книги из ГПНТБ / Поддержание пластового давления на нефтяных месторождениях

отрицательные результаты загрязнения. Это, несомненно, приведет к необходимости повышения давления нагнетания (для компенсации снижения поглощения) и периодического дренирования скважин для очистки призабойных зон, что не всегда можно успешно осуществить.

Однако известно, что в скважинах с громадной фильтрационной поверхностью, обусловленной развитой системой трещин в приза­ бойной зоне пласта, в первые часы после начала закачки воды также наблюдается быстрое снижение поглощения за счет загрязнения (закупорки) пор пласта на его открытой в стволе скважины поверх­ ности. В последующем поглотительная способность таких скважин удерживается приблизительно на одном уровне, лишь с небольшой тенденцией к снижению.

Исследователи располагают фактическими данными о характере корки, образующейся на входной поверхности пласта в процессе нагнетания воды. Так, еще в 1953 г. на одной из нагнетательных скважин Зольненского месторождения [132] с целью проверки состояния стенок забоя боковым грунтоносом была отобрана проба грунта (пласта). Извлеченная проба показала, что стенки скважины покрыты красновато-коричневой коркой толщиной 3—5 мм, состоя­ щей в основном из гидроокиси железа. Детальным анализом было установлено, что продукты коррозии не только создали пленку на поверхности забоя, но и частично проникли на глубину до 100 мм в поры пласта. Этим и объясняется часто наблюдаемое резкое сни­ жение приемистости скважин в течение первых нескольких часов или суток нагнетания воды.

Из изложенного следует, что если бы пласты были сложены породами, поровые каналы которых имеют меньшие размеры, чем размеры взвешенных частиц закачиваемой воды, то осуществление в промышленном объеме методов заводнения было бы невозможно. Однако в естественных пористых породах структура поровых ка­ налов неоднородна. Хотя средний размер пор обычно не превышает 6—15 мк, имеются отдельные каналы более крупного размера, не засоряющиеся взвесью. Имеются также микротрещины в плоскости

что задача по освоению нагнетательных скважин должна решаться путем увеличения поверхности фильтрации, увеличения трещиноватости и создания дренажных каналов в призабойной зоне.

Частичное увеличение поверхности фильтрации достигается дренированием, которое обеспечивает очистку стенок скважины от загрязняющих материалов, а в песчаных пластах вследствие выноса песка при медленном и постепенном разрушении структуры пласта создаются дренажные каналы.

Повышенные давления нагнетания следует считать самым эффек­ тивным методом увеличения трещиноватости пласта в призабойной зоне и поверхности фильтрации, а следовательно, и повышения

150

поглотительной способности скважин. Эффективность повышенных давлений зависит от образования новых и расширения старых трещин в призабойной зоне, а также и от продавливания загрязняю­ щей корки пласта и дальнейшего ее рассеивания нагнетаемой воды.

Следовательно, если скважина характеризуется устойчивой погло­ тительной способностью и в нее длительное время закачивают при­ мерно одно и то же количество воды в единицу времени, то, очевидно, что вода поступает в пласт с весьма медленным снижением ско­ рости фильтрации. Это объясняется малыми удельными нагрузками по воде и загрязнениям на единицу фильтрующей поверхности. С учетом экспериментальных данных по закупорке пор пласта взвешенными частицами фактические фильтрующие поверхности должны быть в десятки и сотни раз больше, чем они получаются при расчетах по размерам открытого забоя или по тем площадям фильтрации, которые добавляются при перфорации. Отсюда сле­ дует вывод, что вода поступает в пласт не только и не столько через поровые каналы вскрытой поверхности скважины, а главным обра­ зом через раскрывающиеся трещины.

Опыт показывает, что расслоение заводняемых в Татарии и Башкирии пластов происходит при давлениях, значительно меньших, чем давление горных пород, расположенных над продуктивным пластом [2].

Процесс поглощения загрязненной воды на забое нагнетатель­ ных скважин пористым трещиноватым пластом нам представляется в следующем виде. При закачке первых порций загрязненной воды основная масса загрязняющих примесей задерживается в поровых каналах и на стенках трещин в непосредственной близости от ствола скважины.

В дальнейшем после засорения этой части пласта основная масса воды будет проходить в засоренную зону по трещинам с большей скоростью, оказывая скалывающее воздействие на скопления частиц, механических примесей, ранее осевших на фильтрующих поверх­ ностях стенок трещин. Эти скопления засоряющих частиц будут периодически срываться с фильтрующей поверхности, раздробляться и уноситься по трещинам дальше от забоя скважины, загрязняя более удаленные участки пласта [54].

Этими явлениями может быть объяснен тот факт, что, например, на нефтяных месторождениях Урало-Поволжья имеются сотни нагнетательных скважин, в которые закачивается вода с содержа­ нием железа 0,5 мг/л и взвешенных частиц до 10 мг/л и более, и тем не менее эти скважины работают уже много лет без ощутимого сни­ жения поглотительной способности. Количество закачанного в них загрязняющего материала достигает по ряду скважин 10—20 т.

Поэтому требования к снижению содержания взвешенных ве­ ществ в закачиваемой воде путем ее очистки не должны быть чрез­ мерными во избежание необоснованного удорожания стоимости

151

•обработки воды. Основой для нормирования содержания в воде взвешенных веществ является опыт эксплуатации нагнетательных скважин и специально проведенные пробные закачки для изучения влияния качества нагнетаемой воды и давления нагнетания на приемистость скважин.

Качество закачиваемой воды должно определяться опытным путем отдельно для каждого месторождения или группы месторож­ дений, на которых эксплуатируются аналогичные по коллекторским свойствам пласты. Например, опыт эксплуатации систем завод­ нения на Шкаповском месторождении показал, что наличие в воде механических примесей в количестве 10—15 мг/л незначительно влияет на приемистость негнетательных скважин. На основе много­ летнего опыта эксплуатации систем заводнения на нефтяных место­

Методика расчета поглотительной способности пластов

Осуществление процессов заводнения сопровождается значи­ тельным изменецием физико-химической и гидродинамической харак­ теристики пласта, что, естественно, не может не сказаться на погло­ тительной способности скважин. На проницаемость пластов при заводнении могут влиять многие факторы. Одни из них вызывают снижение проницаемости, другие, наоборот, способствуют повыше­ нию поглотительной способности пластов.

между горным давлением и давлением жидкости в пласте, изме­ няется проницаемость гранулярных и трещиноватых пород. Про­

Общая проницаемость пласта, как известно, складывается из проницаемости пористой среды (гранулярная проницаемость) и проницаемости трещин

дать дифференцированно четкую количественную оценку степени увеличения поровой и трещинной проницаемости при повышении давления нагнетания. Имеющиеся данные позволяют лишь сделать в первом приближении оценку результирующей поглотительной •способности пласта.

Основным параметром пласта, существенно зависящим от дав­ ления, является проницаемость [25, 63], изменение же вязкости

152

мость коэффициента приемистости (проницаемости) от величины

где К — коэффициент приемистости; а — безразмерный коэффици­ ент, характеризующий зависимость проницаемости породы от дав­ ления.

153

154

re

В табл. 36 приведены фактические значения удельного (в рас­ чете на 1 м мощности пласта) коэффициента приемистости К. Теоре­ тическое значение этого коэффициента определим для тех же усло­ вий, из выражения

А = - 2nkQh

|J. In

г с . Пр

155

156

в табл. 37. На рис. 64 показана зависимость коэффициента загряз­ нения от начальной проницаемости пласта. Очевидно, увеличение \ для менее проницаемых пород обусловлено тем, что последние

Из табл. 38 видно, что по выведенной формуле (49) приемистость скважин определяется с достаточной для инженерных расчетов точностью. Возможная ошибка на превышает 15%.

Установленные в настоящей работе зависимости могут быть использованы при проектировании законтурного заводнения на нефтяных и газоконденсатных месторождениях, проведении гид­ равлического разрыва пласта, гидропескоструйной перфорации, кислотных и других обработках, сопровождающихся закачкой жидкости в пласт.

2.ИССЛЕДОВАНИЕ НАГНЕТАТЕЛЬНЫХ СКВАЖИН ПО КРИВЫМ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ

Согласно законам движения упругой жидкости в упругой по­ ристой среде при изменении режима работы нагнетательных сква­ жин давление по пласту распределяется не мгновенно, а с опреде­ ленной скоростью, зависящей от его проницаемости. По скорости восстановления забойного давления после мгновенного изменения режима закачки определяют фильтрационные свойства пласта.

157

Методы исследования нагнетательных скважин по кривым вос­ становления давления широко применяются на практике для реше­ ния самых разнообразных задач. Основные из них следующие:

а) определение гидропроводности, проницаемости и пьезопроводности призабойной и удаленной зон пласта;

б) контроль за состоянием призабойной зоны скважины; в) определение эффективности различных мероприятий (дренаж,

гидравлический разрыв пласта и т. д.), проводимых с целью повы­ шения, восстановления и поддержания поглотительной способности

торого упрощения точного решения основного дифференциального уравнения упругого режима для точечного источника-стока в бес­ конечном пласте и мгновенного закрытия скважины, продолжитель­ ное время работавшей с постоянным дебитом, была получена прямо­ линейная зависимость между изменением давления Ар и логарифмом времени

158

Кривые восстановления давления можно снимать в скважинах всех категорий независимо от способа их эксплуатации и назна­ чения. Различие в основном заключается лишь в технике записи ѵ кривых и способах их обработки. Если эксплуатационная или нагне­ тательная скважина в процессе исследования остается заполненной жидкостью, то кривые восстановления давления можно снимать не только на забое, но и на устье, что часто оказывается более удоб­ ным.

Большинство нагнетательных скважин даже после продолжитель­ ной их остановки характеризуется избыточным давлением на устье, так как пластовое давление обычно выше гидростатического. Поэтому кривые восстановления давления после прекращения закачки или изменения ее режима на нагнетательных скважинах в большинстве случаев снимают по показаниям устьевых образцовых или само­ пишущих дифференциальных манометров.

Если скважина оборудована промывочными трубами, а пластовое давление выше гидростатического, то необходимость в применении глубинных манометров полностью исключается.

Заранее прекратив закачку воды по промывочным трубам, можно использовать их в качестве пьезометрического канала, с помощью которого замеряют истинное (без гидравлических потерь) забойное давление в процессе исследования. В любой момент времени

Рзаб — Рп. т H JQ »

где рзаб — давление на забое нагнетательной скважины; рп т — давление на устье в промывочных трубах; H — глубина залегания заводняемого пласта в м; у — удельный вес воды.

В тех немногих случаях, когда пластовое давление ниже гидро­ статического и потому с помощью манометра, установленного на устье, нельзя снять конечный участок кривой восстановления давле­ ния, исследование проводят с помощью глубинного геликсного или поршневого манометра, спускаемого в скважину перед прекраще­ нием закачки на глубину, заведомо превышающую возможный статический уровень воды.

Глубинные измерения следует проводить и тогда, когда сква­ жина поглощает более 1000 м3 /сут воды и эксплуатируется без промывочных труб, так как только при регистрации давления на забое в этом случае будут исключены гидравлические потери в обсад­ ной колонне, и записанная кривая восстановления давления будет правильно характеризовать призабойную зону пласта. Если в рас­ сматриваемом случае пренебречь гидравлическими потерями и записать кривую восстановления давления по устьевому манометру (пластовое давление выше гидростатического), то кривая, будучи построена в координатах Ар—lg t, окажется смещенной относительно своего истинного положения вдоль оси Ар на величину гидравли­ ческих потерь.

159