книги из ГПНТБ / Орлов В.С. Проектирование и анализ разработки нефтяных месторождений при режимах вытеснения нефти водой
.pdfП р и в е д ем последовательность гидродинамических расчетов по
оценке технологических |
показателей |
|
разработки |
дл я |
этих |
режи |
|||||||||||||||||||||
мов эксплуатации |
нефтяных |
з а л е ж е й . З а д а ч а |
ставится |
|
следующим |
||||||||||||||||||||||
образом . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
З а д а н ы |
свойства |
пласта |
и жидкостей . |
|
П л а с т имеет |
|
постоянную |
||||||||||||||||||||
мощность, |
непрерывен, |
но неоднороден по проницаемости. |
Извест |
||||||||||||||||||||||||
на схема |
размещения |
эксплуатационных |
с к в а ж и н . |
q>K(t) |
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
З а д а н |
дебит |
жидкости |
во |
времени |
по з а л е ж и |
и |
началь |
||||||||||||||||||||
ное пластовое давление . Д е б и т ы жидкости одной скважины |
в к а ж |
||||||||||||||||||||||||||
дом |
ряду одинаковы. |
Р е ж и м |
работы |
з а л е ж и упруго-водонапорный |
|||||||||||||||||||||||
с последующим |
переходом |
на |
вытеснение |
|
газированной |
нефти в |
|||||||||||||||||||||
результате упругости пород и жидкости |
|
в |
законтурной области . |
||||||||||||||||||||||||
Следует |
определить |
следующее. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
1. |
|
Зависимость |
пластового |
давления |
на контуре |
и в центре за |
|||||||||||||||||||||
л е ж и |
|
нефти во времени — Рн = Рк(1), |
|
Pu = |
|
Pu(t). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
2. |
|
Изменение |
забойных |
|
давлений |
в рядах скважин во времени: |
|||||||||||||||||||||
Pc l=Pc |
\{t)\ |
Pc 2 = |
Pf lit), |
•••> Pcn=Pc |
<>it)- |
|
|
|
QH |
= Qn(t) |
|
|
|
||||||||||||||
3. |
|
Зависимость |
дебита |
|
нефти |
во |
времени |
и |
срок |
||||||||||||||||||
разработки |
з а л е ж и . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Поставленная з а д а ч а решается |
в |
следующей |
|
последователь |
|||||||||||||||||||||||
ности. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1. |
|
Рассчитываются |
зависимости |
p K = p K ( f ) |
и |
|
рп—рцЦ). |
|
|
|
|||||||||||||||||
2. |
|
Теперь, имея |
|
зависимость / 0 к = р , ; ( г ) , |
дебиты |
жидкости |
рядов |
||||||||||||||||||||
скважин |
и |
используя |
метод |
смены |
стационарных |
|
состояний, |
по |
|||||||||||||||||||
ф о р м у л а м интерференции |
|
для «жесткого» |
водонапорного |
р е ж и м а |
|||||||||||||||||||||||
определяются зависимости |
|
забойных |
давлений |
во |
времени. |
|
|
||||||||||||||||||||
3. При заданном |
дебите жидкости |
рядов |
скважин |
во |
времени |
||||||||||||||||||||||
определяется доля нефти в потоке жидкости по одному из |
извест |
||||||||||||||||||||||||||
ных методов расчета процесса обводнения нефтяной |
з а л е ж и |
с уче |
|||||||||||||||||||||||||
том |
неоднородности |
пластов |
по |
|
проницаемости, |
например, |
по |
||||||||||||||||||||
Ю. П. Борисову [21]. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
4. |
|
Расчеты, указанны е |
|
в |
пунктах |
1 и 2, 3, проводятся |
|
п а р а л |
|||||||||||||||||||
лельно |
(одновременно), |
причем, |
чтобы |
установить |
зависимость |
||||||||||||||||||||||
Pc п= Pc ?!(0 предварительно |
для заданного |
времени |
t и |
соответст |
|||||||||||||||||||||||
вующей ему накопленной добычи жидкости |
Qmit), |
|
определяется |
||||||||||||||||||||||||
положение |
фронта |
|
вытеснения |
/ф |
или |
Яф— границы |
|
р а з д е л а |
|||||||||||||||||||
нефть — вода из уравнения |
материального |
баланса |
по |
жидкости . |
|||||||||||||||||||||||
ТакИМ |
Образом, |
ИМеЯ |
ЗаВИСИМОСТИ |
Рк= |
Рк(0 . |
Q>Kn = Q>K7i(0> |
Іф — |
||||||||||||||||||||
— 1ф(Е), путем решения |
уравнений |
интерференции |
находятся |
зави |
|||||||||||||||||||||||
симости |
Рс = Рс(іф), |
|
а следовательно, |
и pc |
= |
Pc(t). |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
5. |
|
Продолжительность |
первого |
и |
последующего |
этапов |
|
р а з р а |
|||||||||||||||||||
ботки |
определяется |
|
временем |
|
достижения |
заданного процента во |
|||||||||||||||||||||
ды (доли нефти в потоке жидкости) |
|
при |
отключении |
|
рядов |
||||||||||||||||||||||
скважин . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Поясним у к а з а н н у ю выше схему расчетов. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
А. Зависимость pK |
= pK(t) |
|
и |
р ц =/? ц (0 |
приближенно |
|
определя |
||||||||||||||||||||
ется, исходя из следующих |
|
соображений . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
188
З а д а н н а я |
добыча жидкости |
по з а л е ж и |
концентрируется |
в |
трех |
|
точках, |
одна |
из которых расположена в центре з а л е ж и , а две |
дру |
|||
гие на |
одинаковых расстояниях |
от центра |
а (см. рис. 39). |
Д е б и т |
жидкости в каждой точке равен Q) i ; /3. Используя принцип супер позиции источников-стоков, определяют изменение давления во
времени |
по формуле |
упругого |
р е ж и м а |
дл я |
точечного |
источника- |
||||||||||||||||
стока в |
точках, |
находящихся |
на |
расстоянии |
о/2 от центра |
|
з а л е ж и . |
|||||||||||||||
Д а в л е н и е |
в этих |
точках |
приближенно |
принимается |
равным давле |
|||||||||||||||||
нию на |
контуре |
нефтеносности |
|
з а л е ж и , |
которое |
вычисляется |
по |
|||||||||||||||
•следующей |
формуле: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Р = Ріи |
QmV-ъ |
2 В ( - т £ г ) + |
Е І ( - |
|
|
|
|
|
( V I I I . 11) |
||||||||||||
|
\2nkh |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
где pt< — давление в точке А |
(на |
контуре |
|
нефтеносности); |
|
р1іач— |
||||||||||||||||
н а ч а л ь н о е |
пластовое |
давление, |
кгс/см 2 ; |
QJ K |
— з а д а н н ы й |
|
|
постоян |
||||||||||||||
ный дебит жидкости |
з а л е ж и |
в |
пластовых |
условиях, |
см3 /сек; |
и.— |
||||||||||||||||
вязкость |
воды, |
спз; k — проницаемость, д; |
h — мощность, |
|
см; х — |
|||||||||||||||||
пьезопроводность, см 2 /сек; |
t — время, |
сек; |
а — расстояние |
м е ж д у |
||||||||||||||||||
точками - скважинами, в которых |
|
сосредоточен весь |
дебит |
|
жидкости |
|||||||||||||||||
з а л е ж и , |
см; |
— Е і ( — х ) — с и м в о л |
|
интегральной |
экспоненциальной |
|||||||||||||||||
функции. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Д а в л е н и е |
в центре з а л е ж и , |
в непосредственной |
близости от цен |
|||||||||||||||||||
тральной |
укрупненной |
с к в а ж и н ы |
на |
расстоянии |
от |
нее, |
равном |
|||||||||||||||
{п — 1) а |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
— , |
определяется из следующего |
соотношения: |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
Рц — Рн.т= |
|
|
|
|
( « - » > « * _ j |
+ |
|
E i |
|
1а* |
|
+ |
|
|||||||||
\2nkh\ |
L |
|
|
пЧѵЛ |
|
|
|
|
|
пЧ-At |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
+ |
E i [ - |
|
( я + 1 ) 8 а * |
I) |
|
|
|
|
|
|
|
( V I I I . 12) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
• |
I |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где 1/п— |
часть |
расстояния |
|
м е ж д у |
укрупненными |
с к в а ж и н а м и ; |
||||||||||||||||
п( — 1) а |
расстояние |
от скв. |
1 до |
точки |
|
«ц», в |
которой |
|
опреде- |
|||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
.ляется изменение давления, см; |
1/п а — то же , |
от |
скв. 2 |
|
до точ- |
|||||||||||||||||
ки «ц» |
см; —^— а — то же , от скв. 3 до точки |
«ц», см. |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
' |
|
|
п |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
П р и |
переменном |
дебите |
жидкости |
во |
времени |
Q H Î = Q œ ( 0 |
эта |
|||||||||||||||
.•зависимость |
аппроксимируется |
|
|
ломаной |
|
линией |
и |
|
|
формулы |
||||||||||||
<VIII.11) |
и |
(VIII . 12) |
записываются в |
следующем |
виде: |
+( V I I I . 13) |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 Ei |
|
|
I6x(f |
— у |
J |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
!=1 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
+ |
ЕІ |
"- |
|
|
|
9 а 2 |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
16х {t — h) |
|
|
|
|
|
|
189
|
Рц = |
Ри |
|
|
MB |
|
|
|
• |
Ei |
_ |
{a — 1 ) 2 |
a2 |
|
|
|
|
||||||
|
|
\2nkh |
|
|
|
|
n2 4x (^ |
— / |
1 ) |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
S A Q > 1 " ' |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
Ч- Ei |
|
|
' - f |
|
|
1 + |
Ei |
|
|
(Я + |
I ) 2 О2 |
|
|
|
( V I I I . 14) |
||||||
|
|
|
|
l 2 |
|
|
|
n2 |
4x |
(t — |
h) |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
В формулах (VIII . 13) и (VIII . 14) |
|
обозначения те же, уто и в |
|||||||||||||||||||||
формулах (VIII . 11) и |
|
( V I I I . 1 2 ) . |
Таким |
образом, |
|
по |
ф о р м у л а м |
||||||||||||||||
(VIII . 13) и |
(VIII . 14) рассчитываются |
зависимости |
р к |
= Рк(0 |
и |
р ц = |
|||||||||||||||||
= р ц ( 0 |
при |
заданном |
значении |
Qm — |
Qn<(t). |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Когда форма |
з а л е ж и |
близка |
к |
круговой, |
давление |
на |
контуре |
||||||||||||||||
укрупненной скважины |
определяется по формуле: |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
Рк = |
Ршч |
|
|
Мп |
|
|
|
|
|
|
|
я,1 |
|
|
|
|
( V I I I . 15) |
|||||
|
|
4я/гЛ |
|
|
|
|
|
|
4х(* — /і) |
J |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
где Яп — радиус укрупненной |
скважины: Rn= |
1 / — ; |
F- п л о щ а д ь |
||||||||||||||||||||
нефтеносности |
з а л е ж и . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Б. Из уравнения материального баланса по жидкости опреде |
|||||||||||||||||||||||
ляется |
положение |
фронта |
вытеснения |
/ф,-, соответствующее |
з а д а н |
||||||||||||||||||
ному моменту |
tj, |
Qj |
и |
|
Pu(tj): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
tr-=mShà |
Y * |
— |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
( / Ф у - / ф / - і ) , |
|
M I L 16) |
|||||||||
|
J |
|
L à ' |
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 . |
|
ft |
j / |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
здесь |
ô = l — рев—Рем— |
|
|
|
t = / = l , |
2, |
|
3, |
|
n |
(/г — ч и с л о |
одно |
|||||||||||
временно р а б о т а ю щ и х |
|
рядов |
с к в а ж и н |
в э т а п е ) ; |
ô — коэффициент |
||||||||||||||||||
использования пор до момента достижения |
фронтом |
вытеснения |
|||||||||||||||||||||
первого ряда скважин; |
|
ЩІ — дебит |
жидкости |
t-того |
|
ряда |
скважин . |
||||||||||||||||
В. |
З н а я |
h\]j(tj), |
|
pK(tj) |
и |
qi(tj), |
используя метод |
фильтрацион |
|||||||||||||||
ных сопротивлений |
[16] |
и |
результаты |
|
р а б о т [ 1 3 2 ] |
и |
[133], |
м о ж н о |
|||||||||||||||
определить |
зависимость |
забойных давлений |
от /ф, а |
следовательно, |
|||||||||||||||||||
и ОТ |
tj. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Д о |
момента |
достижения фронтом |
вытеснения |
первого |
ряда |
за |
бойные д а в л е н и я находятся решением системы уравнений в общем виде:
Skh \ Р к (t}) - pCi (tj)] = |
(tj) [1ФІ (tj) Qt u.B + p n [L, - / ф / (iß] + |
|
i=i |
|
Ol |
190
|
|
|
|
|
|
|
|
п |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Skh [Рс |
(t,) |
- |
pcj |
(tj)] |
= |
V |
|
|
q i i h |
l |
(Lj |
- |
|
Lj-i) |
+ |
|
|
^ |
In |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
- М |
н |
< |
7 |
|
/ |
- |
1 |
^ |
± |
1 п 1 ^ . |
|
|
|
|
|
(VIII . 17) |
|||||
А. При разработке полосообразмой з а л е ж и двумя рядами экс |
||||||||||||||||||||||||||
плуатационных |
скважи н |
|
забойные |
давления |
pc(tj) |
и |
|
pC2(tj) |
Д О |
|||||||||||||||||
прорыва воды в первый ряд скважи н |
|
|
|
|
|
|
определяются из |
|||||||||||||||||||
системы |
уравнений: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Skh |
[рк |
(t,) |
- |
pCi |
(tj)] |
|
|
= |
(q, |
+ |
</.,) {Цв^/ф; |
|
+ |
|
|
|
|||||||||
|
|
+ |
Рн I Â — /ф /С/)] ) + |
|
h.<7i — |
In - ^ — |
; |
|
|
|
|
|||||||||||||||
Skh |
[pC i (/y) — pc_ |
(tj)] |
= |
|
q.z |
|
(L, |
|
|
|
|
|
Jt |
|
J l с, |
CJ-2 |
|
|
|
|||||||
|
|
— L x ) ц н |
+ |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
9 2 р и -5- In |
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
- |
f |
c |
h |
|
A l |
n |
- |
^ . |
|
|
|
|
|
|
|
(VIII.18) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Л |
|
|
Л |
|
С , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
''l)j(^j) . к а к |
указывалось, |
в |
|
|
этом |
случае |
предварительно |
опре |
||||||||||||||||||
деляется |
из следующего |
соотношения: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
• t j = |
У |
At, |
= |
ôrnSh |
V |
|
2 [ |
|
W - < » ' |
- |
' . |
|
|
(Ѵ Ш . 19) |
|||||||||||
Дополнительное |
фильтрационное |
|
сопротивление в зоне водо- |
|||||||||||||||||||||||
нефтяной |
смеси определяется |
по формуле: |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
й = 1 , 7 + 8 г ф + 2 5 г | . |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
Б. В |
начальный |
момент |
|
|
[/==0, |
|
/ф = 0, |
Р н ( 0 ) = / ? и а ч |
] |
забойные |
||||||||||||||||
давления |
рс \ (0) |
и |
р с г ( 0 ) |
находятся |
решением |
следующей |
систе |
|||||||||||||||||||
мы уравнений: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Skh [рк (0) - |
р |
(0)] = |
|
(Чі |
+ |
|
|
|
|
|
|
-Ь ц н < 7 і |
^ і - In - g - ; |
|
|
|
||||||||||
S/г/г [p |
(0) — p |
(0)] = |
|
q2 |
|
(/„ — /,) р и |
+ |
<72 pH |
- |
i . |
ln |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
л |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
І |
п |
|
^ . |
|
|
|
|
|
|
|
(VIII.20). |
|
В . В момент прорыва воды в первый |
ряд [tnp, |
|
/ф3 - = £ [, p K ( / n p ) ] |
|||||||||||||||||||||||
забойные |
давления |
Poi(^np) |
|
и Рс2(4гр) |
находим |
из |
системы: |
|
||||||||||||||||||
Skh |
[рк (/п р ) |
— р с і |
(/п р )] |
= |
|
(q, |
|
+ |
q2) |
P B ^ Q + P ^ qL |
-^- ln |
|
; |
|
||||||||||||
|
Ч і р / |
— |
^ с 2 ѴпрЛ |
|
|
. . |
|
. |
- |
— |
|
_. |
. _ . |
|
— |
l n • |
а г |
c 2 |
|
|||||||
SAA [Pa ( W |
Pca (*п р )] = |
|
<7г |
|
ta |
A ) ht |
+ |
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Л |
|
J f |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
. № |
u |
£ |
L |
|
i |
n |
^ |
|
_ . |
|
|
|
|
|
|
|
(Ѵ Ш. 21> |
191.
В р е мя прорыва воды в первый ряд |
(подхода |
фронта |
вытесне |
|||||||
ния в условиях однородного пласта) tnp |
предварительно |
|
опреде |
|||||||
ляется |
из уравнения |
(VIII . 21) |
при |
/ ф ,- = L i . |
|
|
|
|
||
Г. Расчет забойных давлений |
после |
прорыва |
воды |
в |
первый |
|||||
р я д (Ь2^1ф^1\), |
определение |
момента |
отключения |
первого ряда |
||||||
и забойных давлений в этот |
момент ре |
\ [t0Tl<n), |
Рсг^откл) |
прово |
||||||
дятся |
исходя из следующих соображений . |
|
|
|
|
|||||
Принимается, |
что |
фактическая |
граница раздела |
нефть — вода |
||||||
не перемещается |
за |
линию размещения |
скважин |
первого |
ряда, а |
д л я установления зависимости забойных давлений во времени
вводится понятие о фиктивном фронте вытеснения Ьф, причем |
L2> |
|||||||||||
>Ьф>Ьи |
|
т. е. принимается, |
что |
вся вода в условиях однородного |
||||||||
пласта |
отбирается первым рядом |
скважин . |
|
|
|
|||||||
З а б о й н ы е |
давления в |
этот период определяются |
решением |
сле |
||||||||
д у ю щ е й |
системы: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Skh |
[рк |
(/) — р с і |
(/)] |
= |
(Чі |
+ |
?2 ) u.„L( | ) Q |
+ |
qx|LiCM — |
In • |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Л |
Л/"сі |
|
Skh |
[рл |
(t) — pci |
(/)] = |
q* {L, |
— Z.,) ц н |
+ |
с7,ии |
In |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Л |
ЯГсо |
|
|
|
|
|
|
_ H C M £ L l n _ H ! ^ . |
|
|
(VIII.22) |
ллгс1
Вязкость смеси нефти и воды ц с м в первом приближении можно принять равной среднеарифметическому их значению:
|
|
М с м = = - ^ Г ^ ; |
Q î = |
1,7-;- |
8 г ф |
/ + |
25z,Ф " |
|
|
|
||||||||
В данном случае насыщенность на линии |
ряда |
2ф, |
|
изменяется |
||||||||||||||
во времени и может быть определена |
из |
соотношения: |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
/ |
|
\L0mVj |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Z * ' - y |
l50Qt (0 * |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
В момент |
отключения |
первого |
ряда |
/0 ткл |
забойные |
давления |
||||||||||||
•определяются |
т а к ж е из |
системы |
( V I I I . 2 I ) |
при |
£ ф = £ ф . 0 т к л , |
причем |
||||||||||||
•^Ф. откл |
находится |
при |
заданном |
проценте |
воды |
при |
отключении |
|||||||||||
первого |
р я д а |
или доли |
нефти |
в потоке жидкости |
F(y) = |
—. |
Таким |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
<?ж |
|
о б р а з о м , определяется |
и |
время первого |
этапа |
разработки |
з а л е ж и . |
|||||||||||||
Д . Во втором этапе |
в |
момент |
отключения |
первого |
ряда |
забой - |
||||||||||||
я о е давление |
второго ряда рс2 |
г0 ткл |
определяется |
из |
|
уравнения: |
||||||||||||
Skh = [рк (*0 І К Д ) — р с |
2 (го т к л )] = |
qa |
[ U B L ^ - Î |
+ |
wH (Ьг — I i ) ] |
+ |
||||||||||||
|
|
|
|
|
q ^ ^ - l n - ^ - . |
|
|
|
|
|
|
|
|
(VIII.23) |
||||
В последующие |
моменты |
времени — по |
уравнению |
|
|
|
||||||||||||
Skh |
[рк (0 |
— р с 2 |
(01 = |
qt |
[ІфОі + |
(U — / ф ) цн1 |
+ |
q2\iu |
|
In • " |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ЛГс2 |
192
В р е м я выключения второго ряда определяется заданной долей
нефти |
в |
потоке |
жидкости, |
которая |
определяется |
|
технико-экономи |
|||||||||||
ческими |
условиями . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
После |
снижения |
забойных |
давлений |
« и ж е давления |
насыще |
|||||||||||||
ния, когда |
рк(() |
> Р и а с > Р с |
расчеты |
|
проводятся |
|
с учетом допол |
|||||||||||
нительных |
сопротивлений |
в |
призабойной |
зоне |
эксплуатационных |
|||||||||||||
с к в а ж и н . При этом в первое |
уравнение |
системы |
|
( V I 11.22) |
вво |
|||||||||||||
дится |
приведенный перепад |
давления, в о второе — разность |
функ |
|||||||||||||||
ции С. А. Христиановнча [47]: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
Skh |
{\Pk |
(о - |
р и а с ] |
+ |
і-і (Р„) ß (рн ) іня (о - н |
й |
(оі ) |
= |
|
|
||||||
= (9І + |
<7І){^Ф(0 + |
М ^ І - / Ф ( 0 ] } |
+Мг— |
|
l n - ^ - ï |
|
(VIII.24) |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Я |
|
|
Jlrcl |
|
|
|
Skh |
I [Ня |
- |
Я с 2 (01 |
- [ ( Я н |
+ |
На |
(01 ) = |
ft |
(Z.2 - |
L , ) Рп + |
?2 u.H |
X |
||||||
|
|
|
|
|
' . |
|
|
j 1 Г Ц |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ягс 2 |
|
|
я |
|
ягс 1 |
|
|
|
|
|
|
|
Из |
системы ( V I 11.24) в указанной |
последовательности |
определя |
|||||||||||||||
ются значения функций Христиановича Hci(t) |
и Н с 2 ( / ) , |
соответст |
||||||||||||||||
вующие забойным давления м pci(t) |
и |
|
pC2(t). |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
12. После того ка к и пластовое давление, вычисленное по фор |
||||||||||||||||||
мулам |
|
(VIII . 24) |
и ( V I I I . 1 5 ) , |
снизится н и ж е |
давлени я |
насыщения, |
||||||||||||
гидродинамические |
расчеты |
забойных |
давлений |
проводятся по |
методике вытеснения газированной нефти водой за счет упругости
породы |
и флюидов в |
законтурной области. Пр и этом |
pK(t) |
< р Н а с |
||||
рассчитывается по методу [45], а в систему |
уравнений |
( V I I I . 2 2 ) , из |
||||||
которой |
определяются |
рс: |
и рС2, вместо |
вязкости нефти |
р и |
вво |
||
дится фиктивная вязкость |
д.ф, у ч и т ы в а ю щ а я |
увеличение |
фильтра |
|||||
ционных |
сопротивлений при разгазировании |
нефти. Последователь |
||||||
ность ж е расчетов pci(t) |
и р с г ( 0 остается |
прежней . |
|
|
|
Г л а в а I X
Т Е Р М О Г И Д Р О Д И Н А М И Ч Е С К И Е РАСЧЕТЫ ВЫТЕСНЕНИЯ
|
ВЫСОКОПАРАФИНИСТЫХ |
НЕФТЕЙ |
|
|
|
|
Х О Л О Д Н О Й И ГОРЯЧЕЙ |
ВОДОЙ |
|
|
|
В О Д Н О Р О Д Н О М И Н Е О Д Н О Р О Д Н О М |
ПЛАСТАХ |
|
|||
Р я д больших по з а п а с а м месторождений |
С С С Р |
с о д е р ж а т |
нефть |
||
с высоким содержанием п а р а ф и н а , температура |
кристаллизации |
||||
которого |
(температура насыщения) близка |
к пластовой. |
В |
этих |
|
условиях |
при виутриконтурной з а к а ч к е холодной воды |
парафин |
может выделяться из раствора в нефть. Это приведет к снижению фильтрационных свойств пористой среды, а возможно, и к пол ному закупориванию пор кристаллами п а р а ф и н а («замерзанию»
13 В . С. Орлов |
193 |
прослоев с низкой проницаемостью), н ухудшению показателей процесса поддержания пластового давления при внутриконтурном
заводнении |
со всеми вытекающими отсюда отрицательными |
по |
|
следствиями и, в частности, к значительному снижению |
нефтеот |
||
дачи. Снижение или повышение нефтеотдачи на таких |
месторож |
||
дениях, как |
Узень, д а ж е на несколько процентов может |
привести |
|
к потерям или к дополнительному извлечению многих |
десятков |
||
миллионов |
тонн нефти. |
|
|
Поэтому исследование проблемы выработки запасов |
нефти |
та |
|
ких месторождений з а с л у ж и в а е т самого пристального |
внимания, |
а создание рациональной системы их разработки имеет значитель ное народнохозяйственное значение.
П р о б л е м а рациональной разработки месторождений с парафн - нистой нефтью многоплановая . В области теории фильтрации и
разработки она предполагает |
изучение |
целого |
комплекса вопросов |
|
и задач . Наиболее в а ж н ы м и |
из них |
являются |
следующие. |
|
1. Исследование тепловых |
полей |
в |
продуктивных коллекторах, |
подвергнутых заводнению в связи с поддержанием пластового дав
ления |
и вытеснением нефти к эксплуатационным с к в а ж и н а м . |
2. |
Изучение процесса фильтрации парафпнистых нефтей и ис |
следование изменения коэффициентов вытеснения нефти водой и
нефтеотдачи при |
изменении теплового р е ж и м а |
в фазовых |
перехо |
||
дах (выделении |
парафина |
в пористой среде) и др. |
|
||
Д л я |
изучения |
данной |
проблемы в полном |
объеме необходимо |
|
наряду |
с аналитическими |
и лабораторными исследованиями |
прове |
дение специальных комплексных испытаний, выполняемых непо средственно в промысловых условиях. При этом одновременно учитываются все основные факторы, влияющие на процесс неизо
термической |
фильтрации парафпнистых нефтей, которые в реаль |
||||||
ных условиях весьма сложны . |
|
|
|
|
|
||
Решение |
этих |
задач рассмотрим |
на |
примере проектирования |
|||
внутриконтурного |
заводнения месторождения Узень. |
|
|||||
§ 1. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЗАКАЧКИ |
ХОЛОДНОЙ И |
ГОРЯЧЕЙ |
|||||
ВОДЫ НА ТЕМПЕРАТУРНЫЙ |
РЕЖИМ ПРИЗАБОЙНОЙ |
ЗОНЫ |
|||||
|
|
СКВАЖИН |
|
|
|
|
|
Исследованию характера распределения температуры по стволу |
|||||||
скважины в |
завтюимости от времени, |
глубины, скорости закачи |
|||||
ваемой воды |
и тепловых характеристик воды и |
о к р у ж а ю щ и х сква |
|||||
жину пород |
посвящен ряд работ |
[1, 178 |
и др.]. |
Следует |
отметить, |
что в этих работах исследования проводились для условий, когда
температура |
н а ч а л а - к р и с т а л л и з а ц и и |
парафина |
много |
н и ж е |
пла |
|||||
стовой температуры |
|
и |
не р а с с м а т р и в а л с я характер |
изменения |
||||||
температуры |
на забое |
скважины |
в |
начальный |
момент закачки |
|||||
воды. Кроме |
того, |
в |
основу расчета |
температурного |
поля |
были |
||||
з а л о ж е н ы формулы |
в |
довольно грубом |
приближении . Н и ж е |
при |
||||||
водится решение задачи |
в более |
точной |
постановке, чем |
в у к а з а н - |
194
ных выше работах, даются результаты расчетов |
по ф о р м у л а м ра |
бот 12, 197.1, рассматривается вопрос о создании |
оторочки горячей |
воды с последующим переходом на закачку холодной воды, при
водятся |
выводы по поставленным з а д а ч а м и результатам |
их ре |
|
шения. |
|
|
|
|
Постановка задачи, |
ее решение |
|
Итак, рассматриваемую задачу можно сформулировать |
сле |
||
дующим |
образом . Пусть имеем с к в а ж и н у диаметром D и |
глуби |
|
ной Н, |
заполненную жидкостью с |
естественным распределением |
температуры по вертикали. В скважину закачивается вода с на чальной температурой Т0 ті расходом Q.
Следует найти распределение температуры Т по стволу сква
жины |
и изменение ее во времени T=T(R, |
z, |
t). |
|
При решении задачи |
сделаем следующие |
допущения. |
||
1. |
Пренебрегаем теплопроводностью |
в вертикальном н а п р а в |
||
лении |
(в направлении |
z). |
|
|
2. Принимаем, что в стволе скважины теплопроводность в на правлении г является бесконечно большой, т. е. в сечении сква жины температура постоянная.
Я. Распределение начальной температуры определяется зави симостью Tt^o=az+b, где а и b — известные постоянные.
Это дает возможность описать процесс следующим известным уравнением теплопроводности:
1 дТ 4( дг"- + г дг
= ~ ; |
r>0; |
t>0; r>rr, |
(IX. 1) |
at
где Ü22 — коэффициент |
температуропроводности; Т — температура |
||||
в момент t в точке (r, |
z); |
t — время; |
r, z — координаты; г с — |
ра |
|
диус скважины . |
|
|
|
|
|
В дальнейшем индекс «1» всюду относится к скважине, а |
ин |
||||
декс «2» — к внешним |
о к р у ж а ю щ и м скважину |
породам . |
|
||
В результате решения |
уравнения |
(IX.1) Н. |
А. Авдониным |
[3] |
получена следующая формула распределния температуры по стволу
скважины |
(координате |
z) |
во времени: |
|
|
|
||
и |
(z, t) |
[ l |
- |
еаНerfcа |
1 / 7 |
] |
1= - - L ] / т Г + |
|
|
|
|
|
|
|
у |
л а |
|
1 |
+ |
ß |
|
erfc |
|
|
+ |
X |
|
|
|
|
2ß |
|
T/n |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
X |
|
exp |
|
|
|
exp |
Ct2 2 |
|
|
|
|
|
|
X |
|||
|
|
|
4ß |
|
|
|
|
|
13* 195
|
|
X e r f c / |
|
|
+ a j |
/ |
|
|
|
|
(IX.2) |
|
|
|
|
2 |
ß | |
/ |
ß |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
T _ |
|
|
|
|
|
|
|
где и= |
— |
— |
безразмерная температура; 7 0 — н а ч а л ь н а я тем- |
|||||||||
|
Ті —• т 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
пература; |
Т\—температура |
|
закачиваемой |
воды; |
х — аЧ — безраз |
|||||||
мерное |
время; |
T=az |
+ b — температура |
в |
момент |
t; |
а, |
Ъ — из |
||||
вестные |
постоянные; |
v ^ ß ^ r ^ - ^ ß = - 7 - ^ — скорость |
фильтрации, |
|||||||||
Q — расход воды; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
а |
2/<2 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a*K,.k |
|
|
|
|
|
|
k — коэффициент |
теплопроводности, |
а* — — ^ I ; |
erfc — символ |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
°і |
/ |
|
|
|
интеграла |
вероятности; |
е х р — с и м в о л экспоненциальной |
функции. |
|||||||||
Д л я |
решения |
з а д а ч и |
о закачке воды |
в |
условиях |
месторожде |
ния Узень необходимо знать профили температуры по стволу на
гнетательной |
скважины при |
з а к а ч к е в |
нее |
воды |
|
с 'различной |
на |
|||||||||||||||
чальной температурой и определить, с какой |
температурой закачи |
|||||||||||||||||||||
в а е м а я |
вода |
приходит |
на забой |
-скважины. Приведем |
расчеты |
|
про |
|||||||||||||||
филей |
|
температур |
по приближенному |
методу |
[197], |
а |
затем |
сопо |
||||||||||||||
ставим |
их с результатами |
расчетов |
по формуле |
(ІХ.2). |
|
|
|
|||||||||||||||
|
П о |
|
приближенному методу расчеты выполнены для следую |
|||||||||||||||||||
щих |
значений |
температуры |
закачиваемой воды: 7Л = 5; 25; 65; |
80; |
||||||||||||||||||
90 и 100° С при расходах |
воды, |
равных |
Q = |
51,4; |
61,7; 102,8; |
113,1; |
||||||||||||||||
205,6; 300; 700; 1000 м3 /сут. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
t= |
||||||||||
|
Результаты |
расчетов |
при этих |
п а р а м е т р а х |
для |
времени |
||||||||||||||||
= |
1 год с начала |
закачки |
воды |
приведены н а рис . 40. В табл . |
8 и |
|||||||||||||||||
9 |
показаны |
|
значения |
температур |
воды на |
входе |
в |
горизонты |
||||||||||||||
X I I I , |
X I V , XV , X V I и |
X V I I |
при указанных |
в ы ш е |
п а р а м е т р а х |
на |
||||||||||||||||
гнетания. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
На рис. 41 приведены профили температуры закачиваемой воды |
|||||||||||||||||||||
при расходе |
700 |
м3 /сут и начальной |
температуре 25° С; 65° С и |
|||||||||||||||||||
80° С |
|
дл я |
трех |
значений |
|
продолжительности |
|
нагнетания |
|
t = |
||||||||||||
= |
0,5 |
года, |
1 год и 10 лет. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
Из |
|
рис. 40 и 41 |
и |
таблиц 9 |
и |
10 следует, |
что |
холодную |
воду |
||||||||||||
( Г = 5 ° С и |
25° С) |
с |
точки |
зрения |
большей |
степени |
прогрева |
до |
||||||||||||||
входа |
|
ее в |
пласт |
целесообразнее з а к а ч и в а т ь |
при |
незначительных |
||||||||||||||||
расходах . |
Н о и при сравнительно |
малых |
расходах |
(51,4 м3 /сут) |
||||||||||||||||||
вода, |
з а к а ч и в а е м а я |
при |
температуре |
25° С, |
прогревается |
лишь |
||||||||||||||||
д о |
42,6° С на входе |
в |
горизонт |
X V I I , |
что значительно |
н и ж е |
на |
чальной пластовой температуры и температуры н а ч а л а кри
сталлизации . Пр и з а к а ч к е |
ж е |
воды |
с начальной температурой |
5° С и расходе от 1000 до |
300 |
м 3 /сут |
она прогревается за счет |
196
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 8 |
|
|
Средняя |
|
|
Температура закачиваемой воды, |
°С |
|
||
Горизонт |
глубина |
|
|
|
|
|
|
|
залегания, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
25 |
|
dO |
90 |
100 |
|
|
м |
|
65 |
|||||
|
|
QB = 300 мз/сут |
|
|
|
|||
XIII |
1180 |
11,9 |
27,3 |
58,0 |
69,4 |
77,1 |
84,8 |
|
XIV |
1241 |
12,6 |
27,7 |
58,0 |
69,2 |
76,8 |
84,4 |
|
XV |
1286 |
13,1 |
28,1 |
58,0 |
69,1 |
76,7 |
84,2 |
|
XVI |
1352 |
13,9 |
28,7 |
58,1 |
69,0 |
76,5 |
83,9 |
|
X V I I |
1393 |
14,4 |
29,1 |
58,2 |
69,0 |
76,3 |
83,7 |
|
|
|
Q„ = |
700 |
м3 /сут |
|
|
|
|
XIII |
1180 |
8,3 |
26,0 |
61,7 |
75,0 |
84,0 |
92,8 |
|
XIV |
1241 |
8,6 |
26,2 |
61,6 |
74,9 |
83,8 |
92,7 |
|
X V |
1286 |
9,1 |
26,4 |
61,6 |
74,9 |
83,7 |
92,5 |
|
XVI |
1352 |
9,6 |
26,6 |
61,6 |
74,8 |
83,6 |
92,3 |
|
XVII |
1393 |
9,9 |
26,8 |
61,7 |
74,7 |
83,4 |
92,2 |
|
|
|
QB |
= |
1000 |
мз/сут |
|
|
|
XIII |
1180 |
7,3 |
25,8 |
62,6 |
76,5 |
85,8 |
95,0 |
|
X I V |
1241 |
7,4 |
25,9 |
62,6 |
76,3 |
85,6 |
94,7 |
|
XV |
1286 |
7,6 |
26,0 |
62,6 |
76,3 |
85,5 |
94,6 |
|
XVI |
1352 |
7,8 |
26,2 |
62,6 |
76,3 |
85,4 |
94,5 |
|
XVII |
1393 |
8,0 |
26,3 |
62,6 |
76,3 |
85,3 |
94,4 |
естественного теплового |
поля |
земли |
лишь до 8—15° С |
|
при |
входе |
||||||||||
в |
нижезалегающий горизонт |
X V I I . |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
Горячую |
ж е воду |
(с начальной температурой от 65 |
|
до |
100° С) |
|||||||||
необходимо |
з а к а ч и в а т ь |
при |
больших |
расходах |
(от |
300 |
до |
|||||||||
1000 м 3 / е у т ) . |
П р и этом |
температура |
закачиваемой |
воды |
на |
входе |
||||||||||
в |
горизонты |
X I I I — X V I I |
будет выше |
начальной пластовой |
и |
выше |
||||||||||
температуры |
.начала к р и с т а л л и з а ц и и |
(и |
тем |
более |
массовой |
кри |
||||||||||
сталлизации |
— 45° С) |
п а р а ф и н а |
при |
начальной |
температуре |
за |
||||||||||
качиваемой воды 70—80° С. Из рис. 41 следует, что для |
рассматри |
|||||||||||||||
ваемых относительно больших 'интервалов продолжительности |
за |
|||||||||||||||
качки г — 0,5; |
1 и Ю |
лет распределение |
температуры |
по |
стволу |
|||||||||||
с к в а ж и н ы почти не зависит от времени . |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
Приведем |
теперь результаты расчетов распределения |
темпера |
||||||||||||
тур |
по стволу |
с к в а ж и н ы по |
уравнению |
(ІХ.2) без использования |
||||||||||||
приближенного |
метода |
разбивки |
на |
шаги. |
Расчеты |
|
выполнены |
|||||||||
на |
машине |
Б Э С М - 2 М |
|
в В Ц |
Латвийского |
государственного |
уни |
|||||||||
верситета им. П. Стучки. Н а |
рис. |
42 |
и |
43 представлены получен |
||||||||||||
ные профили температуры по стволу скважины при з а к а ч к е |
воды |
|||||||||||||||
через эксплуатационную |
колонну |
диаметром |
£ >=168 мм |
при |
рас - |
197