4.8 Влияние процессов загрязнения или очищения забоя скважины на форму индикаторной кривой

В процессе испытания скважины возможно образование песчано-жидкостной пробки или ее очищение по мере роста депрессии на пласт. Как правило, исследование на стационарных режимах фильтрации проводится в скважине, в которой полностью восстановилось пластовое давление. Причем рекомендуется начинать исследование с малого дебита и постепенно, от режима к режиму, увеличивать ΔР и Q до допустимых величин. Для заданной конструкции скважины скорость потока по мере увеличения депрессии на пласт растет. При наличии песчаной или жидкостной пробки увеличение скорости приводит к разрушению и постепенному уносу пробки. Разрушение и вынос песчаной пробки существенно влияют на коэффициенты сопротивления а и b. Наличие песчаной пробки в скважине практически равносильно несовершенству скважины по степени вскрытия, и при этом коэффициенты а и b, определяются по формулам:

, (4.36)

В условиях образования песчано-жидкостных пробок или очищения забоя от них коэффициенты а и b существенно изменяются за счет увеличения С₁ и С₃, если в процессе исследования происходит образование песчаной пробки, или за счет снижения С₁ и С₃ в результате очищения забоя по мере роста депрессии на пласт. Производительность газовых и газоконденсатных скважин, эксплуатирующих пласт, полностью перекрытый песчаной проб­кой, характеризуется в основном проницаемостью пробки k_пр и площадью сечения пробки. Если проницаемость пробки k_пр равна проницаемости пласта k_пл, то при полном перекрытии продуктивного интервала дебит скважины будет определяться поверх­ностью пробки для притока газа в нее. Эта поверхность определяется диаметром обсадной колонны и равна:

(4.37)

При отсутствии пробки поверхность притока определяется по формуле:

(4.38)

где h – толщина пласта. При идентичных законах фильтрации и исходных параметрах пласта и скважины, дебит скважины с пробкой будет в следующих пропорциях с дебитом без пробки:

(4.39)

При R_c=0,1 м, k=k_пр и h=10 м отношение Q_пр/Q_без.пр будет Q_пр/Q_без.пр=0,005, это означает, что дебит скважины, полностью перекрытой пробкой, составляет 0,5% дебита без проб­ки.

Если допустить, что пробка практически непроницаема, то формула (4.36) может быть использована для оценки влияния высоты пробки и ее изменения в процес­се исследования скважины на коэффициенты а и b. В большинстве случаев, встречаемых при исследовании скважин, происходит разрушение песчаной пробки и, поэтому в результате уменьшения высоты пробки по мере роста депрессии на пласт происходит снижение величин а и b. Это приводит к искажению формы индикаторной кривой.

Процесс образования или разрушения песчаной пробки тесно связан с конструкцией скважины, т.е. с глубиной спуска и диаметром фонтанных труб. Для выноса частиц песка из забоя выталкивающая сила должна быть больше гравитационной. Если на каком-то участке ствола эти силы равны, то на этом участке может образоваться псевдосжиженная – висячая пробка, которая при уменьшении скорости потока или закрытии скважины оседает на забое. Экспериментально установлено, что для выноса частиц пород скорость потока должна быть более 2 м/с. Причем величина скорости, обеспечивающая вынос частиц, зависит от плотности и формы частиц. Поэтому часто в литературе указывается, что скорость должна быть v=4 м/с. Характер изменения высоты пробки, образованной из кварцевого песка, произвольной формы и диаметром 0,05·10^-3<d<0,2·10^-3 м показан на рисунке 4.10. Из него видно, что только при скорости v=5 м/с пробка с данным составом песка полностью очищается. Если при образовании пробки происходила отсортировка частиц, т.е. наслоение частиц по размерам, то очищение забоя до уровня =0,4 дает основание считать, что влияние пробки весьма незначительно. На рисунке 4.11 показана зависимость относитель­ного дебита газовой скважины с пробкой от относительной высоты пробки для соотношения проницаемости пробки k_пр и пласта k, равного k_пр/k_пл=1; 50 и 200.

Рисунок 4.10 – Зависимость относительной высоты пробки от скорости газа v для различных фракций.

Рисунок 4.11 – Зависимость относительного дебита скважины с песчаной пробкой от относительной высоты пробки приk_пр=200∙k_пл (1), k_пр=50∙k_пл (2), k_пр=k_пл (3)

Как правило, перед началом испытания высота пробки неизвестна. Однако если пробка жидкостная, то имеет место неравенство давлений в трубном и затрубном пространствах.