллекторов) или дву­ членного квадратичного закона Краснопольского — Шези (в слу­ чае преобладания трещиноватых коллекторов). При значительной мощности проницаемых пластов (от нескольких десятков до сотен метров) расшифровать индикаторные линии с помощью извест­ ных одночленных законов фильтрации не представлялось воз­ можным, так как проницаемые среды (поглощающие) в большей

66

степени представлены совокупностью сред — мелкопористой, пори­ стой и трещиновато-кавернозной.

Отнесение большинства замеров исследуемых проницаемых горизонтов к дефектным было бы прямым отрицанием невыяснен­ ных, но реально существующих в природе законов фильтрации жидкостей в проницаемые среды, представленных совокупностью мелкопористых, пористых и трещиновато-кавернозных пород.

Так как проницаемые пласты представлены трещиновато­ кавернозными, пористыми и мелкопористыми отложениями, наи­ более вероятно предположить, что фильтрация жидкости по ним происходит по различным законам одновременно: в трещиновато­

диентов давления в порах разного размера.

Рассмотрим отдельно влияние всех трех сред на общий рас­ ход жидкости, так как все они относятся к одной и той же' мощ­ ности проницаемого пласта.

К первой среде были отнесены трещиновато-кавернозные участки, течение жидкости через которые подчиняется закону

первой среды, характеризующий проницаемость первой среды, мощность пласта, радиус скважины, инерционные сопротивления, размер трещин и каверн и т. д., в м3/сут-ат0'5; р — плотность жид­ кости в г/см3; с — коэффициент, характеризующий инерционные сопротивления; h — мощность, принятая одинаковой для всех трех сред, в м; Rc — радиус скважины в м.

Расход жидкости для первой среды определяется исходя из закона Краснопольского—Шези:

где Kz — коэффициент продуктивности (приемистости) второй среды в м3/сут-ат; k2-—коэффициент проницаемости второй среды

вД; /?к — радиус контура питания в м.

Ктретьей среде отнесены самые мелкопористые участки, филь­ трация жидкости через которые происходит с преодолением на­ чальных градиентов давления. Для того, чтобы процесс фильтра­ ции происходил по единичным поровым каналам, необходим не­

который перепад давления, который зависит от напряжения сдвига то, дли­ ны канала /, и радиуса поровых кана­ лов г. Для капилляра, например, име­ ющего цилиндрическую форму, связь между этими величинами имеет вид:

. Г

фильтрации. Вначале при некотором градиенте давления жид­ кость начинает двигаться по самым крупным порам этой среды. По мере увеличения градиента давления в процесс фильтрации вовлекаются все более мелкие поры, и при градиенте давления (dp/dr)о фильтрация уже происходит по всем поровым каналам третьей среды. Коэффициент подвижности k3/p при этом изме­ няется от нуля при нулевом значении градиента давления до ■&оз/Цо при градиенте давления (dp/dr)0. Если в первом прибли­ жении принять зависимость коэффициента подвижности k3/\i от градиента давления dp/dr линейной, то имеем (рис. 31):

68

Проинтегрировав уравнение (24) в пределах от рк до рс и от RK до Rc, получим окончательную формулу расхода для третьей среды:

2р0 (VR^ - /ДГ)2

Здесь К з — коэффициент продуктивности (приемистости) треть­ ей среды, характеризующий мощность пласта, параметры жидко­ сти ро, со и т. д., в м3/сут (ат)2.

Из предположения, что движение жидкости происходит по всем средам одновременно, можно сделать вывод, что общий расход будет равен сумме расходов в каждой среде в отдельности:

из уравнений (18), (19) и (25), получим обобщенный закон фильт­ рации в тройных средах:

Вполне вероятно, что от преобладания влияния той или иной среды индикаторные линии могут быть выпуклыми к оси расходов (преобладает влияние первой среды), прямыми к оси расходов (преобладает влияние второй среды), вогнутыми к оси расходов (преобладает влияние третьей среды) и S-образными, когда влия­ ние всех сред соизмеримо.

Следовательно, предлагаемая модель тройной среды при одно­ временном действии трех законов фильтрации в пласте, представ­ ленном трещиновато-кавернозными, пористыми и мелкопористыми породами, наиболее полно описывает встречающиеся при исследо­ вании проницаемых сред формы индикаторных линий.

Индикаторные линии, получаемые при исследовании гидроди­ намическими методами скважин, отображают суммарный расход Qc в зависимости от перепада давления, поэтому необходимо вна­ чале найти метод определения составляющих Qi, Q2 , Q3 , т. е. ре­ шить обратную задачу.

По полученной в результате исследования индикаторной линии найдем количество жидкости, поступающей отдельно в трещино­ вато-кавернозные, пористые и мелкопористые среды.

Для определения коэффициентов К\, К2, Кз, характеризующих приемистость (продуктивность) каждой среды, на индикаторной линии принимают три точки и для них выписывают уравнения, аналогичные уравнению (28):

69