Skip to content
Brent$117,6Газ TTF$1 192USD453,87 ₸
MunaiHub

Кітапхана әзірге орыс тілінде. Ағылшын және қазақ тілдеріндегі нұсқалары кейінірек қосылады.

Формулалар: Распределённые замеры давления

«Гидродинамические исследования скважин» бөліміндегі «Распределённые замеры давления» тақырыбы сабақтарының формулалары қолданылу шарттарымен және бірліктерімен, сондай-ақ белгілердің осы сабақтардағы мағынасы.

Подвижность по депрессии при установившемся притоке к зонду
(kμ)d=C q2π rpe Δpd\left(\frac{k}{\mu}\right)_d = \frac{C\,q}{2\pi\,r_{pe}\,\Delta p_d}

СИ (любая согласованная система)

Мына жағдайда орындалады: приток установившийся: поршень работает дольше, чем нужно давлению, чтобы выйти на постоянное значение (дополнительный раздел); течёт одна фаза известной вязкости — как правило, фильтрат в зоне проникновения; порода у зонда однородна, течение подчиняется закону Дарси; в анизотропной породе результат отражает сочетание горизонтальной и вертикальной проницаемостей и обычно лежит между сферической и горизонтальной проницаемостью; у отверстия зонда нет дополнительного сопротивления — остатков корки, повреждённой породы, мелких частиц; если оно есть, подвижность занижена.

Замеры давления опробователем пластов на кабеле →
Случайная ошибка точки на графике «давление — глубина»
σp2=σм2+(G σz)2\sigma_p^2 = \sigma_{\text{м}}^2 + (G\,\sigma_z)^2

СИ (на практике кПа, кПа/м и м)

Мына жағдайда орындалады: ошибки давления и глубины случайны и независимы; систематические ошибки — общий сдвиг глубин, постоянная ошибка манометра — сюда не входят: они сдвигают линию, но не меняют её наклон; ошибка, растущая с глубиной (растяжение кабеля, ошибка инклинометрии), меняет и наклон.

Замеры давления опробователем пластов на кабеле →
Градиент давления по точкам методом наименьших квадратов
G=∑i(zi−zˉ) pi∑i(zi−zˉ)2,sG=s∑i(zi−zˉ)2G = \frac{\sum_i (z_i - \bar z)\,p_i}{\sum_i (z_i - \bar z)^2},\qquad s_G = \frac{s}{\sqrt{\sum_i (z_i - \bar z)^2}}

любые согласованные (на практике МПа и м; градиент — в кПа/м)

Мына жағдайда орындалады: все точки принадлежат одной непрерывной фазе в гидростатическом равновесии и одной гидродинамически связанной системе; ошибки точек случайны и одинаковы по величине; точки с известным смещением — перезаряд, незаконченное восстановление — исключены заранее; плотность флюида в интервале постоянна; для высоких газовых столбов это не так (давление в столбе газа).

Замеры давления опробователем пластов на кабеле →
Давление у зонда с учётом ёмкости прибора
S  dp dt=−qп+k/μK (pпл−p),τ=S Kk/μS\,\frac{\dd p}{\dd t} = -q_{\text{п}} + \frac{k/\mu}{K}\,(p_{\text{пл}} - p),\qquad \tau = \frac{S\,K}{k/\mu}

см³, МПа, с; подвижность — мД/(мПа·с)

Мына жағдайда орындалады: приток к зонду квазиустановившийся: в породе у зонда давление перестраивается намного быстрее, чем в приборе; ёмкость прибора постоянна; переходный сферический приток в пласте не учтён. Он даёт медленный «хвост» восстановления: последние килопаскали давление набирает не по экспоненте, а заметно медленнее, поэтому время стабилизации по этой оценке — нижняя граница, а при строгом критерии (доли килопаскаля) реальное время в несколько раз больше.

Замеры давления опробователем пластов на кабеле →
Перезаряд как делитель давления
Δps=ps−pпл=Δpреп RплRк+Rпл,Rк=μf hmckmc\Delta p_s = p_s - p_{\text{пл}} = \Delta p_{\text{реп}}\,\frac{R_{\text{пл}}}{R_{\text{к}} + R_{\text{пл}}},\qquad R_{\text{к}} = \frac{\mu_f\,h_{mc}}{k_{mc}}

СИ

Мына жағдайда орындалады: установившийся поток через корку: её толщина и проницаемость постоянны (динамическое равновесие или медленный рост в статический период); сопротивление породы меняется со временем медленно (логарифмически), поэтому формулу применяют к моменту замера.

Перезаряд пласта и оценка проницаемости по опробователю →
Перезаряд по модели нагнетания фильтрата
Δps=u2 rw μf2kf[u1u2ln⁡Td+tsts+ln⁡kf tsϕ μf ct rw2+0,809]\Delta p_s = \frac{u_2\,r_w\,\mu_f}{2k_f}\left[\frac{u_1}{u_2}\ln\frac{T_d + t_s}{t_s} + \ln\frac{k_f\,t_s}{\phi\,\mu_f\,c_t\,r_w^2} + 0{,}809\right]

СИ; логарифм натуральный

Мына жағдайда орындалады: скорость фильтрации задаёт корка: перезаряд мал по сравнению с репрессией (иначе — делитель давления выше); в каждом этапе она постоянна; однофазное течение фильтрата в однородной породе; логарифмическое приближение у стенки справедливо уже через минуты после начала закачки даже в пропластке 0,03 мД — задолго до каротажа; фильтрат растекается от стенки горизонтально (радиально), как в однородном пласте; тонкий плотный пропласток между проницаемыми частично разгружается в соседей по вертикали, и перезаряд в нём меньше расчётного.

Перезаряд пласта и оценка проницаемости по опробователю →
Искажение градиента и контакта перезарядом
Gкаж=G+Δ(Δps)Δz,δz∗=Δps,o−Δps,wGw−GoG_{\text{каж}} = G + \frac{\Delta(\Delta p_s)}{\Delta z},\qquad \delta z^* = \frac{\Delta p_{s,o} - \Delta p_{s,w}}{G_w - G_o}

СИ (на практике кПа, кПа/м и м)

Мына жағдайда орындалады: линии подобраны по перезаряженным точкам как по кондиционным; перезаряд мал по сравнению с разностью давлений, на которой основана классификация флюида.

Перезаряд пласта и оценка проницаемости по опробователю →
Восстановление давления после претеста при сферическом притоке
p(Δt)=p∗−ms fs(Δt),fs=1Δt−1tp+Δt,ms=q μϕ μ ct4π3/2 ks3/2p(\Delta t) = p^* - m_s\,f_s(\Delta t),\qquad f_s = \frac{1}{\sqrt{\Delta t}} - \frac{1}{\sqrt{t_p + \Delta t}},\qquad m_s = \frac{q\,\mu\sqrt{\phi\,\mu\,c_t}}{4\pi^{3/2}\,k_s^{3/2}}

СИ

Мына жағдайда орындалады: однородная (возможно, анизотропная) порода; возмущение ушло от зонда дальше нескольких радиусов ствола, и поток к нему — полная сфера (ствол — тонкая непроницаемая трубка; при притоке к полусфере у плоской стенки наклон был бы вдвое больше); влияние ёмкости прибора закончилось (раздел о ёмкости); до границ пласта возмущение ещё не дошло; течёт одна фаза известной вязкости; при двух скоростях отбора fsf_s составляют суперпозицией по тем же правилам.

Перезаряд пласта и оценка проницаемости по опробователю →
Отклик наблюдательного зонда при постоянном отборе
Δpн(t)=qμ4πkh Δz erfc⁡Δz4ηvt  ≈  qμ4πkh Δz−mst,ηv=kvϕμct\Delta p_{\text{н}}(t) = \frac{q\mu}{4\pi k_h\,\Delta z}\,\operatorname{erfc}\frac{\Delta z}{\sqrt{4\eta_v t}} \;\approx\; \frac{q\mu}{4\pi k_h\,\Delta z} - \frac{m_s}{\sqrt t},\qquad \eta_v = \frac{k_v}{\phi\mu c_t}

СИ; приближённая форма — при Δz/4ηvt<0,15\Delta z/\sqrt{4\eta_v t} < 0{,}15

Мына жағдайда орындалады: точечный сток в однородной анизотропной среде, ствол не учтён: он немного увеличивает отклик (не больше чем вдвое — предел плоской стенки), и тогда первая формула занижает khk_h; при обработке реальных данных постоянную берут из модели прибора со стволом; расход у стока постоянен с момента пуска; однофазное течение.

Перезаряд пласта и оценка проницаемости по опробователю →
Связь проницаемости керна по газу и по пластовой воде в пластовых условиях
kb=c ka n⟺lg⁡kb=lg⁡c+nlg⁡kak_b = c\,k_a^{\,n}\qquad\Longleftrightarrow\qquad \lg k_b = \lg c + n\lg k_a

мД; постоянная cc относится именно к миллидарси

Мына жағдайда орындалады: связь найдена на образцах того же типа породы и применяется в пределах проницаемостей этих пар; в ней сразу учтены проскальзывание газа (поправка Клинкенберга), напряжение и набухание глин; разделять эти поправки не нужно, если пары измерены именно так.

Сопоставление опробователя, керна и гидродинамических исследований →
Горизонтальная абсолютная проницаемость по подвижности по депрессии
kh=(k/μ)d μfkrf′ fA,fA=kdkh=π2K(1−1/A)k_h = \frac{(k/\mu)_d\,\mu_f}{k_{rf}'\,f_A},\qquad f_A = \frac{k_d}{k_h} = \frac{\pi}{2K(1 - 1/A)}

khk_h — мД при (k/μ)d(k/\mu)_d в мД/(мПа·с) и μf\mu_f в мПа·с

Мына жағдайда орындалады: промытая зона при остаточной насыщенности вытесненной фазы, у отверстия зонда нет добавочного сопротивления (корки, мелких частиц) — иначе khk_h занижена; fAf_A — модель круглого зонда на плоской непроницаемой стенке (вывод); решения с эллипсоидальным стоком дают значения примерно на 10 % меньше; AA берут по парам горизонтальных и вертикальных образцов того же слоя; в масштабе зонда слоистость может дать анизотропию больше, чем у образцов.

Сопоставление опробователя, керна и гидродинамических исследований →
Проводимость по прямой Хорнера, пересчитанная на абсолютную проницаемость
(kh)абс=(kh)okro′=2,149 qBμm kro′(kh)_{\text{абс}} = \frac{(kh)_o}{k_{ro}'} = \frac{2{,}149\,qB\mu}{m\,k_{ro}'}

метрические промысловые; 2,149=ln⁡10/(4π⋅0,0853)2{,}149 = \ln 10/(4\pi\cdot 0{,}0853)

Мына жағдайда орындалады: в пласте у скважины течёт одна нефть при связанной воде (давление выше давления насыщения, вода не подвижна); наклон взят на участке радиального притока в бесконечном пласте (Диагностика по производной давления); весь интервал вскрыт, и слои выдержаны в пределах радиуса исследования.

Сопоставление опробователя, керна и гидродинамических исследований →
Систематическое смещение и разброс отношений
di=lg⁡kпр,ikк,i,dˉ=1n∑idi,s=∑i(di−dˉ)2n−1,dˉ±t snd_i = \lg\frac{k_{\text{пр},i}}{k_{\text{к},i}},\qquad \bar d = \frac{1}{n}\sum_i d_i,\qquad s = \sqrt{\frac{\sum_i (d_i - \bar d)^2}{n - 1}},\qquad \bar d \pm t\,\frac{s}{\sqrt n}

безразмерно (десятичные логарифмы)

Мына жағдайда орындалады: отклонения точек независимы и близки к логнормальным; точки с выясненным дефектом замера исключают заранее, а не по величине отклонения; 10dˉ10^{\bar d} — среднее геометрическое отношений, систематический множитель; 10s10^{s} — типичный разброс одной точки «во сколько раз».

Сопоставление опробователя, керна и гидродинамических исследований →
Число точек, нужное, чтобы отличить смещение от разброса
n≈(z slg⁡F)2n \approx \left(\frac{z\,s}{\lg F}\right)^2

безразмерно

Мына жағдайда орындалады: условие ∣dˉ∣>z s/n|\bar d| > z\,s/\sqrt n при dˉ=lg⁡F\bar d = \lg F; при малом nn вместо zz берут коэффициент Стьюдента для n−1n - 1 степеней свободы — он заметно больше двух (3,18 при четырёх точках), и точек нужно больше; это условие для среднего, равного lg⁡F\lg F: из-за разброса самого dˉ\bar d смещение ровно в FF раз выйдет значимым лишь примерно в половине наборов; чтобы замечать его в четырёх наборах из пяти, zz берут около 2,8 — точек нужно примерно вдвое больше; точки независимы: две точки в одном окне керна — фактически одна.

Сопоставление опробователя, керна и гидродинамических исследований →
Давление, которое регистрирует опробователь у водонефтяного контакта
pрег(z)={po(z)=pЗСВ+Go (z−z∗),z<zВНКpw(z)=pЗСВ+Gw (z−z∗),z>zВНКp_{\text{рег}}(z) = \begin{cases} p_o(z) = p_{\text{ЗСВ}} + G_o\,(z - z^*), & z < z_{\text{ВНК}} \\ p_w(z) = p_{\text{ЗСВ}} + G_w\,(z - z^*), & z > z_{\text{ВНК}} \end{cases}

СИ (на практике МПа, кПа/м и м)

Мына жағдайда орындалады: залежь в гидростатическом и капиллярном равновесии, пластовая вода не течёт; порода гидрофильная, нефть в переходной зоне сплошная; в гидрофобной породе картина зеркальная (дополнительный раздел); замеры кондиционные: без перезаряда и незаконченного восстановления (классы претестов); скважина на растворе на водной основе.

Градиенты давления, контакты флюидов и капиллярное равновесие →
Глубина пересечения двух линий давления
z∗=z0+pa(z0)−pb(z0)Gb−Gaz^* = z_0 + \frac{p_a(z_0) - p_b(z_0)}{G_b - G_a}

любые согласованные (МПа, МПа/м и м или кПа, кПа/м и м)

Мына жағдайда орындалады: обе линии относятся к одной гидродинамически связанной системе в равновесии; плотности фаз постоянны по высоте; при заметном изменении состава с глубиной линия нефти или газа искривлена (раздел о системах флюидов).

Градиенты давления, контакты флюидов и капиллярное равновесие →
Стандартная ошибка контакта по двум линиям
σz∗=σa2(z∗)+σb2(z∗)∣Gb−Ga∣,σ2(z)=s2[1n+(z−zˉ)2∑i(zi−zˉ)2]\sigma_{z^*} = \frac{\sqrt{\sigma_a^2(z^*) + \sigma_b^2(z^*)}}{|G_b - G_a|},\qquad \sigma^2(z) = s^2\left[\frac1n + \frac{(z - \bar z)^2}{\sum_i (z_i - \bar z)^2}\right]

любые согласованные (на практике кПа, кПа/м и м)

Мына жағдайда орындалады: ошибки точек случайны, независимы и одинаковы по величине; точки внутри каждой линии принадлежат одной фазе; систематические ошибки сюда не входят: постоянная ошибка манометра одной съёмки сдвигает обе линии одинаково и пересечение не меняет, а общий сдвиг глубин переносит пересечение вместе с каротажом той же скважины; при линиях из разных скважин их добавляют отдельно (раздел о региональной линии воды); при малом числе точек ss оценён грубо: доверительный интервал берут с коэффициентом Стьюдента для n−2n - 2 степеней свободы, а не просто ±2σ (о стандартной ошибке).

Градиенты давления, контакты флюидов и капиллярное равновесие →
Плотность и градиент пластовой воды по анализу
ρw,пл=ρw,стBw,Gw=ρw,пл g\rho_{w,\text{пл}} = \frac{\rho_{w,\text{ст}}}{B_w},\qquad G_w = \rho_{w,\text{пл}}\,g

СИ; в метрической форме GwG_w [кПа/м] =9,81 ρw,пл= 9{,}81\,\rho_{w,\text{пл}} [г/см³]

Мына жағдайда орындалады: растворённым газом пренебрегают (иначе плотность считают по массе воды и газа); минерализация и температура одинаковы в интервале, по которому линию продлевают.

Градиенты давления, контакты флюидов и капиллярное равновесие →
ГНК по линии нефти и давлению насыщения
zГНК=zˉo+pнас−pˉoGo,σzГНК≈σpнасGoz_{\text{ГНК}} = \bar z_o + \frac{p_{\text{нас}} - \bar p_o}{G_o},\qquad \sigma_{z_{\text{ГНК}}} \approx \frac{\sigma_{p_{\text{нас}}}}{G_o}

любые согласованные

Мына жағдайда орындалады: залежь в равновесии, газовая шапка и нефть сообщаются; состав нефти по высоте постоянен; при градиенте состава давление насыщения пробы, отобранной ниже ГНК, меньше, чем у нефти на контакте, и ГНК по этой формуле получается выше истинного.

Градиенты давления, контакты флюидов и капиллярное равновесие →
Линия давления с заданным градиентом и её неопределённость
p(z)=pˉ+ρg (z−zˉ),σ2(z)=s2n+(g σρ)2 (z−zˉ)2p(z) = \bar p + \rho g\,(z - \bar z),\qquad \sigma^2(z) = \frac{s^2}{n} + (g\,\sigma_\rho)^2\,(z - \bar z)^2

СИ (на практике МПа, кПа/м и м); gg = 9,81 м/с²

Мына жағдайда орындалады: все выбранные точки принадлежат одной непрерывной фазе, кондиционны и без заметного перезаряда; плотность пробы относится к флюиду этой линии и постоянна на интервале экстраполяции; ошибки точек и ошибка плотности независимы; при одной точке линия проходит через неё, и ss берут по другим замерам.

Метод вынужденного градиента и анализ по нескольким скважинам →
Из чего складываются сдвиги линий скважины
δo=δ+Go Δz+Δo,δw=δ+Gw Δz+Δw\delta_o = \delta + G_o\,\Delta z + \Delta_o,\qquad \delta_w = \delta + G_w\,\Delta z + \Delta_w

СИ (на практике кПа, кПа/м и м)

Мына жағдайда орындалады: линии месторождения и скважины — однофазные, в равновесии, с одинаковыми градиентами; ошибки постоянны по скважине; ошибка глубин, растущая с глубиной, меняет и наклон линий.

Метод вынужденного градиента и анализ по нескольким скважинам →
Как сдвиги линий перемещают ЗСВ скважины
δz∗=δo−δwGw−Go,δpЗСВ=δo+Go δz∗\delta z^* = \frac{\delta_o - \delta_w}{G_w - G_o},\qquad \delta p_{\text{ЗСВ}} = \delta_o + G_o\,\delta z^*

СИ (на практике кПа, кПа/м и м)

Мына жағдайда орындалады: градиенты фаз у скважины те же, что у месторождения; ошибка глубин Δz\Delta z сдвигает уровень по вертикали на −Δz-\Delta z при том же давлении — её учитывают отдельно.

Метод вынужденного градиента и анализ по нескольким скважинам →
Средневзвешенный уровень и проверка согласованности
zˉ∗=∑izi∗/σi2∑i1/σi2,σzˉ∗=1∑i1/σi2,χ2=∑i(zi∗−zˉ∗σi)2\bar z^* = \frac{\sum_i z_i^*/\sigma_i^2}{\sum_i 1/\sigma_i^2},\qquad \sigma_{\bar z^*} = \frac{1}{\sqrt{\sum_i 1/\sigma_i^2}},\qquad \chi^2 = \sum_i\left(\frac{z_i^* - \bar z^*}{\sigma_i}\right)^2

любые согласованные

Мына жағдайда орындалады: ошибки скважин независимы и правильно оценены; общие для всех скважин ошибки (плотность флюида, систематика прибора одного типа) этим способом не уменьшаются; все скважины принадлежат одной системе; выпадающие скважины исключают, только объяснив причину.

Метод вынужденного градиента и анализ по нескольким скважинам →
Зеркало свободной воды при общей линии нефти
z∗=zпр+Φo−ΦwGw−Go,zБ∗−zА∗=Φw,А−Φw,БGw−Goz^* = z_{\text{пр}} + \frac{\Phi_o - \Phi_w}{G_w - G_o},\qquad z^*_{\text{Б}} - z^*_{\text{А}} = \frac{\Phi_{w,\text{А}} - \Phi_{w,\text{Б}}}{G_w - G_o}

любые согласованные (МПа, МПа/м и м)

Мына жағдайда орындалады: нефть неподвижна и сообщается между скважинами — её приведённое давление одно; у контакта в каждой скважине вода сплошная; плотности фаз постоянны; для газа вместо GoG_o берут градиент газа; глубины — по вертикали от одного уровня, давления — абсолютные, по калиброванным манометрам.

Висячие и наклонные контакты, защемлённая вода →
Превышение давления висячей воды над основным водоносным пластом
Δpвис=(Gw−Go) (zосн∗−zвис∗)\Delta p_{\text{вис}} = (G_w - G_o)\,(z^*_{\text{осн}} - z^*_{\text{вис}})

любые согласованные

Мына жағдайда орындалады: вода блока замкнута со всех сторон и с тех пор, как отделилась, не перетекла через покрышки и разломы; плотности фаз в блоках одинаковы.

Висячие и наклонные контакты, защемлённая вода →
Наклон контакта по уклону приведённого давления воды
tg⁡β=∣∇Φw∣Gw−Go=ρwρw−ρo ∣∇h∣\operatorname{tg}\beta = \frac{|\nabla\Phi_w|}{G_w - G_o} = \frac{\rho_w}{\rho_w - \rho_o}\,|\nabla h|

уклон в кПа/км и градиенты в кПа/м дают tg⁡β\operatorname{tg}\beta в м/км

Мына жағдайда орындалады: нефть неподвижна, течение воды установившееся, плотности постоянны; приведённые давления воды сравнивают на одной плоскости приведения и при одной плотности воды (иначе — дополнительный раздел); капиллярными силами пренебрегают: речь о ЗСВ; ВНК по каротажу параллелен ему на высоте hdh_d (переходная зона).

Висячие и наклонные контакты, защемлённая вода →
Высота залежи в куполе при наклонном контакте
h(x,y)=Hэф−ax (x−x0)2−ay (y−y0)2,x0=tx2ax,y0=ty2ay,Hэф=H+tx24ax+ty24ay,V=π Hэф22axay\begin{aligned} h(x, y) &= H_{\text{эф}} - a_x\,(x - x_0)^2 - a_y\,(y - y_0)^2, \\ x_0 &= \frac{t_x}{2a_x},\quad y_0 = \frac{t_y}{2a_y},\quad H_{\text{эф}} = H + \frac{t_x^2}{4a_x} + \frac{t_y^2}{4a_y}, \\ V &= \frac{\pi\,H_{\text{эф}}^2}{2\sqrt{a_x a_y}} \end{aligned}

координаты в км, глубины и высоты в м

Мына жағдайда орындалады: кровля — эллиптический параболоид с осями вдоль xx и yy; пласт толще залежи (подошвенная вода), поэтому объём пород — объём между кровлей и контактом; контакт — плоскость; ловушка не переливается: контур залежи не доходит до точки перелива.

Висячие и наклонные контакты, защемлённая вода →
Градиент давления при вертикальном потоке
 dp dz=ρg+μ uzkz\frac{\dd p}{\dd z} = \rho g + \frac{\mu\,u_z}{k_z}

СИ

Мына жағдайда орындалады: однофазный поток; скорость uzu_z и проницаемость kzk_z постоянны на интервале замеров — тогда профиль прямолинеен; если kzk_z меняется по глубине, меняется и вязкостная составляющая: тонкий плотный слой даёт скачок (раздел о барьерах); глубины — по вертикали, плотность флюида известна независимо (по анализу пробы).

Замеры давления в разрабатываемых пластах: барьеры и точность →
Значимость отклонения градиента от гидростатического
Gв=G−ρg,σGв=sG2+(g σρ)2G_{\text{в}} = G - \rho g,\qquad \sigma_{G_{\text{в}}} = \sqrt{s_G^2 + (g\,\sigma_\rho)^2}

СИ (на практике кПа/м)

Мына жағдайда орындалады: ошибки наклона и плотности случайны и независимы; точки линии кондиционные и принадлежат одной пачке; систематическая масштабная ошибка глубин (неверная инклинометрия) в формулу не входит и проверяется отдельно; поток считают выявленным, если ∣Gв∣|G_{\text{в}}| больше двух-трёх своих ошибок; при малом числе точек ошибка наклона оценена грубо, и порог берут по коэффициенту Стьюдента.

Замеры давления в разрабатываемых пластах: барьеры и точность →
Скачок потенциала на барьере
δΦb=μ uz bkb\delta\Phi_b = \frac{\mu\,u_z\,b}{k_b}

СИ

Мына жағдайда орындалады: барьер однородный и сплошной; его ёмкость мала, и переток через него почти установившийся; пачки над и под барьером в вертикальном равновесии и заполнены одним флюидом.

Замеры давления в разрабатываемых пластах: барьеры и точность →
Материальный баланс двух пачек с перетоком
ctV1  dΦ1 dt=−q1−q12,ctV2  dΦ2 dt=−q2+q12,q12=T (Φ1−Φ2)\begin{aligned} c_tV_1\,\frac{\dd\Phi_1}{\dd t} &= -q_1 - q_{12}, \\ c_tV_2\,\frac{\dd\Phi_2}{\dd t} &= -q_2 + q_{12}, \qquad q_{12} = T\,(\Phi_1 - \Phi_2) \end{aligned}

метрические промысловые: МПа, м³, м³/сут, 1/МПа, сутки

Мына жағдайда орындалады: внутри каждой пачки потенциал одинаков: она гораздо проницаемее барьера, депрессии у скважин не учитываются; отборы постоянны, сжимаемость постоянна; приток извне (законтурная вода) учитывают как отрицательный отбор; ёмкость самого барьера мала; течение однофазное.

Замеры давления в разрабатываемых пластах: барьеры и точность →
Установившийся скачок и постоянная времени барьера
Δуст=(r2−r1) τ=q2V1−q1V2T (V1+V2),ri=qictVi,τ=ct V1V2(V1+V2) T\begin{aligned} \Delta_{\text{уст}} &= (r_2 - r_1)\,\tau = \frac{q_2V_1 - q_1V_2}{T\,(V_1 + V_2)}, \\ r_i &= \frac{q_i}{c_t V_i}, \qquad \tau = \frac{c_t\,V_1V_2}{(V_1 + V_2)\,T} \end{aligned}

метрические промысловые, как выше

Мына жағдайда орындалады: постоянные отборы и равные начальные потенциалы пачек; сжимаемость в установившийся скачок не входит: в правой форме она сократилась.

Замеры давления в разрабатываемых пластах: барьеры и точность →
Профиль потенциала в плотной пачке при перетоке в соседнюю
Φ(ζ)−Φ1=ΔΦmax⁡[2ζh−(ζh)2],ΔΦmax⁡=μ u h2 kz,u=qA⋅V2V1+V2\begin{aligned} \Phi(\zeta) - \Phi_1 &= \Delta\Phi_{\max}\left[\frac{2\zeta}{h} - \left(\frac{\zeta}{h}\right)^2\right], \\ \Delta\Phi_{\max} &= \frac{\mu\,u\,h}{2\,k_z}, \qquad u = \frac{q}{A}\cdot\frac{V_2}{V_1 + V_2} \end{aligned}

СИ

Мына жағдайда орындалады: кровля плотной пачки непроницаема, поток в ней вертикальный, к скважинам по самой плотной пачке флюид не идёт; совместный псевдоустановившийся режим: обе пачки теряют давление с одной скоростью (критерий времени ниже); однофазный поток, kzk_z одинакова по толщине пачки.

Замеры давления в разрабатываемых пластах: барьеры и точность →
Когда профиль плотной пачки устанавливается
tDh=kz tϕ μ ct h2>2t_{Dh} = \frac{k_z\,t}{\phi\,\mu\,c_t\,h^2} > 2

СИ

Мына жағдайда орындалады: отбор из проницаемой пачки примерно постоянен; весь он идёт через неё, и переток из плотной пачки нарастает с нуля; граница годится при любом соотношении поровых объёмов пачек; если бы постоянный расход отбирали из самой плотной пачки с самого начала, хватило бы tDh>0,5t_{Dh} > 0{,}5 (дополнительный раздел).

Замеры давления в разрабатываемых пластах: барьеры и точность →
Отставание пачки за барьером при импульсе
τлок=ϕ1h1 ct μ bkb,Δp2−Δp1≈τлок  d(Δp2) dt\tau_{\text{лок}} = \frac{\phi_1 h_1\,c_t\,\mu\,b}{k_b},\qquad \Delta p_2 - \Delta p_1 \approx \tau_{\text{лок}}\,\frac{\dd(\Delta p_2)}{\dd t}

СИ

Мына жағдайда орындалады: скважина, создающая импульс, вскрыла только пачку 2, и пачка 1 получает возмущение лишь через барьер; боковым перетоком в пачке 1 пренебрегают — это завышает отставание, если пачка 1 по площади проницаема; Δp2\Delta p_2 — давление пачки 2 у наблюдательной скважины с учётом перетока: барьер подпитывает пачку 2 на всей площади, куда дошёл импульс, и если параметр перетекания B=k2h2b/kbB = \sqrt{k_2h_2b/k_b} (k2k_2, h2h_2 — проницаемость и толщина пачки 2) меньше расстояния до скважины, создающей импульс, решение для линейного источника по одной пачке 2 сильно завышает её отклик (пример ниже); приближённое равенство — для почти линейного изменения давления пачки 2 и времени, много большего τлок\tau_{\text{лок}}; точно Δp2−Δp1=τлок  d(Δp1)/ dt\Delta p_2 - \Delta p_1 = \tau_{\text{лок}}\,\dd(\Delta p_1)/\dd t.

Замеры давления в разрабатываемых пластах: барьеры и точность →
Потенциалы двух пачек во времени
Φˉ(t)=Φ0−(q1+q2) tct (V1+V2),Δ(t)=Δуст(1−e−t/τ),Φ1=Φˉ+V2V1+V2 Δ,Φ2=Φˉ−V1V1+V2 Δ\begin{aligned} \bar\Phi(t) &= \Phi_0 - \frac{(q_1 + q_2)\,t}{c_t\,(V_1 + V_2)}, \qquad \Delta(t) = \Delta_{\text{уст}}\left(1 - e^{-t/\tau}\right), \\ \Phi_1 &= \bar\Phi + \frac{V_2}{V_1 + V_2}\,\Delta, \qquad \Phi_2 = \bar\Phi - \frac{V_1}{V_1 + V_2}\,\Delta \end{aligned}

метрические промысловые, как в основном разделе

Мына жағдайда орындалады: постоянные отборы, равные начальные потенциалы, остальные допущения модели двух пачек.

Замеры давления в разрабатываемых пластах: барьеры и точность →
Отклик двух пачек с перетоком на изменение расхода скважины в пачке 2
pˉ2(s)=2⋅0,933 qμk2h2 s K0 ⁣(rBτ2s+τлок s1+τлок s),pˉ1(s)=pˉ2(s)1+τлок s\bar p_2(s) = \frac{2\cdot 0{,}933\,q\mu}{k_2h_2\,s}\,K_0\!\left(\frac{r}{B}\sqrt{\tau_2 s + \frac{\tau_{\text{лок}}\,s}{1 + \tau_{\text{лок}}\,s}}\right),\qquad \bar p_1(s) = \frac{\bar p_2(s)}{1 + \tau_{\text{лок}}\,s}

метрические промысловые: МПа, м³/сут, мД, м, мПа·с, сутки

Мына жағдайда орындалады: пачка 1 по площади не проводит (боковой переток в ней не учитывается), ёмкость глины мала, пласт однороден по площади и неограничен; давления во времени получают численным обращением преобразования Лапласа (алгоритм Стефеста); без перетока (kb→0k_b \to 0) формула переходит в решение для линейного источника (Решение для линейного источника и функция давления).

Замеры давления в разрабатываемых пластах: барьеры и точность →
Градиент давления при вертикальном течении двух фаз
 dp dz=gρˉ+utλt,ρˉ=λ1ρ1+λ2ρ2λ1+λ2,λj=kz krjμj\frac{\dd p}{\dd z} = g\bar\rho + \frac{u_t}{\lambda_t},\qquad \bar\rho = \frac{\lambda_1\rho_1 + \lambda_2\rho_2}{\lambda_1 + \lambda_2},\qquad \lambda_j = \frac{k_z\,k_{rj}}{\mu_j}

СИ

Мына жағдайда орындалады: одномерный вертикальный поток в однородной пачке; фазы несжимаемы в пределах интервала замеров; давления фаз равны — капиллярным давлением пренебрегают (поправка — в разделе о капиллярном давлении); формула локальная: подвижности берут при насыщенности в данной точке; если насыщенность меняется по глубине, градиент меняется вместе с ней, и профиль изгибается.

Двухфазный поток и описание пласта по данным опробователя →
Плотность по градиенту при противотоке газа и нефти
ρˉ=ρo+Mρg1+M,M=krg/μgkro/μo\bar\rho = \frac{\rho_o + M\rho_g}{1 + M},\qquad M = \frac{k_{rg}/\mu_g}{k_{ro}/\mu_o}

плотности — в любых одинаковых единицах; градиент gρˉg\bar\rho

Мына жағдайда орындалады: суммарного вертикального потока нет: газ поднимается, нефть стекает с той же объёмной скоростью; капиллярное давление газ — нефть пренебрежимо мало (межфазное натяжение мало); вода неподвижна при связанной насыщенности.

Двухфазный поток и описание пласта по данным опробователя →
Градиент давления нефти в двухфазной зоне с капиллярным членом
Gн= dpo dz=G+fw  dpc dz,fw=λwλtG_{\text{н}} = \frac{\dd p_o}{\dd z} = G + f_w\,\frac{\dd p_c}{\dd z},\qquad f_w = \frac{\lambda_w}{\lambda_t}

СИ (на практике кПа/м)

Мына жағдайда орындалады: гидрофильная порода, нефть в зоне сплошная; кривая капиллярного давления — пропитки, если зона обводняется (профиль пропитки); остальные допущения двухфазного градиента; вывод — в дополнительном разделе.

Двухфазный поток и описание пласта по данным опробователя →
Смещение контакта, если линию текущей воды задали гидростатической
δz∗=−Gв LGw−Go\delta z^* = -\frac{G_{\text{в}}\,L}{G_w - G_o}

любые согласованные (кПа/м и м)

Мына жағдайда орындалады: заданная линия проходит через среднюю точку замеров воды, а истинные линии нефти и воды прямые — тогда формула точна; с измеренным, более крутым градиентом воды в знаменателе она занижала бы смещение; линия нефти определена по своим точкам без смещения.

Двухфазный поток и описание пласта по данным опробователя →
Вода, вошедшая в залежь, по подъёму контакта
We−WpBw≈A ϕ (1−Swi−Sor) ΔzW_e - W_pB_w \approx A\,\phi\,(1 - S_{wi} - S_{or})\,\Delta z

СИ (м, м², м³)

Мына жағдайда орындалады: вода поднимается равномерно по всей площади AA — подошвенная вода, вертикальное равновесие насыщенности; при конусах у скважин или притоке с крыльев подъём в одной скважине не представителен; промытая зона остаётся при остаточной нефтенасыщенности; изменением формы переходной зоны и сжимаемостью пор и воды пренебрегают; начальный и текущий ЗСВ найдены по давлению с общей привязкой глубин скважин.

Двухфазный поток и описание пласта по данным опробователя →
Материальный баланс бака в многоблочной модели
Cj  dpj dt=−qj+∑kTjk (pk−pj),Cj=ct Vp,jC_j\,\frac{\dd p_j}{\dd t} = -q_j + \sum_k T_{jk}\,(p_k - p_j),\qquad C_j = c_t\,V_{p,j}

метрические промысловые: МПа, м³, м³/сут, сутки

Мына жағдайда орындалады: внутри бака давление одинаково: выравнивается много быстрее, чем между баками; однофазная недонасыщенная нефть или вода, сжимаемость и вязкость постоянны; ниже давления насыщения ёмкость зависит от давления, и уравнения нелинейны (дополнительный раздел); переток через связь пропорционален разности давлений баков: течение через неё установившееся, собственной ёмкостью связи пренебрегают.

Упрощённая многоблочная модель материального баланса →
Дебит скважины в малом блоке за разломом
q(t)=q∞+(q0−q∞) e−t/τ,τ=CJ+T,q0=J (pсос−pwf),q∞=J TJ+T (pсос−pwf)\begin{aligned} q(t) &= q_\infty + (q_0 - q_\infty)\,\e^{-t/\tau},\qquad \tau = \frac{C}{J + T}, \\ q_0 &= J\,(p_{\text{сос}} - p_{wf}),\qquad q_\infty = \frac{J\,T}{J + T}\,(p_{\text{сос}} - p_{wf}) \end{aligned}

метрические промысловые

Мына жағдайда орындалады: блок — бак; давление соседнего блока постоянно; в начале давление блока равно соседнему; забойное давление и продуктивность постоянны, течение однофазное выше давления насыщения.

Упрощённая многоблочная модель материального баланса →
Постоянные времени трёх баков в цепочке
λ2−s1λ+s2=0,τ=1/λ,s1=TABCA+TAB+TBCCB+TBCCC,s2=TAB TBC (CA+CB+CC)CA CB CC\begin{aligned} &\lambda^2 - s_1\lambda + s_2 = 0,\qquad \tau = 1/\lambda, \\ &s_1 = \frac{T_{AB}}{C_A} + \frac{T_{AB} + T_{BC}}{C_B} + \frac{T_{BC}}{C_C},\qquad s_2 = \frac{T_{AB}\,T_{BC}\,(C_A + C_B + C_C)}{C_A\,C_B\,C_C} \end{aligned}

метрические промысловые

Мына жағдайда орындалады: цепочка A–B–C без прямой связи A–C; ёмкости и проводимости постоянны.

Упрощённая многоблочная модель материального баланса →

Белгілер

БелгіМағынасы
zˉ\bar z
Δz\Delta z
∇h\nabla h
dˉ, s\bar d,\ s
zˉ, pˉ\bar z,\ \bar p
(k/μ)d(k/\mu)_d
(kh)o(kh)_o
δz∗\delta z^*
zˉ∗, σzˉ∗\bar z^*,\ \sigma_{\bar z^*}
 dp/ dz\dd p/\dd z
∇Φw\nabla\Phi_w
0,8090{,}809
pˉ2, pˉ1\bar p_2,\ \bar p_1
Δp2, Δp1\Delta p_2,\ \Delta p_1
Δpвис\Delta p_{\text{вис}}
δpЗСВ\delta p_{\text{ЗСВ}}
Δpн\Delta p_{\text{н}}
Δpреп\Delta p_{\text{реп}}
AA
ax, aya_x,\ a_y
bb
BB
BwB_w
b, kbb,\ k_b
CC
CA, CB, CCC_A,\ C_B,\ C_C
CjC_j
ctc_t
ct, Vp,jc_t,\ V_{p,j}
c, nc,\ n
 dpc/ dz\dd p_c/\dd z
Δpd\Delta p_d
did_i
FF
fAf_A
fwf_w
gg
GG
GвG_{\text{в}}
Gкаж, GG_{\text{каж}},\ G
GнG_{\text{н}}
Ga, GbG_a,\ G_b
GoG_o
Go, GwG_o,\ G_w
GwG_w
Gw−GoG_w - G_o
Gw, GoG_w,\ G_o
G, sGG,\ s_G
hh
HH
HэфH_{\text{эф}}
h(x,y)h(x, y)
JJ
kk
KK
K0K_0
k2, h2k_2,\ h_2
kпр,i, kк,ik_{\text{пр},i},\ k_{\text{к},i}
kak_a
kbk_b
kfk_f
krf′k_{rf}'
krg, krok_{rg},\ k_{ro}
kro′k_{ro}'
ksk_s
kzk_z
kz, krj, μjk_z,\ k_{rj},\ \mu_j
K(m)K(m)
k/μk/\mu
LL
mm
MM
msm_s
nn
zˉo, pˉo\bar z_o,\ \bar p_o
pp
p∗p^*
pнасp_{\text{нас}}
pрег(z)p_{\text{рег}}(z)
pсосp_{\text{сос}}
pa(z0), pb(z0)p_a(z_0),\ p_b(z_0)
pjp_j
pwfp_{wf}
p(Δt)p(\Delta t)
qq
q1, q2q_1,\ q_2
q12q_{12}
qпq_{\text{п}}
qjq_j
q, Aq,\ A
q, B, μq,\ B,\ \mu
q, q0, q∞q,\ q_0,\ q_\infty
q, μ, ϕ, ct, kh, kvq,\ \mu,\ \phi,\ c_t,\ k_h,\ k_v
rr
r1, r2r_1,\ r_2
RкR_{\text{к}}
RплR_{\text{пл}}
rper_{pe}
rwr_w
ss
Δps\Delta p_s
SS
s1s_1
s2s_2
sGs_G
Swi, SorS_{wi},\ S_{or}
s, n, zˉs,\ n,\ \bar z
Δps,o, Δps,w\Delta p_{s,o},\ \Delta p_{s,w}
tt
TT
TAB, TBCT_{AB},\ T_{BC}
TdT_d
tDht_{Dh}
TjkT_{jk}
tpt_p
tst_s
tx, tyt_x,\ t_y
uu
u1, u2u_1,\ u_2
utu_t
uzu_z
VV
V1, V2V_1,\ V_2
WeW_e
WpBwW_pB_w
x0, y0x_0,\ y_0
zz
z∗z^*
zвис∗z^*_{\text{вис}}
zосн∗z^*_{\text{осн}}
z∗, zА∗, zБ∗z^*,\ z^*_{\text{А}},\ z^*_{\text{Б}}
z∗, pЗСВz^*,\ p_{\text{ЗСВ}}
z0z_0
zВНКz_{\text{ВНК}}
zпрz_{\text{пр}}
ziz_i
zi∗, σiz_i^*,\ \sigma_i
zi, piz_i,\ p_i
β\beta
δ\delta
Δ, Δуст, τ\Delta,\ \Delta_{\text{уст}},\ \tau
Δ(Δps)/Δz\Delta(\Delta p_s)/\Delta z
Δуст\Delta_{\text{уст}}
δo, δw\delta_o,\ \delta_w
Δo, Δw\Delta_o,\ \Delta_w
δΦb\delta\Phi_b
ζ\zeta
ηv\eta_v
λ\lambda
λj, λt\lambda_j,\ \lambda_t
μ\mu
μ, ϕ, ct\mu,\ \phi,\ c_t
μf\mu_f
μf, hmc, kmc\mu_f,\ h_{mc},\ k_{mc}
μf, ϕ, ct\mu_f,\ \phi,\ c_t
μg, μo\mu_g,\ \mu_o
ρ\rho
ρˉ\bar\rho
ρ, σρ\rho,\ \sigma_\rho
ρ1, ρ2\rho_1,\ \rho_2
ρo, ρg\rho_o,\ \rho_g
ρw,ст\rho_{w,\text{ст}}
ρw, ρo\rho_w,\ \rho_o
σ(z)\sigma(z)
σм\sigma_{\text{м}}
σa(z∗), σb(z∗)\sigma_a(z^*),\ \sigma_b(z^*)
σGв\sigma_{G_{\text{в}}}
σp\sigma_p
σpнас\sigma_{p_{\text{нас}}}
σz\sigma_z
σz∗\sigma_{z^*}
σzГНК\sigma_{z_{\text{ГНК}}}
τ\tau
τ2, τлок\tau_2,\ \tau_{\text{лок}}
τлок\tau_{\text{лок}}
ϕ\phi
Φˉ\bar\Phi
ϕ, ct, h\phi,\ c_t,\ h
Φ0\Phi_0
Φ1\Phi_1
ϕ1, h1\phi_1,\ h_1
Φ1, Φ2\Phi_1,\ \Phi_2
Φo\Phi_o
Φw, Φw,А, Φw,Б\Phi_w,\ \Phi_{w,\text{А}},\ \Phi_{w,\text{Б}}
χ2\chi^2