Кітапхана әзірге орыс тілінде. Ағылшын және қазақ тілдеріндегі нұсқалары кейінірек қосылады.
Формулалар: Приток к скважине
«Гидродинамические исследования скважин» бөліміндегі «Приток к скважине» тақырыбы сабақтарының формулалары қолданылу шарттарымен және бірліктерімен, сондай-ақ белгілердің осы сабақтардағы мағынасы.
Линия притока (однофазный приток)
pwf=pˉ−Jq
любые согласованные единицы, например м³/сут и МПа
Мына жағдайда орындалады: однофазный приток (pwf выше давления насыщения) и стабилизированные режимы; коэффициент продуктивности не зависит от дебита: инерционных потерь нет.
давления — МПа; произведение ρgH получается в паскалях и делится на 106
Мына жағдайда орындалады: вертикальные НКТ до интервала перфорации; однофазная жидкость без свободного газа, плотность постоянна; давление на устье поддерживается постоянным — штуцером или давлением в сборной сети; K зависит от диаметра труб, плотности и вязкости жидкости; как его рассчитывают, показано в уроке Узловой анализ добывающей системы.
Баланс закачки при поддержании пластового давления
j∑qw,jBw+qaq=qoBo
любые одинаковые единицы расхода, например м³/сут
Мына жағдайда орындалады: период до прорыва воды к добывающим скважинам, давление выше давления насыщения: добывается только нефть с растворённым газом; пластовое давление поддерживается постоянным — отбор полностью возмещён.
Пластовый объём отбора нефти, воды и свободного газа
V=qoBo+qwBw+qo(Rp−Rs)Bg
м³/сут; газовый фактор и газосодержание — м³ газа на м³ нефти в стандартных условиях
Мына жағдайда орындалады: дебиты — в стандартных условиях, объёмные коэффициенты и газосодержание — при текущем пластовом давлении; свободным считается газ сверх растворённого, (Rp−Rs)qo в стандартных условиях.
СИ (любая согласованная система единиц); ln — натуральный логарифм
Мына жағдайда орындалады: установившийся режим: на контуре поддерживается постоянное давление pe; однородный изотропный пласт постоянной толщины, скважина в центре круговой области вскрывает его на всю толщину; однофазный поток несжимаемого или слабосжимаемого флюида по закону Дарси; течение горизонтальное; призабойная зона не изменена — скин-фактор равен нулю (как его учесть, показано ниже).
СИ; в метрических и промысловых единицах постоянные те же, что в формуле Дюпюи
Мына жағдайда орындалады: изменённая зона мала по сравнению с областью дренирования, и течение в ней можно считать установившимся; скин не зависит от дебита (нет инерционных потерь).
СИ; давления только абсолютные; ln — натуральный логарифм
Мына жағдайда орындалады: установившийся изотермический приток, однородный пласт, скважина вскрывает его на всю толщину; μZ мало меняется между pw и pe — ориентировочно при давлениях до 14 МПа; при более высоких давлениях используют псевдодавление (дополнительный раздел); закон Дарси: у газовых скважин при больших дебитах добавляются инерционные потери (Приток при высоких дебитах: нелинейная фильтрация); скин прибавляют к логарифму так же, как для нефти.
Мына жағдайда орындалады: постоянный дебит после пуска; однородный пласт; r много меньше радиуса исследования 4kt/(ϕμct): возмущение пришло сюда давно.
любые согласованные: например, м³/сут, 1/МПа и м³ дают МПа/сут
Мына жағдайда орындалады: замкнутая область: через границы флюид не поступает; постоянный дебит; однофазный флюид, сжимаемость постоянна; для среднего давления равенство верно в любой момент, для давления в каждой точке — после выхода на псевдоустановившийся режим.
Распределение давления при псевдоустановившемся притоке
p(r)−pwf=2πkhqBμ(lnrwr−2re2r2+S)
СИ; ln — натуральный логарифм
Мына жағдайда орындалады: псевдоустановившийся режим, круговая область со скважиной в центре; rw≪re: отброшены слагаемые порядка (rw/re)2; скин — дополнительный перепад давления в тонкой зоне у ствола (Скин-фактор).
Псевдоустановившийся приток в области произвольной формы
pˉ−pwf=2πkhqBμ(21lnγCArw24A+S)
СИ; A и rw2 в одних единицах площади; ln — натуральный логарифм
Мына жағдайда орындалады: псевдоустановившийся режим: безразмерное время tDA больше табличного значения для данной формы; однородный изотропный пласт, скважина вскрывает всю толщину, граница непроницаема по всему периметру.
Забойное давление в псевдоустановившемся режиме через начальное давление
pi−pwf=2πkhqBμ(21lnγCArw24A+S+2πtDA)
СИ; ln — натуральный логарифм
Мына жағдайда орындалады: постоянный дебит от начального состояния, псевдоустановившийся режим уже наступил; замкнутая область, однофазный слабосжимаемый флюид.
Мына жағдайда орындалады: все скважины блока работают в псевдоустановившемся режиме с постоянными дебитами; однофазный флюид, сжимаемость и объёмный коэффициент одинаковы по блоку; скважины разных блоков, разделённых непроницаемыми разломами, рассматривают по отдельности.
безразмерная; L, W и rw в одних единицах; ln — натуральный логарифм
Мына жағдайда орындалады: псевдоустановившийся режим, однородный пласт, скважина вскрывает всю толщину; скважина отстоит от обеих коротких сторон не меньше чем на ширину W: тогда погрешность логарифмического члена меньше 0,01; для скважины на продольной оси (yD=1/2) достаточно половины ширины; ближе к короткой стороне формула занижает сопротивление: у скважины вне оси на расстоянии W/2 ошибка доходит до 0,1–0,2, а для скважины в углу области формула непригодна — нужны табличные значения.
Мына жағдайда орындалады: зона изменённой проницаемости мала по сравнению с областью дренирования, и течение в ней можно считать установившимся при текущем дебите; в тонкой зоне не накапливается флюид, поэтому Δps сразу следует за дебитом и исчезает при остановке скважины; однофазное течение по закону Дарси; при инерционных потерях к скину добавляется слагаемое, растущее с дебитом; скин всегда относят к тем же k и h, которые описывают приток в пласте.
Скин зоны изменённой проницаемости (формула Хокинса)
S=(ksk−1)lnrwrs
любые согласованные: входят только отношения k/ks и rs/rw
Мына жағдайда орындалады: изменённая зона — цилиндр вокруг ствола с однородной проницаемостью ks, и rs≪re; скважина вскрывает пласт на всю толщину, поток в зоне радиальный; однофазное течение по закону Дарси.
Мына жағдайда орындалады: скин не меняется со временем и не зависит от дебита; зона, которую заменяет приведённый радиус, мала по сравнению с областью дренирования (rw′≪re).
Мына жағдайда орындалады: однородный пласт, круговая область дренирования со скважиной в центре; однофазный поток по закону Дарси; скважина вскрывает всю толщину пласта, иначе в скин входит составляющая несовершенства; вторая (нижняя) формула — для псевдоустановившегося режима, когда возмущение давления уже достигло границ замкнутой области.
безразмерный; давления — в любых одинаковых единицах
Мына жағдайда орындалады: псевдоустановившийся приток; обе продуктивности относятся к одной области дренирования; pˉ — среднее давление в области дренирования; у новой скважины его заменяют экстраполированным давлением по кривой восстановления.
Мына жағдайда орындалады: простое сложение — приближение, составляющие взаимодействуют: если вскрыта часть толщины hw, скин повреждения, отнесённый ко всей толщине h, увеличивается примерно в h/hw раз, а неглубокое повреждение, которое перфорационные каналы проходят насквозь, почти не мешает притоку.
безразмерная; длины и проницаемости — в одинаковых единицах; ln — натуральный логарифм
Мына жағдайда орындалады: однородный пласт с постоянными kh и kv между непроницаемыми кровлей и подошвой; вертикальная скважина, один сплошной интервал; аппроксимация численных решений; при hD от 100 до десятков тысяч и hw/h≥0,1 она отличается от численного решения с одинаковым давлением по интервалу не больше чем на 0,6 (на несколько процентов), обычно в меньшую сторону; при меньших hD (тонкий пласт) она занижает псевдоскин — при hD=20 и малой степени вскрытия на треть, — и нужен численный расчёт; для интервала в промежуточном положении значение лежит между значениями для интервала у кровли и в середине; точнее — по численной модели.
Мына жағдайда орындалады: зона повреждения тонкая: её радиус мал по сравнению с интервалом и с зоной схождения потока; поток через повреждённую зону радиален к интервалу; у газовой скважины к S добавляется инерционный скин, тоже усиленный вскрытием части толщины (Приток при высоких дебитах: нелинейная фильтрация).
Производная давления при сферическом и полусферическом притоке
Δp′=8π3/2ks3/2tcqBμϕμct,ks=(kh2kv)1/3
СИ (любая согласованная система единиц)
Мына жағдайда орындалады: однородный анизотропный пласт; интервал короткий по сравнению с толщиной; время больше конца раннего радиального притока и меньше начала позднего; влияние ствола закончилось.
Мына жағдайда орындалады: это оценки по модели равномерного притока по интервалу для степени вскрытия до 0,3, а границы режимов — по отклонению производной от полки на 5 %; с допуском 10 % множитель a1 вчетверо больше, а a2 — примерно на 20 % меньше; влияние ствола не учтено: оно часто полностью скрывает ранний радиальный приток.
безразмерная; lg — десятичный логарифм, углы — в градусах
Мына жағдайда орындалады: ствол вскрывает и перфорирует всю толщину однородного пласта; θ′≤75∘, hD>40; в изотропном пласте θ′=θ; учёт анизотропии через эффективный угол — распространённое приближение; значение относится к позднему, псевдорадиальному притоку; горизонтальные скважины описывают другими моделями (Горизонтальные скважины).
Мына жағдайда орындалады: тонкая зона повреждения вдоль всего ствола в пласте; ствол перфорирован по всей длине в пласте; cosθ′ — это отношение толщины к длине ствола в пласте, cosθ, умноженное на отношение kh к эффективной проницаемости поперёк ствола; в анизотропном пласте она меньше kh, и cosθ′>cosθ.
Мына жағдайда орындалады: конус неподвижен, вода под ним в гидростатическом равновесии; граница резкая — капиллярная переходная зона не учитывается; давление в вершине конуса принято равным забойному. На самом деле вершина ниже интервала, и давление там выше забойного, поэтому оценка занижает допустимую депрессию — она в запас; для газового конуса Δρ=ρo−ρg, а hc — расстояние от ГНК до верхних отверстий.
Предельный безводный дебит по гидростатическому равновесию
qc=μB(lnrwre+Spp)2πkhhΔρghc
СИ; ln — натуральный логарифм
Мына жағдайда орындалады: установившийся приток однофазной нефти к частично вскрытой скважине в однородном пласте; давление на контуре поддерживается; вода неподвижна, конус не искажает поле давления в нефти; вершина «чувствует» всю депрессию на забое вместе с сопротивлением схождения потока к интервалу — отсюда занижение результата; скин повреждения в формулу не входит: перепад давления в тонкой повреждённой зоне у ствола до пласта под интервалом не доходит.
Предельный дебит конуса при вертикальном равновесии (Мейер — Гардер)
qc=μBlnrwreπkhΔρg(h2−hw2)
СИ; ln — натуральный логарифм
Мына жағдайда орындалады: вертикальное равновесие: давление в нефти по вертикали постоянно, нефть течёт горизонтально; у самой скважины это допущение грубое; пласт изотропный: kv в формулу не входит; сопротивление схождения потока к интервалу не учитывается; интервал от кровли; при предельном дебите у ствола толщина нефти над конусом равна интервалу hw.
Мына жағдайда орындалады: однородный анизотропный пласт, установившийся приток при постоянном давлении на контуре, вода неподвижна, интервал от кровли; аппроксимация теоретических расчётов устойчивого конуса для скважины, вскрывшей верх пласта; F растёт при уменьшении reD: меньшая вертикальная проницаемость повышает предельный дебит.
Мына жағдайда орындалады: группы и показатель α взяты из корреляции, построенной по опытам на моделях и расчётам для однородного пласта с подошвенной водой и интервалом от кровли; в промысловых единицах (Δρ — г/см³, h — футы, k — мД, q — STB/d, t — сутки) множители равны 0,00307 и 0,00137. В части справочников безразмерное время записано с тем же множителем, что и Z (0,00307 вместо 0,00137), и время прорыва получается в 2,2 раза меньше. Исходному определению отвечает 0,00137, то есть запись в согласованных единицах выше; множитель для своих единиц пересчитывают из неё — проверка размерности такую ошибку не обнаружит.
Безразмерное время прорыва (корреляция Бурназеля — Жансона)
tD,BT=3−0,7ZZ,Z<0,73≈4,29
безразмерная
Мына жағдайда орындалады: эмпирическая корреляция опытов на моделях; более ранняя корреляция с теми же группами (Собочинского — Корнелиуса) записывается как tD,BT=(4Z+1,75Z2−0,75Z3)/(7−2Z) при Z<3,5; при Z больше 4,29 (по второй корреляции — 3,5) вода до интервала не доходит: это ещё одна, «динамическая», оценка предельного дебита; однородный пласт; прослои, трещины, неоднородность по вертикали меняют результат в разы — точность в лучшем случае около двух раз.
Мына жағдайда орындалады: обе зоны отдают жидкость к скважине параллельно, пропорционально kkrh/μ; давление и проницаемость по зонам одинаковы; по мере отбора ВНК поднимается: haq растёт, h уменьшается, и предел со временем повышается; доля воды в пластовых условиях; в стандартных условиях обводнённость несколько выше: при подъёме на поверхность объём нефти уменьшается сильнее, чем объём воды (объёмный коэффициент нефти больше).
Рост обводнённости после прорыва (корреляция Куо — Десбрисея)
fw,limfw=0,29+0,94lgtBTt,0,5≤tBTt≤5,7
безразмерная
Мына жағдайда орындалады: при t/tBT<0,5 отношение равно нулю, при t/tBT>5,7 — единице; однородный пласт с подошвенной водой, постоянный отбор жидкости; формально вода появляется уже при половине расчётного времени прорыва: так корреляция нормирована на оценку tBT, и это ещё одно напоминание о точности этой оценки; рост предела fw,lim с подъёмом ВНК учитывают отдельно, пересчитывая h и haq по накопленной добыче.
Мына жағдайда орындалады: вертикальное равновесие и изотропный пласт, как у формулы с одним конусом; обе фазы под и над нефтью неподвижны; положение интервала найдено из условия устойчивости; движение контактов при разработке (расширение шапки, подъём воды) в нём не учтено.
Мына жағдайда орындалады: однофазное изотермическое течение; в каждой точке скорость направлена вдоль градиента давления; β — свойство породы, как и k; его определяют опытом (ниже); при v→0 второй член исчезает, и уравнение переходит в закон Дарси.
Опыт с газом на керне: линейная форма уравнения Форхгеймера
2ZRTLμGM(p12−p22)=k1+βμG
СИ; давления абсолютные
Мына жағдайда орындалады: изотермическое однофазное течение; Z и μ не меняются в диапазоне давлений опыта; проскальзывание газа (поправка Клинкенберга) мало — для этого опыт ведут с противодавлением на выходе, при среднем давлении в образце порядка мегапаскаля; иначе его учитывают отдельно (Проницаемость горных пород).
Корреляция коэффициента инерционного сопротивления с проницаемостью
β=k1,2017,64⋅1010
эмпирическая: β — м⁻¹, k — мД
Мына жағдайда орындалады: сцементированные породы, однофазный поток газа; разброс измерений относительно корреляции — до порядка величины; остаточная вода или выпавший конденсат сужают каналы, и β для газа растёт — иногда в несколько раз.
Установившийся радиальный приток с инерционными потерями
pe−pw=2πkhqμlnrwre+(2πh)2βρq2(rw1−re1)
СИ; ln — натуральный логарифм
Мына жағдайда орындалады: установившийся однофазный приток слабосжимаемой жидкости (газ — ниже, через массовый расход); однородный пласт, скважина вскрывает всю толщину открытым стволом, β и ρ постоянны.
Мына жағдайда орындалады:re≫rw: член 1/re отброшен; открытый ствол на всю толщину, β у ствола тот же, что в пласте; при повреждении и неполном вскрытии D больше (последний раздел).
Мына жағдайда орындалады: массовый расход одинаков на всех радиусах; изотермический приток; инерционные потери сосредоточены у ствола, поэтому вязкость — при забойном давлении; открытый ствол на всю толщину, призабойная зона не повреждена.
СИ; давления абсолютные; ln — натуральный логарифм
Мына жағдайда орындалады: псевдоустановившийся приток в круговой области со скважиной в центре; для другой формы области логарифмический член меняют, как в уроке о псевдоустановившемся притоке; m(pˉ) вместо псевдодавления, осреднённого по объёму, — обычное приближение; D — при вязкости газа у забоя; однофазный газ в пласте.
Мына жағдайда орындалады: каждый режим интерпретирован по одной модели пласта, проводимость kh всех режимов одинакова; скин и D не меняются во время исследования (скважина уже очищена после освоения).
Мына жағдайда орындалады: зона повреждения — цилиндр вокруг ствола, течение в ней установившееся; первый член — формула Хокинса (Скин-фактор); re≫rs; ствол открыт на всю толщину.
Мына жағдайда орындалады: зона повреждения тонкая по сравнению с интервалом; поток у ствола радиален к интервалу; инерционные потери в зоне схождения потока, дальше от ствола, малы по сравнению с потерями у стенки.