Газовые скважины

2

СОДЕРЖАНИЕ

Введение………………………………………............................3

1.     Цели и задачи исследования скважин……………………....4

2.     Цели и задачи гидродинамических исследований

газовых скважин на установившихся режимах………...…7

3.     Двучленная формула притока………………………….……8

3.1 Фильтрация по двучленному закону...............................8

3.2 Приток газа к несовершенным скважинам

при двучленном законе фильтрации......................................9

4.     Технология проведения исследований…………………….11

5.     Обработка результатов исследований..................................13

5.1. Определение давлений и расхода газа……………...…13

5.2. Определение коэффициентов фильтрационного

сопротивления А и В……………………………………........16

6.     Расчёт коэффициентов А и В по данным исследований

проведённых на Ямбургском ГКМ.......................................19

Список литературы…………............…..................................…21

Приложения....................................................................................22

ВВЕДЕНИЕ

Первые сведения о исследовании газовых скважин появились в литературе в 20-х годах нашего века. В 1925 г. была опубликована работа, в которой Баннет и Пирс описали предложенный ими метод исследования газовой скважины. В результате исследования скважины при ее фонтанировании в атмосферу устанавливали зависимости расхода газа от давления на ее устье и на забое. Этот метод исследования приводил к существенным потерям газа, не удовлетворял правилам техники безопасности и охраны окружающей среды.

В 1929 г. Пирс и Роулинс описали метод противодавлений. После усовершенствования этого метода Горное Бюро США приняло его в качестве официального метода исследования газовых скважин. В 1935 г. Роулинс и Шелхардт опубликовали результаты фундаментальных исследований большого числа газовых скважин.

Метод Роулинса и Шелхардта получил повсеместное распространение и используется до настоящего времени.

Большой вклад в развитие теории и практики исследования газовых скважин в нашей стране внесли Ю. П. Коротаев, Г. А. Зотов, Э. Б. Чекалюк, С. Н. Бузинов, К. С. Басниев, З. С. Алиев и др.

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ СКВАЖИН

Исследование скважин проводят в процессе разведки, опытной и промышленной эксплуатации с целью получения исходных данных для определения запасов газа, проектирования разработки месторождений, обустройства промысла, установления технологического режима работы скважин, обеспечивающего их эксплуатацию при оптимальных условиях без осложнений и аварий, оценки эффективности работ по интенсифи­кации и контроля за разработкой и эксплуатацией [3].

Исследование пластов и скважин осуществляется гидродинамическими и геофизическими методами. Ряд параметров пласта определяют по кернам. При комплексном применении все эти методы взаимно дополняют друг друга. Параметры пласта, определяемые при помощи геофизических методов и данных кернов, характеризуют участок пласта, непо­средственно прилегающий к стволу скважины, и дают возможность представить их послойное распределение по мощности пласта. При помощи гидродинамических методов находят, как правило, средние параметры призабойной зоны и более удаленных участков пласта.

Гидродинамические методы исследования включают изучение условий движения газа в пласте и стволе скважины.

Гидродинамические методы определения параметров пласта основаны на решении так называемых обратных задач гидрогазодинамики и подразделяются на исследования при стационарных и нестационарных режимах фильтрации.

Большое будущее принадлежит комплексным исследованиям, осно­ванным на гидродинамических и геофизических методах, и проведе­нию гидродинамических исследований на базе геофизической техники.  Термометрические исследования наряду с изучением температурного режима скважины, призабойной зоны и пласта позволяют выяснить величины, эффективных мощностей, распределение дебитов по отдель­ным интервалам пласта, параметры пласта, положение контакта газ - вода и места утечек газа при нарушении герметичности колонн.

Большое значение приобретает вопрос о сопоставлении параметров пласта, определяемых с помощью геофизических и промысловых гидро­газодинамических методов, что позволяет получать более достоверные характеристики пласта, чем дает сравнение геофизических данных с керновым материалом.

К специальным видам исследования относятся, например, комплекс­ные исследования газоконденсатных скважин, где определяются измене­ние соотношения между газовой и жидкой фазами и их состав при различных гидродинамических и термодинамических условиях при по­мощи передвижных установок, предусматривающих подогрев и охлажде­ние исследуемого газа.

Методы исследования скважин могут быть подразделены на следующие виды:

1. испытания в условиях стационарной фильтрации газа при различных режимах работы скважины;

2. испытания в условиях нестационарной фильтрации газа, которые в свою очередь состоят из обработки:

а) кривых восстановления давления во время остановки скважины;

б) кривых перераспределения дебита газа при постоянном давлении на забое или устье;

в) кривых перераспределения забойного давления при постоянном дебите газа.

Содержание и объем исследовательских работ зависят от назначения геолого-технических условий.

По своему назначению испытания газовых скважин подразделяются на следующие:

1. первичные исследования проводятся на разведочных скважинах после окончания бурения. Их назначение состоит в выявлении добываемых возможностей скважины, т. е. максимально допустимого дебита, который может быть получен, исходя из геолого-технических условий, оценки параметров пласта и установлении первоначальных рабочих дебитов для опытной эксплуатации;

2. текущие исследования применяют для установления и уточнения технологического режима работы и текущей проверки параметров призабойной зоны пласта и скважины (один раз в год или чаще, в зависимости от условий работы скважин);

3. контрольные исследования осуществляются периодически с целью проверки качества текущих исследований, определения параметров пласта для составления проекта разработки и анализа разработки месторождения;

4. cпециальные исследования проводятся перед остановкой скважины на ремонт или выходе из ремонта, перед консервацией скважины и при расконсервации, до и после работ по интенсификации притока газа. К специальным также относятся испытания газоконденсатных скважин и испытания, проводимые с целью выяснения влияния засорения призабойной зоны глинистым раствором, а также испытания по определению скопления жидкости в стволе и призабойной зоне при различных условиях работы скважины.

2. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ ГАЗОВЫХ СКВАЖИН НА УСТАНОВИВШИХСЯ РЕЖИМАХ

Стандартные исследования газовых скважин проводят с целью определения следующих параметров:

1. геометрические характеристики залежи, в частности общие размеры газоносного резервуара, изменение общей и эффективной мощности пласта по площади и разрезу, границы газоносной залежи, размеры экранов и непроницаемых включений, положение газоводяного контакта и его изменение в процессе разработки;

2. коллекторские и фильтрационные свойства пласта (пористость, проницаемость, гидропроводность, пьезопроводность, сжимаемость пласта, газонасыщенность, пласто­вые, забойные и устьевые давления и температуры), их изменение по площади и разрезу пласта, а также по стволу газовой скважины;

3. физико-химические свойства газа и жидкостей (вязкость, плотность, коэффи­циент сжимаемости, влажность газа), условия образования гидратов и их изменение в процессе разработки залежи;

4.  гидродинамические и термодинамические условия в стволе скважины в процессе эксплуатации;

5. изменение фазовых состояний при движении газа в пласте, стволе скважины и по наземным сооружениям в процессе разработки залежи;

6. условия скопления и выноса жидкости и твердых примесей из забоя скважины, эффективность их отделения;

7. технологический режим работы скважин при наличии различных факторов, таких, как возможность разрушения призабойной зоны пласта, наличие подошвенной воды, влияние температуры продуктивного пласта и окружающей ствол скважины среды, многопластовость и неоднородность залежи.

2

3. ДВУЧЛЕННАЯ ФОРМУЛА ПРИТОКА

              3.1 Фильтрация по двучленному закону

Двучленный закон для плоскорадиальной фильтрации имеет вид

,                                             (3.1)

Выразим скорость фильтрации через массовый расход

                                                       (3.2)

и подставим в формулу (3.1):

.                                        (3.3)

Разделив переменные и введя функцию Лейбензона

,                                                    (3.4)

получим:

.                                         (3.5)

Интегрируя последнее уравнение в пределах от rс до Rк, от Рс до Рк получим:

.                                     (3.6)

Переходя от функции Лейбензона к давлению по формуле

                                                    (3.7)

для совершенного газа найдем из (3.6) уравнение притока к скважине:

,                                              (3.8)

где

,                                                 (3.9)

.                                               (3.10)

              Здесь А и В – коэффициенты фильтрационных сопротивлений, постоянные для данной скважины. Они определяются опытным путем по данным исследования скважины при установившихся режимах.

Уравнение притока реального газа к скважине по двучленному закону фильтрации имеет вид

.                         (3.11)

3.2 Приток газа к несовершенным скважинам при двучленном законе фильтрации

Рис. 3.1.  Схема притока газа к несовершенной по степени и характеру вскрытия скважине

Для несовершенной скважины (рис. 3.1) коэффициенты фильтрационных сопротивлений А и В принимают вид:

,                                       (3.12)

.                                   (3.13)

и - коэффициенты, характеризующие несовершенство скважины по степени вскрытия.

,                                         (3.14)

,       .                                     (3.15)

              Обе последние формулы – приближенные, они имеют место при значениях  b>>R1.

и - коэффициенты, учитывающие несовершенство скважины по характеру вскрытия.

определяется по графикам В. И. Щурова (рис. 3.2).

Для предлагается приближенная формула

,                                                (3.16)

N – суммарное число перфорационных отверстий,

- глубина проникновения перфорационной пули в пласт.