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

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

ГДИСОграниченная область дренирования Тереңдетілген 17 мин оқу

Исследование на ограниченность пласта

Исследование на ограниченность (reservoir limit test) — длительная запись забойного давления скважины, работающей с постоянным или точно известным дебитом, до тех пор, пока возмущение давления не дойдёт до всех границ области дренирования и давление не начнёт снижаться линейно во времени. По темпу этого снижения находят поровый объём, связанный со скважиной, а по положению прямой — коэффициент формы области.

Не үшін қажет

Для разведочной скважины в изолированном блоке это прямой ответ на главный вопрос оценки: хватит ли запасов для разработки. Ни сейсмика, ни каротаж не показывают, проводят ли разломы и не выклинивается ли пласт в нескольких сотнях метров; исследование на ограниченность измеряет именно связанный объём — тот, из которого скважина действительно отбирает нефть или газ.

Қысқаша негізгісі

  • В замкнутой области после переходного периода забойное давление снижается линейно: pwf=pint−m∗tp_{wf} = p_{int} - m^*t. Темп m∗=qB/(ctVp)m^* = qB/(c_tV_p) зависит только от отбора, сжимаемости и порового объёма — не от проницаемости и не от скина.
  • На диагностическом графике этот участок — единичный наклон логарифмической производной в конце записи; само Δp\Delta p из-за постоянного слагаемого единичного наклона не показывает.
  • Поровый объём: Vp=qB/(24 ctm∗)V_p = qB/(24\,c_tm^*) при qq в м³/сут и m∗m^* в МПа/ч. Ошибка в ctc_t переходит в VpV_p один к одному.
  • Отрезок прямой pintp_{int} вместе с полулогарифмической прямой даёт коэффициент формы CAC_A, но очень чувствительно: ошибка в pintp_{int} на десятую долю mem_e меняет CAC_A на 10 %.
  • Время до прямой задаёт самый медленный процесс — выравнивание давления вдоль длинной стороны области; оно растёт как квадрат её длины.
  • При меняющемся дебите строят нормированное давление (pi−pwf)/q(p_i - p_{wf})/q от времени материального баланса Q/qQ/q: наклон прямой даёт B/(ctVp)B/(c_tV_p).
Негізгі қатынастар
m∗=qBctVpm^* = \dfrac{qB}{c_tV_p}

темп псевдоустановившегося снижения давления; в метрических единицах m∗m^* [МПа/ч] =qB/(24 ctVp)= qB/(24\,c_tV_p)

pint=pi−qBμ4πkh(ln⁡4AγCArw2+2S)p_{int} = p_i - \dfrac{qB\mu}{4\pi kh}\left(\ln\dfrac{4A}{\gamma C_Ar_w^2} + 2S\right)

отрезок прямой на оси давления (СИ, натуральный логарифм)

CA=4π mem∗t1 exp⁡pint−p1meC_A = \dfrac{4\pi\,m_e}{m^*t_1}\,\exp\dfrac{p_{int} - p_1}{m_e}

коэффициент формы по двум прямым; p1p_1 — давление на полулогарифмической прямой при t1t_1

pi−pwfq=b+BctVp Qq\dfrac{p_i - p_{wf}}{q} = b + \dfrac{B}{c_tV_p}\,\dfrac{Q}{q}

нормированное давление при меняющемся дебите

Жиі қателіктер
  • Проводить прямую по точкам переходного периода: наклон получится круче, объём — заниженным.
  • Пересчитывать VpV_p в запасы, не проверив, что подпитки нет: при законтурной воде прямой нет, а «объём» растёт со временем.
  • Брать общую сжимаемость без сжимаемости пор.
  • Делить наклон в обычных координатах на последний дебит, когда дебит в течение записи менялся.
  • Считать коэффициент формы по отрезку точным, когда погрешность давления сравнима с десятой долей mem_e.

Сабақтан кейін сіз

  • объяснить, почему в замкнутой области забойное давление в конце концов снижается линейно во времени, и связать темп снижения с поровым объёмом через материальный баланс;
  • узнать псевдоустановившийся участок на графике в обычных координатах и на диагностическом графике производной;
  • рассчитать поровый объём, площадь и запасы области по наклону прямой, а коэффициент формы — по её отрезку вместе с результатами полулогарифмического анализа;
  • оценить, сколько должно длиться исследование, и что можно утверждать, если границы так и не проявились;
  • обработать запись с меняющимся дебитом через нормированное давление и время материального баланса;
  • перечислить, что искажает результат: сжимаемость, приток воды, соседние скважины, газ, дрейф манометра.

Зачем исследовать пласт на ограниченность

Разведочная скважина открыла залежь, но сейсмика оставляет вопросы: продолжается ли пласт за разломом, не выклинивается ли он через несколько сотен метров, сообщаются ли соседние блоки. Объём, который «видит» скважина, можно измерить прямо: пустить её с постоянным дебитом и ждать, пока возмущение давления дойдёт до всех границ. После этого давление во всей области снижается одинаково, как в закрытом баке, и по темпу снижения находят связанный поровый объём — объём пор, из которого скважина действительно отбирает флюид.

Такое исследование называют исследованием на ограниченность (reservoir limit test). Обычно оно — часть пробной эксплуатации разведочной или оценочной скважины (extended well test): недели и месяцы работы с отбором продукции. Оно отвечает на вопросы, на которые не отвечают ни каротаж, ни керн: замкнута ли область, проводят ли разломы, сколько нефти в связанном объёме.

  • Постоянный дебит — главное и самое трудное условие; если дебит меняется, применяют нормирование (раздел ниже).
  • Глубинный манометр с высоким разрешением и малым дрейфом: за сутки давление в большом блоке может снизиться лишь на сотые доли мегапаскаля.
  • Время — от недель до месяцев, пока возмущение не дойдёт до самой дальней границы. Продукцию надо принять: сжечь, вывезти или подать в систему сбора; это часто и ограничивает длительность.
  • Начальное давление, измеренное до пуска (опробователем пластов или по первой кривой восстановления давления, КВД), и свойства пласта и флюида, прежде всего общая сжимаемость ctc_t.

Участки записи: от радиального притока к истощению

Длинная запись забойного давления после пуска — кривая падения давления (КПД) — проходит несколько участков. Сначала давление определяет ствол скважины (Влияние ствола скважины), затем наступает радиальный приток — по нему, как в любом исследовании, находят проводимость и скин (Анализ кривой падения давления). Когда возмущение доходит до ближних границ, производная давления растёт; в вытянутом блоке между двумя длинными сторонами может появиться участок, где она растёт с наклоном около ½, — линейный приток вдоль блока. Наконец возмущение доходит до самой дальней границы, и наступает псевдоустановившийся режим (Псевдоустановившийся приток и коэффициент формы).

Участки записи исследования на ограниченность
Участок
Ранний
Что определяет давление
ствол скважины
Признак на графиках
единичный наклон Δp\Delta p и производной
Что получают
коэффициент влияния ствола
Участок
Радиальный приток
Что определяет давление
пласт вокруг скважины
Признак на графиках
полка производной; прямая на полулогарифмическом графике
Что получают
khkh, скин, p1чp_{1\text{ч}}
Участок
Переходный
Что определяет давление
ближние, затем дальние границы
Признак на графиках
производная растёт; в вытянутом блоке — с наклоном около ½
Что получают
расстояния до границ, форму
Участок
Псевдоустановившийся
Что определяет давление
весь объём области
Признак на графиках
единичный наклон производной; прямая в обычных координатах
Что получают
поровый объём, CAC_A
Забойное давление при пробной эксплуатации разведочной скважины (условные данные)
tt, ч
0,1
pwfp_{wf}, МПа
28,900
tt, ч
20
pwfp_{wf}, МПа
28,442
tt, ч
0,2
pwfp_{wf}, МПа
28,844
tt, ч
50
pwfp_{wf}, МПа
28,266
tt, ч
0,5
pwfp_{wf}, МПа
28,770
tt, ч
100
pwfp_{wf}, МПа
28,023
tt, ч
1
pwfp_{wf}, МПа
28,714
tt, ч
200
pwfp_{wf}, МПа
27,601
tt, ч
2
pwfp_{wf}, МПа
28,658
tt, ч
300
pwfp_{wf}, МПа
27,211
tt, ч
5
pwfp_{wf}, МПа
28,584
tt, ч
400
pwfp_{wf}, МПа
26,830
tt, ч
10
pwfp_{wf}, МПа
28,522
tt, ч
500
pwfp_{wf}, МПа
26,452
tt, ч
pwfp_{wf}, МПа
tt, ч
600
pwfp_{wf}, МПа
26,074

Дебит 200 м³/сут нефти от пуска до конца записи; начальное давление 30,0 МПа. Данные рассчитаны по модели однородного замкнутого блока без влияния ствола и округлены до 0,001 МПа.

Диагностический график пробной эксплуатации: изменение давления и его логарифмическая производная0,010,111010010000,1110Время после пуска t, чΔp и Δp′, МПаΔpполка mₑ = 0,081 МПапроизводнаянаклон 1

График в двойном логарифмическом масштабе: время от 0,01 до 1000 часов, давление от 0,03 до 10 МПа. Верхняя кривая изменения давления растёт от 0,9 до 3,9 МПа, точки замеров лежат на ней. Нижняя кривая производной идёт горизонтально на уровне около 0,08 МПа до 3 часов, затем поднимается и после 300 часов совпадает со штриховой прямой единичного наклона, доходя до 2,3 МПа к 600 часам. Горизонтальный штрих отмечает уровень полки.

ЕсептеуДиагностический график записи из таблицы: изменение давления (точки — замеры, линия — модель) и его логарифмическая производная; обе шкалы логарифмические. Полка производной — радиальный приток до 3 ч; затем производная растёт и после 300 ч идёт по прямой с наклоном 1 (штрих) — псевдоустановившийся режим.

Прямая в обычных координатах и поровый объём

Когда возмущение дошло до всех границ, отбор возмещается только расширением пород и флюидов во всей области. Среднее давление по материальному балансу снижается со скоростью qB/(ctVp)qB/(c_tV_p), а в псевдоустановившемся режиме с той же скоростью снижается и забойное давление (замкнутая область). В обычных — не логарифмических — координатах «давление — время» поздние точки ложатся на прямую:

Псевдоустановившийся участок КПД
pwf(t)=pint−m∗t,m∗=qBctVp=qBct ϕhAp_{wf}(t) = p_{int} - m^*t,\qquad m^* = \frac{qB}{c_tV_p} = \frac{qB}{c_t\,\phi hA}
мұндағы:
  • pintp_{int}отрезок прямой на оси давления — её продолжение к t=0t = 0, Па
  • m∗m^*темп снижения давления на прямой (положительный), Па/с
  • Vp=ϕhAV_p = \phi hAпоровый объём, связанный со скважиной, м³
  • q, Bq,\ Bдебит в стандартных условиях и объёмный коэффициент; qBqB — дебит в пластовых условиях, м³/с, м³/м³
  • ctc_tобщая сжимаемость пород и флюидов, 1/Па

Бірліктер: любые согласованные (СИ или, например, м³/сут, 1/МПа, м³ и МПа/сут)

Мына жағдайда орындалады
  • замкнутая область без притока через границы;
  • постоянный дебит с момента пуска;
  • однофазный слабосжимаемый флюид, ctc_t постоянна;
  • псевдоустановившийся режим наступил — проверяют по производной.

Наклон не зависит от проницаемости и скина, поэтому поровый объём находят, даже если khkh определена плохо. Проницаемость, скин и форма области задают положение прямой — отрезок pintp_{int} (следующий раздел).

Басқа бірліктер жүйелерінде (2)
Метрические промысловые единицы
Vp [м3]=q [м3/сут]  B24  ct [МПа−1]  m∗ [МПа/ч]V_p\,[\text{м}^3] = \frac{q\,[\text{м}^3/\text{сут}]\;B}{24\;c_t\,[\text{МПа}^{-1}]\;m^*\,[\text{МПа/ч}]}

qq — м³/сут в стандартных условиях, BB — м³/м³, ctc_t — 1/МПа, m∗m^* — МПа/ч; VpV_p — м³.

24 — часов в сутках.

Промысловые единицы (oilfield)
Vp [bbl]=q [STB/d]  B24  ct [psi−1]  m∗ [psi/h]V_p\,[\text{bbl}] = \frac{q\,[\text{STB/d}]\;B}{24\;c_t\,[\text{psi}^{-1}]\;m^*\,[\text{psi/h}]}

qq — STB/d, BB — rb/STB, ctc_t — 1/psi, m∗m^* — psi/h; VpV_p — баррели (в кубических футах — умножить на 5,615).

та же формула: объём получается в тех же единицах, в которых задан пластовый дебит qBqB.

Почему этот участок узнают по производной, а не по самому давлению? Логарифмическая производная Δp′=t  dΔp/ dt=m∗t\Delta p' = t\,\dd\Delta p/\dd t = m^*t — прямая с наклоном 1 в двойном логарифмическом масштабе (поздние формы). Само же Δp=(pi−pint)+m∗t\Delta p = (p_i - p_{int}) + m^*t содержит постоянное слагаемое и выходит на единичный наклон только тогда, когда истощение много больше депрессии. Наоборот, на графике в обычных координатах прямую легко «увидеть» и в переходном периоде: кривизна там мала. Поэтому начало режима определяют по производной, а наклон и отрезок — по обычным координатам.

Пробная эксплуатация в обычных координатах: прямая истощения и её отрезок на оси давления010020030040050060026272829Время после пуска t, чЗабойное давление pwf, МПанаклон m* = 0,00378 МПа/чотрезок pᵢₙₜ = 28,34 МПарежим с ≈ 347 ч

График давления от 25,8 до 29,2 МПа в зависимости от времени от 0 до 600 часов. Точки замеров спускаются от 28,7 МПа в первые часы до 26,1 МПа к 600 часам: сначала кривая выпуклая, после 300–350 часов точки ложатся на штриховую прямую. Прямая продолжена влево до оси давления, где отрезок около 28,34 МПа. Отмечено начало режима около 350 часов.

ЕсептеуТа же запись в обычных координатах: точки — замеры, штриховая прямая проведена через замеры 400 и 600 ч и продолжена к t=0t = 0, где читается отрезок pintp_{int}. Отметка — начало псевдоустановившегося режима по модели (около 350 ч); раньше точки лежат выше прямой.
Есептеу мысалыПроводимость, скин и поровый объём блока
Бастапқы деректер (шартты)
Разведочная скважина
пробная эксплуатация 600 ч с дебитом 200 м³/сут; pip_i = 30,0 МПа
hh; ϕ\phi; BB; μ\mu
16 м; 0,22; 1,30 м³/м³; 0,8 мПа·с
ctc_t; rwr_w; начальная водонасыщенность SwiS_{wi}
1,7⋅10−31{,}7\cdot10^{-3} МПа⁻¹; 0,1 м; 0,25
Замеры
таблица выше
Шешім
  1. Радиальный приток: производная постоянна до 3 ч (рисунок). По замерам 0,1 и 1 ч наклон m=28,900−28,714=0,186m = 28{,}900 - 28{,}714 = 0{,}186 МПа на цикл; kh=2,149⋅200⋅1,3⋅0,80,186=2403kh = 2{,}149\cdot\dfrac{200\cdot1{,}3\cdot0{,}8}{0{,}186} = 2403 мД·м, k=150,2k = 150{,}2 мД.
  2. Скин (Анализ кривой падения давления): lg⁡kϕμctrw2=lg⁡150,20,22⋅0,8⋅1,7⋅10−3⋅0,01=7,701\lg\dfrac{k}{\phi\mu c_tr_w^2} = \lg\dfrac{150{,}2}{0{,}22\cdot0{,}8\cdot1{,}7\cdot10^{-3}\cdot0{,}01} = 7{,}701; pi−p1чm=30,0−28,7140,186=6,914\dfrac{p_i - p_{1\text{ч}}}{m} = \dfrac{30{,}0 - 28{,}714}{0{,}186} = 6{,}914; S=1,151 (6,914−7,701+2,098)=1,51S = 1{,}151\,(6{,}914 - 7{,}701 + 2{,}098) = 1{,}51.
  3. Прямая в обычных координатах по замерам 400 и 600 ч: m∗=26,830−26,074200=0,00378m^* = \dfrac{26{,}830 - 26{,}074}{200} = 0{,}00378 МПа/ч, или 0,091 МПа/сут.
  4. Поровый объём: Vp=200⋅1,324⋅1,7⋅10−3⋅0,00378=1686V_p = \dfrac{200\cdot1{,}3}{24\cdot1{,}7\cdot10^{-3}\cdot0{,}00378} = 1686 тыс. м³; площадь Vp/(ϕh)=47,9V_p/(\phi h) = 47{,}9 га.
  5. Нефть в связанном объёме: Vp(1−Swi)/B=1686⋅0,75/1,3=973V_p(1 - S_{wi})/B = 1686\cdot0{,}75/1{,}3 = 973 тыс. м³, около 827 тыс. т при плотности 850 кг/м³.
Жауап: k≈150,2k \approx 150{,}2 мД, скин 1,51; скважина дренирует блок с поровым объёмом около 1686 тыс. м³ (около 47,9 га) и примерно 827 тыс. т нефти.

Бұл нені білдіреді. Модель, по которой рассчитаны данные, — замкнутый блок 1200 × 400 м (48 га) с поровым объёмом 1690 тыс. м³; анализ вернул его с ошибкой 0,2 %. Разведочная скважина стоит в небольшом изолированном блоке: для решения о разработке этот результат важнее любой карты — запасы определены по отклику самого пласта. Но он прямо зависит от ctc_t (последний раздел). Данные примера условные.

Отрезок прямой и коэффициент формы

Положение прямой несёт сведения о форме области. Продолжив формулу псевдоустановившегося притока через начальное давление (время выхода на режим) к t=0t = 0, получим отрезок:

Отрезок прямой истощения на оси давления
pint=pi−qBμ4πkh(ln⁡4AγCArw2+2S)p_{int} = p_i - \frac{qB\mu}{4\pi kh}\left(\ln\frac{4A}{\gamma C_A r_w^2} + 2S\right)
мұндағы:
  • pintp_{int}продолжение прямой в обычных координатах к t=0t = 0, Па
  • CAC_Aкоэффициент формы области с данным положением скважины, —
  • γ\gamma1,781 — экспонента постоянной Эйлера, —
  • A, rw, SA,\ r_w,\ Sплощадь области, радиус скважины, скин, м², м, —
  • q, B, μ, k, hq,\ B,\ \mu,\ k,\ hкак в формуле притока, м³/с, м³/м³, Па·с, м², м

Бірліктер: СИ; ln⁡\ln — натуральный логарифм

Мына жағдайда орындалады
  • те же, что для прямой истощения; однородный пласт, скважина вскрывает всю толщину.

Чем меньше CAC_A — чем вытянутее область или ближе к границе скважина, — тем ниже лежит прямая: на ту же добычу приходится большая депрессия.

Если khkh и скин известны по радиальному притоку, а площадь — по наклону, из этого равенства находят CAC_A. Удобнее исключить скин, взяв разность с давлением p1p_1 на полулогарифмической прямой в момент t1t_1 (обычно 1 ч; вывод — в дополнительных разделах):

Коэффициент формы по двум прямым
CA=4π mem∗ t1 exp⁡pint−p1meC_A = \frac{4\pi\,m_e}{m^*\,t_1}\,\exp\frac{p_{int} - p_1}{m_e}
мұндағы:
  • mem_eнаклон полулогарифмической прямой на единицу натурального логарифма, m/2,303m/2{,}303, МПа
  • p1p_1давление на полулогарифмической прямой (или её продолжении) в момент t1t_1, МПа
  • m∗, pintm^*,\ p_{int}наклон и отрезок прямой в обычных координатах, МПа/ч, МПа

Бірліктер: любые согласованные: m∗m^* — в единицах давления на единицу времени, в которой задано t1t_1

Мына жағдайда орындалады
  • обе прямые построены по одной записи с постоянным дебитом;
  • однородный пласт; радиальный приток и псевдоустановившийся режим действительно видны на записи.

Скин, проницаемость и площадь сократились: остались два наклона и разность двух давлений. Обратная сторона — экспонента: ошибка δ\delta в разности pint−p1p_{int} - p_1 меняет CAC_A в eδ/me\e^{\delta/m_e} раз. При mem_e = 0,08 МПа погрешности 0,01 МПа достаточно, чтобы CAC_A изменился на 13 % (таблица ниже), поэтому результат обязательно сверяют с геологией.

Басқа бірліктер жүйелерінде (1)
Десятичные логарифмы
CA=5,458 mm∗ t1⋅10(pint−p1)/mC_A = 5{,}458\,\frac{m}{m^*\,t_1}\cdot10^{(p_{int} - p_1)/m}

mm — наклон на десятичный цикл; m∗m^* и t1t_1 — как выше.

5,458=4π/ln⁡105{,}458 = 4\pi/\ln 10.

Как ошибка в разности pint−p1p_{int} - p_1 меняет CAC_A
δ/me\delta/m_e
0,05
δ\delta при mem_e = 0,0808 МПа
0,004 МПа
CAC_A меняется в
1,05 раза
Псевдоскин формы меняется на
0,025
δ/me\delta/m_e
0,10
δ\delta при mem_e = 0,0808 МПа
0,008 МПа
CAC_A меняется в
1,11 раза
Псевдоскин формы меняется на
0,050
δ/me\delta/m_e
0,20
δ\delta при mem_e = 0,0808 МПа
0,016 МПа
CAC_A меняется в
1,22 раза
Псевдоскин формы меняется на
0,100
δ/me\delta/m_e
0,50
δ\delta при mem_e = 0,0808 МПа
0,040 МПа
CAC_A меняется в
1,65 раза
Псевдоскин формы меняется на
0,250

Псевдоскин формы SA=12ln⁡(4π/(γCA))+3/4S_A = \tfrac12\ln(4\pi/(\gamma C_A)) + 3/4 (коэффициент формы) меняется лишь на δ/(2me)\delta/(2m_e): неточный CAC_A мало сказывается на прогнозе продуктивности, но плохо различает формы.

Есептеу мысалыКоэффициент формы по отрезку прямой
Бастапқы деректер (шартты)
Результаты предыдущего примера
mm = 0,186 МПа на цикл; p1чp_{1\text{ч}} = 28,714 МПа; m∗m^* = 0,00378 МПа/ч; kk = 150,2 мД; площадь 47,9 га
Прямая истощения
через замеры 400 ч (26,830 МПа) и 600 ч (26,074 МПа)
Шешім
  1. Отрезок: pint=26,074+0,00378⋅600=28,342p_{int} = 26{,}074 + 0{,}00378\cdot600 = 28{,}342 МПа.
  2. Наклон на единицу натурального логарифма me=0,186/2,303=0,0808m_e = 0{,}186/2{,}303 = 0{,}0808 МПа; pint−p1чme=28,342−28,7140,0808=−4,604\dfrac{p_{int} - p_{1\text{ч}}}{m_e} = \dfrac{28{,}342 - 28{,}714}{0{,}0808} = -4{,}604.
  3. CA=4π⋅0,08080,00378⋅1⋅e−4,604=268,6⋅0,01001=2,69C_A = \dfrac{4\pi\cdot0{,}0808}{0{,}00378\cdot1} \cdot \e^{-4{,}604} = 268{,}6\cdot0{,}01001 = 2{,}69.
  4. Начало прямой: наклон в обычных координатах между 200 и 300 ч — 0,0039 МПа/ч, между 300 и 400 ч — 0,00381 МПа/ч, то есть ещё на 0,8 % больше, чем потом; режим установился около 350 ч. Безразмерно tDA=3,553⋅10−3⋅150,2⋅3500,22⋅0,8⋅1,7⋅10−3⋅479 000=1,30t_{DA} = \dfrac{3{,}553\cdot10^{-3}\cdot150{,}2\cdot350}{0{,}22\cdot0{,}8\cdot1{,}7\cdot10^{-3}\cdot479\,000} = 1{,}30.
  5. Сравнение с таблицей ниже: CAC_A около 2,5–2,7 при выходе на режим около tDAt_{DA} = 1,3 подходит вытянутому блоку около 3:1 со скважиной ближе к одному из концов. Центральной скважине в области 5:1 CAC_A тоже подходит, но она вышла бы на режим вдвое раньше.
Жауап: CA≈2,69C_A \approx 2{,}69: блок вытянутый, скважина смещена к его концу.

Бұл нені білдіреді. В модели CAC_A = 2,54: ошибка 6 % возникла из-за того, что отрезок получился выше точного на 0,005 МПа, — это всего 0,06 mem_e (замеры округлены до 0,001 МПа, а при 400 ч наклон ещё чуть больше предельного). Коэффициент формы по отрезку — подсказка, а не измерение: его сверяют с картой разломов, со временем выхода на режим и с формой переходного участка. Данные примера условные.

Коэффициент формы и характерные времена прямоугольных областей (расчёт модели)
Форма и положение скважины
Квадрат, скважина в центре
CAC_A
30,88
Режим с tDAt_{DA}
0,15
Радиальный приток до tDAt_{DA}
0,042
Форма и положение скважины
Прямоугольник 2:1, в центре
CAC_A
21,84
Режим с tDAt_{DA}
0,27
Радиальный приток до tDAt_{DA}
0,024
Форма и положение скважины
Прямоугольник 2:1, на оси в 1/4 длины от короткой стороны
CAC_A
4,52
Режим с tDAt_{DA}
0,93
Радиальный приток до tDAt_{DA}
0,022
Форма и положение скважины
Прямоугольник 2:1, на оси в 1/8 длины от короткой стороны
CAC_A
0,58
Режим с tDAt_{DA}
1,04
Радиальный приток до tDAt_{DA}
0,007
Форма и положение скважины
Прямоугольник 3:1, на оси в 0,3 длины от короткой стороны
CAC_A
2,54
Режим с tDAt_{DA}
1,29
Радиальный приток до tDAt_{DA}
0,016
Форма и положение скважины
Прямоугольник 4:1, в центре
CAC_A
5,38
Режим с tDAt_{DA}
0,54
Радиальный приток до tDAt_{DA}
0,012
Форма и положение скважины
Прямоугольник 5:1, в центре
CAC_A
2,36
Режим с tDAt_{DA}
0,67
Радиальный приток до tDAt_{DA}
0,009

Скважина — линейный источник в однородном замкнутом прямоугольнике. Времена — по критериям этого урока: режим — с момента, когда наклон в обычных координатах отличается от предельного меньше чем на 1 %; радиальный приток — пока производная отличается от полки меньше чем на 1 %. Классические табличные CAC_A совпадают с этими в пределах 0,4 %. Времена справочных таблиц (коэффициент формы) определены по погрешности самого давления pDp_D и с другими допусками, поэтому от этих отличаются — для одних форм в бо́льшую, для других в меньшую сторону.

Переходный период: почему ждать приходится долго

Между радиальным притоком и прямой истощения лежит переходный период: возмущение уже дошло до ближних границ, но давление вдоль области ещё не выровнялось. В прямоугольной области наклон в обычных координатах приближается к предельному как сумма затухающих экспонент. Каждая описывает выравнивание давления по своему «тону» — по длине, по ширине, по их сочетаниям, — и медленнее всех затухает выравнивание вдоль длинной стороны:

Как наклон в обычных координатах выходит на предел
∣ dpwf/ dt∣m∗−1≈2cos⁡2πxwL  exp⁡(−π2η tL2)\frac{|\dd p_{wf}/\dd t|}{m^*} - 1 \approx 2\cos^2\frac{\pi x_w}{L}\;\exp\left(-\frac{\pi^2\eta\,t}{L^2}\right)
мұндағы:
  • LLдлина области (длинная сторона), м
  • xwx_wрасстояние от скважины до ближней короткой стороны, м
  • η=k/(ϕμct)\eta = k/(\phi\mu c_t)пьезопроводность пласта, м²/с
  • m∗m^*предельный темп снижения давления, qB/(ctVp)qB/(c_tV_p), Па/с

Бірліктер: СИ; в метрических единицах η=3,553⋅10−3 k/(ϕμct)\eta = 3{,}553\cdot10^{-3}\,k/(\phi\mu c_t) м²/ч при tt в часах

Мына жағдайда орындалады
  • замкнутая прямоугольная область, однородный пласт;
  • поздний переходный период: более быстрые «тоны» уже затухли;
  • скважина не посередине длины: у скважины посередине длины на продольной оси этот тон не возбуждается, и выравнивание идёт вчетверо быстрее.

Время до прямой растёт как квадрат длины области и почти не зависит от её ширины: блок вдвое длиннее выходит на режим вчетверо позже, хотя его площадь больше лишь вдвое. Приравняв правую часть 0,01 (наклон отличается от предельного на 1 %), получим оценку начала прямой — формулу ниже.

Оценка времени выхода на псевдоустановившийся режим
tpss≈L2π2η ln⁡(200cos⁡2πxwL)t_{pss} \approx \frac{L^2}{\pi^2\eta}\,\ln\left(200\cos^2\frac{\pi x_w}{L}\right)
мұндағы:
  • tpsst_{pss}время, с которого наклон в обычных координатах отличается от предельного меньше чем на 1 %, ч
  • L, xw, ηL,\ x_w,\ \etaкак в предыдущей формуле, м, м, м²/ч

Бірліктер: метрические: LL и xwx_w в м, η\eta в м²/ч, tpsst_{pss} в часах

Мына жағдайда орындалады
  • прямоугольная замкнутая область, скважина заметно смещена от середины длины (cos⁡2(πxw/L)\cos^2(\pi x_w/L) не мал);
  • для скважины посередине длины используют таблицу tDAt_{DA} предыдущего раздела.

Для блока примеров (LL = 1200 м, xwx_w = 360 м, η\eta = 1781 м²/ч) получается 81,9⋅ln⁡69,1≈34781{,}9\cdot\ln 69{,}1 \approx 347 ч — столько же даёт и точный расчёт модели. Множитель L2/(π2η)L^2/(\pi^2\eta) — время, за которое неравномерность давления вдоль длины области уменьшается в e\e раз.

Отклонение наклона в обычных координатах от предельного для нескольких прямоугольных областей0,020,1150,11101001000Безразмерное время tDAОтклонение наклона, %1 %квадрат2:12:1, ⅛ длины3:1

График в двойном логарифмическом масштабе: безразмерное время от 0,02 до 5, отклонение от 0,1 до 1000 процентов. Четыре кривые спускаются слева направо. Кривая квадрата с центральной скважиной пересекает горизонталь 1 процент около 0,15, прямоугольника 2:1 с центральной скважиной — около 0,27, прямоугольника 3:1 со скважиной в 0,3 длины — около 1,3, прямоугольника 2:1 со скважиной в одной восьмой длины — около 1,0. Штриховая прямая самого медленного тона сливается с кривой 3:1 после 0,3.

ЕсептеуРасчётное отклонение наклона в обычных координатах от предельного для нескольких прямоугольных областей (модель урока); обе шкалы логарифмические. Пунктир — 1 %: с этого момента прямую можно проводить. Штриховая линия рядом с кривой блока примеров — его самый медленный «тон» по формуле выше.

На диагностическом графике тот же переход виден как подъём производной от полки к прямой с наклоном 1. В вытянутом блоке между ними бывает участок, где производная растёт с наклоном около ½: поток идёт вдоль блока, как в канале между двумя параллельными разломами (Несколько границ: параллельные разломы и клиновидные блоки); по нему оценивают ширину блока, а по моменту отхода от полки — расстояние до ближней границы (Непроницаемый разлом у скважины: метод изображений). Форма перехода — главная подсказка о геометрии, и запись сравнивают с моделями, а не с одним числом CAC_A.

Сколько должно длиться исследование

Длительность планируют заранее по ожидаемым размерам блока: время выхода на режим — по таблице tDAt_{DA} (формула для часов) или по оценке через длину области, плюс примерно столько же, чтобы уверенно определить наклон. Затем решают, выдержат ли это логистика и бюджет: куда девать продукцию, сколько стоит простой буровой или оборудования, когда нужен ответ.

Если за всё время исследования границы так и не проявились, это тоже результат: связанный объём не меньше объёма круга с радиусом, равным радиусу исследования к концу записи:

Нижняя оценка связанного порового объёма
Vp≳πri2hϕ,ri=0,119k tϕμctV_p \gtrsim \pi r_i^2 h\phi,\qquad r_i = 0{,}119\sqrt{\frac{k\,t}{\phi\mu c_t}}
мұндағы:
  • rir_iрадиус исследования к концу записи, м
  • ttдлительность работы с постоянным дебитом, ч
  • k, ϕ, μ, ct, hk,\ \phi,\ \mu,\ c_t,\ hпроницаемость, пористость, вязкость, общая сжимаемость, толщина, мД, —, мПа·с, 1/МПа, м

Бірліктер: метрические промысловые: kk — мД, tt — ч, μ\mu — мПа·с, ctc_t — 1/МПа; rir_i — м

Мына жағдайда орындалады
  • на всей записи нет признаков границ: производная на полке;
  • оценка порядка величины: разные определения радиуса исследования различаются на десятки процентов.

Это нижняя граница, а не оценка объёма: залежь может быть и намного больше. Постоянная 0,119=23,553⋅10−30{,}119 = 2\sqrt{3{,}553\cdot10^{-3}} — та же, что в уроке Анализ кривой падения давления.

Есептеу мысалыСколько ждать, если блок длиннее
Бастапқы деректер (шартты)
Пласт и скважина
как в примерах выше: kk = 150 мД, ϕμct=2,992⋅10−4\phi\mu c_t = 2{,}992\cdot10^{-4} МПа⁻¹·мПа·с, hh = 16 м, ϕ\phi = 0,22
Гипотеза по сейсмике
блок вдвое длиннее — 2400 × 400 м; скважина на оси в 720 м от короткой стороны
Вопрос второй
что можно утверждать, если бы за 600 ч не проявилась ни одна граница
Шешім
  1. Пьезопроводность: η=3,553⋅10−3⋅150/(2,992⋅10−4)=1781\eta = 3{,}553\cdot10^{-3}\cdot150/(2{,}992\cdot10^{-4}) = 1781 м²/ч.
  2. Самый медленный тон: L2/(π2η)=24002/(9,87⋅1781)=328L^2/(\pi^2\eta) = 2400^2/(9{,}87\cdot1781) = 328 ч; cos⁡2(π⋅720/2400)=0,345\cos^2(\pi\cdot720/2400) = 0{,}345, ln⁡(200⋅0,345)=4,23\ln(200\cdot0{,}345) = 4{,}23.
  3. Начало прямой: tpss≈328⋅4,23=1387t_{pss} \approx 328\cdot4{,}23 = 1387 ч, или 58 сут; ещё столько же нужно, чтобы уверенно определить наклон, — всего около 116 сут против 29 сут для блока 1200 м.
  4. Если границы не видны 600 ч: ri=0,119150⋅600/(2,992⋅10−4)=2064r_i = 0{,}119\sqrt{150\cdot600/(2{,}992\cdot10^{-4})} = 2064 м; связанный поровый объём не меньше π⋅20642⋅16⋅0,22=47\pi\cdot2064^2\cdot16\cdot0{,}22 = 47 млн м³.
Жауап: Для блока 2400 × 400 м прямая истощения появится примерно через 58 сут, а исследование растянется почти на четыре месяца; запись в 25 сут без признаков границ означала бы связанный поровый объём больше 47 млн м³.

Бұл нені білдіреді. Удвоение длины при той же ширине увеличило время вчетверо, а площадь — только вдвое: решает длина. Поэтому длинные блоки чаще изучают не одной пробной эксплуатацией, а сочетанием КВД, гидропрослушивания соседних скважин и истории добычи. Данные примера условные.

Если дебит менялся: нормированное давление

Удержать дебит постоянным неделями трудно: меняют штуцер, растёт обводнённость, ограничивает сепаратор. Если в течение записи дебит снижали, наклон в обычных координатах обманывает: после снижения забойное давление на время растёт или падает медленнее, и прямая через точки разных периодов получается положе истинной. Для псевдоустановившегося режима есть простой выход — считать, что при каждом новом дебите режим устанавливается сразу (квазипсевдоустановившееся приближение):

Нормированное давление и время материального баланса
pi−pwf(t)q(t)=b+BctVp tmb,tmb=Q(t)q(t)\frac{p_i - p_{wf}(t)}{q(t)} = b + \frac{B}{c_tV_p}\,t_{mb},\qquad t_{mb} = \frac{Q(t)}{q(t)}
мұндағы:
  • q(t)q(t)дебит в момент замера, в стандартных условиях, м³/сут
  • Q(t)Q(t)накопленная добыча к моменту замера, м³
  • tmbt_{mb}время материального баланса, сут
  • bbдепрессия на единицу дебита: 0,933 Bμkh(ln⁡4AγCArw2+2S)0{,}933\,\frac{B\mu}{kh}\left(\ln\frac{4A}{\gamma C_Ar_w^2} + 2S\right) при kk в мД, μ\mu в мПа·с, hh в м; 0,933=1/(4π⋅0,0853)0{,}933 = 1/(4\pi\cdot0{,}0853) — постоянная наклона на единицу натурального логарифма (откуда постоянные), МПа/(м³/сут)
  • B, ct, VpB,\ c_t,\ V_pобъёмный коэффициент, общая сжимаемость, поровый объём, м³/м³, 1/МПа, м³

Бірліктер: метрические: при qq в м³/сут, QQ в м³ и ctc_t в 1/МПа время tmbt_{mb} — в сутках, наклон — в МПа/(м³/сут) за сутки

Мына жағдайда орындалады
  • замкнутая область, псевдоустановившийся режим;
  • дебит меняется медленно по сравнению со временем выравнивания давления; точки сразу после резкой смены дебита (десятки часов) не используют;
  • однофазный флюид, BB и ctc_t постоянны.

Первое слагаемое — депрессия при текущем дебите, второе — истощение по материальному балансу: pi−pˉ=BQ/(ctVp)p_i - \bar p = BQ/(c_tV_p). В координатах «нормированное давление — время материального баланса» точки всех периодов ложатся на одну прямую с наклоном B/(ctVp)B/(c_tV_p), а отрезок bb вместе с khkh и скином снова даёт CAC_A. Тот же приём лежит в основе современного анализа добычи по ежедневным замерам дебита и давления.

Нормированное давление от времени материального баланса при дважды сниженном дебите051015202530810121416182022Время материального баланса tmb = Q/q, сут(pᵢ − pwf)/q, кПа/(м³/сут)200 м³/сут180 м³/сут160 м³/сут

График: по горизонтали время материального баланса от 0 до 30 суток, по вертикали нормированное давление от 8 до 22 кПа на кубометр в сутки. Одиннадцать точек поднимаются от 9,9 при 4 сутках до 20,8 при 27,6 суток почти по одной штриховой прямой, первые две — чуть ниже неё; на скачках дебита точки сдвигаются вдоль прямой. Подписаны дебиты 200, 180 и 160 кубометров в сутки.

ЕсептеуЗапись той же скважины, когда дебит дважды снижали (200 → 180 → 160 м³/сут): нормированное давление от времени материального баланса. Точки трёх периодов ложатся на одну прямую (штрих — через замеры 300 и 600 ч), если отбросить первые десятки часов после смены дебита; два первых замера (100 и 140 ч) лежат чуть ниже — переходный период ещё не кончился.
Есептеу мысалыПеременный дебит: объём по нормированному давлению
Бастапқы деректер (шартты)
Та же скважина, дебит снижали
200 м³/сут до 150 ч, затем 180 м³/сут до 350 ч, далее 160 м³/сут
Замер при 300 ч
27,430 МПа; накоплено 2375 м³
Замер при 600 ч
26,670 МПа; накоплено 4416,7 м³
BB; ctc_t; pip_i
1,3; 1,7⋅10−31{,}7\cdot10^{-3} МПа⁻¹; 30,0 МПа
Шешім
  1. При 300 ч: нормированное давление (30,0−27,430)/180=0,0142778(30{,}0 - 27{,}430)/180 = 0{,}0142778 МПа/(м³/сут), tmb=2375/180=13,194t_{mb} = 2375/180 = 13{,}194 сут.
  2. При 600 ч: (30,0−26,670)/160=0,0208125(30{,}0 - 26{,}670)/160 = 0{,}0208125 МПа/(м³/сут), tmb=4416,7/160=27,604t_{mb} = 4416{,}7/160 = 27{,}604 сут.
  3. Наклон: 0,0208125−0,014277827,604−13,194=0,0004535\dfrac{0{,}0208125 - 0{,}0142778}{27{,}604 - 13{,}194} = 0{,}0004535 МПа/(м³/сут) за сутки.
  4. Поровый объём: Vp=1,31,7⋅10−3⋅0,0004535=1686V_p = \dfrac{1{,}3}{1{,}7\cdot10^{-3}\cdot0{,}0004535} = 1686 тыс. м³.
  5. Для сравнения — наклон в обычных координатах между теми же замерами: (27,430−26,670)/300=0,002533(27{,}430 - 26{,}670)/300 = 0{,}002533 МПа/ч; с последним дебитом 160 м³/сут он даёт Vp=160⋅1,324⋅1,7⋅10−3⋅0,002533=2013V_p = \dfrac{160\cdot1{,}3}{24\cdot1{,}7\cdot10^{-3}\cdot0{,}002533} = 2013 тыс. м³.
Жауап: Нормированное давление даёт 1686 тыс. м³ (в модели — 1690 тыс. м³), наклон в обычных координатах — 2013 тыс. м³, на 19 % больше.

Бұл нені білдіреді. Между 300 и 600 ч дебит снизили, забойное давление на время почти перестало падать, и средний наклон получился меньше истинного темпа истощения — отсюда завышенный объём. Нормирование учитывает смену дебита и через депрессию, и через накопленную добычу. Точки в первые десятки часов после смены дебита отходят от прямой: при 400 ч, через 50 ч после второго снижения, нормированное давление ещё на 0,4 % выше прямой. Данные примера условные.

Что искажает результат

Самое уязвимое место — сжимаемость. VpV_p обратно пропорционален ctc_t, а она складывается из сжимаемостей нефти, воды и пор: ct=Soco+Swcw+cfc_t = S_oc_o + S_wc_w + c_f. Сжимаемость пор по керну известна в лучшем случае с точностью в десятки процентов (Сжимаемость пород и влияние напряжений на свойства керна). Например, при SoS_o = 0,75, co=1,6⋅10−3c_o = 1{,}6\cdot10^{-3} и cw=0,45⋅10−3c_w = 0{,}45\cdot10^{-3} МПа⁻¹ замена cf=0,4⋅10−3c_f = 0{,}4\cdot10^{-3} на 0,8⋅10−30{,}8\cdot10^{-3} МПа⁻¹ поднимает ctc_t с 1,71⋅10−31{,}71\cdot10^{-3} до 2,11⋅10−32{,}11\cdot10^{-3} МПа⁻¹, и поровый объём той же записи становится на 19 % меньше.

Признаки неидеальной записи
Признак
Наклон в обычных координатах со временем уменьшается; производная растёт медленнее, чем с наклоном 1
Возможная причина
подпитка из водоносного горизонта или газовой шапки; соседний блок за проводящим разломом
Что делать
не считать объём по одной паре точек; модель с притоком или с двумя блоками (Модели притока законтурной воды, Частично проводящие разломы)
Признак
Наклон резко изменился
Возможная причина
начала или перестала работать соседняя скважина; изменился дебит
Что делать
проверить историю работы соседей и дебиты; суперпозиция (Принцип суперпозиции)
Признак
Объём заметно меняется с выбором пары точек
Возможная причина
переходный период не кончился; дрейф манометра; колебания дебита
Что делать
проверить производную; нормировать по дебиту; сверить манометр
Признак
Давление опустилось ниже давления насыщения
Возможная причина
в пласте свободный газ: сжимаемость резко выросла
Что делать
по такому участку однофазная формула завышает объём; анализ ограничивают участком выше давления насыщения
  • Газовая скважина. Сжимаемость газа близка к 1/p1/p и за время исследования заметно меняется, поэтому прямой в координатах «давление — время» нет. Работают в псевдодавлениях и псевдовремени или сразу по материальному балансу p/Zp/Z от накопленной добычи (Материальный баланс газовой залежи).
  • Дрейф манометра и температура. За недели дрейф датчика может дать «снижение давления», сравнимое с истощением большого блока. Для таких исследований используют глубинные кварцевые манометры и проверяют их до спуска и после подъёма.
  • Промежуточные КВД. Если дебит удержать не удаётся, работу прерывают короткими КВД и строят средние давления от накопленной добычи (повторные исследования).
  • Объём — это поры, а не запасы. Чтобы перейти к запасам, нужны насыщенность и объёмный коэффициент; чтобы нанести область на карту — толщина и пористость по площади (Подсчёт запасов объёмным методом).

Терминдер мен белгілер

Исследование на ограниченность
длительная работа скважины с постоянным дебитом до псевдоустановившегося режима; по темпу снижения давления находят связанный поровый объём.
Связанный поровый объём VpV_p
объём пор, из которого скважина отбирает флюид; может быть меньше объёма залежи по карте.
Темп истощения m∗m^*
скорость снижения давления на прямой в обычных координатах, qB/(ctVp)qB/(c_tV_p).
Отрезок pintp_{int}
продолжение прямой истощения к t=0t = 0; вместе с khkh и скином даёт коэффициент формы.
Время материального баланса tmbt_{mb}
отношение накопленной добычи к текущему дебиту Q/qQ/q; позволяет обработать запись с меняющимся дебитом.
Нормированное давление
(pi−pwf)/q(p_i - p_{wf})/q — изменение давления на единицу текущего дебита.
Пробная эксплуатация
длительная работа разведочной или оценочной скважины с отбором продукции для изучения пласта.

Жиі қателіктер

Қате

«Точки в обычных координатах легли на прямую — значит, режим установился».

Шын мәнінде

В переходном периоде кривизна мала, и «прямую» видно раньше времени; наклон по ней круче, объём — меньше. Начало режима проверяют по производной: наклон 1 в конце записи.

Қате

«Найденный поровый объём — объём всей залежи».

Шын мәнінде

Это объём, связанный со скважиной за время исследования. За непроводящим разломом может быть ещё нефть, а при подпитке водой «объём» не постоянен.

Қате

«Коэффициент формы по отрезку однозначно определяет форму области».

Шын мәнінде

Ошибка в разности давлений на десятую долю mem_e меняет CAC_A на 10 %, а разные формы дают близкие CAC_A. Форму устанавливают вместе с картой, временем выхода на режим и переходным участком.

Қате

«Чем больше площадь блока, тем дольше исследование».

Шын мәнінде

Решает длина: время выхода на режим растёт как квадрат длинной стороны. Вдвое более длинный блок той же ширины потребует вчетверо больше времени.

Қате

«Если дебит менялся, достаточно взять последний дебит и наклон в обычных координатах».

Шын мәнінде

Наклон через точки разных периодов искажён сменой депрессии. В примере урока такой расчёт завысил объём на 19 %; нормированное давление от времени материального баланса дало ошибку меньше 1 %.

Толық: тереңдетілген

Вывод прямой истощения и формулы коэффициента формы

В псевдоустановившемся режиме разность среднего и забойного давлений постоянна: pˉ−pwf=qBμ2πkh(12ln⁡4AγCArw2+S)\bar p - p_{wf} = \frac{qB\mu}{2\pi kh}\big(\tfrac12\ln\frac{4A}{\gamma C_Ar_w^2} + S\big) (коэффициент формы), а среднее давление по материальному балансу pˉ=pi−qBt/(ctVp)\bar p = p_i - qBt/(c_tV_p). Сложив, получим pwf=pint−m∗tp_{wf} = p_{int} - m^*t с m∗=qB/(ctVp)m^* = qB/(c_tV_p) и отрезком из основного раздела.

На полулогарифмической прямой той же записи p1=pi−me(ln⁡kt1ϕμctrw2+0,809+2S)p_1 = p_i - m_e\big(\ln\frac{kt_1}{\phi\mu c_tr_w^2} + 0{,}809 + 2S\big), где me=qBμ/(4πkh)m_e = qB\mu/(4\pi kh). Вычтем: pint−p1=me(ln⁡kt1ϕμctrw2+ln⁡4γ−ln⁡4AγCArw2)=meln⁡(CAt1DA)p_{int} - p_1 = m_e\big(\ln\frac{kt_1}{\phi\mu c_tr_w^2} + \ln\frac4\gamma - \ln\frac{4A}{\gamma C_Ar_w^2}\big) = m_e\ln\big(C_At_{1DA}\big) — скин и радиус скважины сократились. Безразмерное время t1DA=kt1/(ϕμctA)t_{1DA} = kt_1/(\phi\mu c_tA) выражается через наклоны: m∗/(4πme)=k/(ϕμctA)m^*/(4\pi m_e) = k/(\phi\mu c_tA), так что t1DA=m∗t1/(4πme)t_{1DA} = m^*t_1/(4\pi m_e). Отсюда CA=4πmem∗t1exp⁡pint−p1meC_A = \frac{4\pi m_e}{m^*t_1}\exp\frac{p_{int} - p_1}{m_e}.

Встречается запись этой формулы с постоянной 5,456 или 5,458 перед отношением наклонов: она верна, только если mm — наклон на десятичный цикл, а показатель степени записан через десятичный логарифм (10(pint−p1)/m10^{(p_{int} - p_1)/m} или e2,303(pint−p1)/m\e^{2{,}303(p_{int} - p_1)/m}). Смешение — наклон на натуральный логарифм с постоянной для десятичного — занижает CAC_A в 2,3 раза.

Точные решения для замкнутой области

Для скважины в центре замкнутого круга уравнение пьезопроводности решается точно: в пространстве Лапласа решение записывается через модифицированные функции Бесселя, а во времени — рядом из затухающих экспонент, показатели которых — корни уравнения с функциями Бесселя первого и второго рода (границы пласта). Пока возмущение не дошло до границы, сумма совпадает с решением для бесконечного пласта; вскоре после этого ряд затухает, и остаётся псевдоустановившаяся формула. Точное решение нужно только в коротком переходном периоде — для круга он короток, для вытянутых областей длинен.

Для прямоугольника решение собирается из двух «полос» с непроницаемыми краями (так рассчитаны кривые урока). Отношение наклона в обычных координатах к предельному равно ΠxΠy\Pi_x\Pi_y, где Πx=1+2∑n≥1e−n2π2ηt/L2cos⁡2(nπxw/L)\Pi_x = 1 + 2\sum_{n\ge1}\e^{-n^2\pi^2\eta t/L^2}\cos^2(n\pi x_w/L), а Πy\Pi_y — то же для ширины. Каждое слагаемое — свой «тон» выравнивания; самый медленный — первый член Πx\Pi_x, отсюда формула раздела о переходном периоде. Если скважина посередине длины, cos⁡(π/2)=0\cos(\pi/2) = 0, и в Πx\Pi_x первым остаётся член с n=2n = 2, затухающий вчетверо быстрее; медленнее него может оказаться только тон по ширине, если скважина смещена от продольной оси.

Среднее по площади давление в такой модели в любой момент равно материальному балансу, 2πtDA2\pi t_{DA} в безразмерном виде, — это хорошая проверка любого численного расчёта. Для области произвольной формы, нескольких скважин и неоднородного пласта ту же задачу решают численно, а запись подбирают моделью (Гидродинамические исследования: цели и виды).

Басқа тақырыптармен байланыс

Өзіңізді тексеріңіз

  1. 1

    Как на диагностическом графике длительной КПД выглядит псевдоустановившийся режим замкнутой области?

    1. А.Полка производной
    2. Б.Производная с единичным наклоном в конце записи
    3. В.Падение производной к нулю
    4. Г.Производная с наклоном ½
    Жауабын көрсету

    Дұрыс жауап: Б. Производная с единичным наклоном в конце записи

    В псевдоустановившемся режиме Δp′=t  dΔp/ dt=m∗t\Delta p' = t\,\dd\Delta p/\dd t = m^*t — прямая с наклоном 1. Полка — радиальный приток, наклон ½ — линейный приток (например, вдоль вытянутого блока), падение производной в КПД — граница постоянного давления. Само Δp\Delta p единичного наклона не показывает из-за постоянного слагаемого.

  2. 2

    Поздние точки КПД легли на прямую с наклоном 0,0024 МПа/ч. Дебит 120 м³/сут, BB = 1,2, ct=1,5⋅10−3c_t = 1{,}5\cdot10^{-3} МПа⁻¹. Найдите поровый объём.

    Жауабын көрсету

    Vp=qB/(24 ctm∗)=120⋅1,2/(24⋅1,5⋅10−3⋅0,0024)=144/(8,64⋅10−5)≈1,67V_p = qB/(24\,c_tm^*) = 120\cdot1{,}2/(24\cdot1{,}5\cdot10^{-3}\cdot0{,}0024) = 144/(8{,}64\cdot10^{-5}) \approx 1{,}67 млн м³. Перед этим по производной проверяют, что режим действительно установился.

  3. 3

    Общую сжимаемость взяли на 20 % больше истинной. Как это скажется на найденном поровом объёме?

    1. А.Объём занижен примерно на 17 %
    2. Б.Не скажется: наклон измерен
    3. В.Объём занижен на 40 %
    4. Г.Объём завышен на 20 %
    Жауабын көрсету

    Дұрыс жауап: А. Объём занижен примерно на 17 %

    Vp=qB/(ctm∗)V_p = qB/(c_tm^*) обратно пропорционален ctc_t: с 1,2ct1{,}2c_t получится Vp/1,2≈0,83VpV_p/1{,}2 \approx 0{,}83V_p, то есть на 17 % меньше. Поэтому сжимаемость пор измеряют на керне, а её неопределённость переносят в диапазон объёма.

  4. 4

    Наклон полулогарифмической прямой mem_e = 0,05 МПа на единицу натурального логарифма, отрезок прямой истощения pintp_{int} определён с ошибкой 0,01 МПа. Насколько может ошибиться CAC_A?

    Жауабын көрсету

    CAC_A пропорционален exp⁡[(pint−p1)/me]\exp[(p_{int} - p_1)/m_e], поэтому ошибка 0,01 МПа меняет его в e0,01/0,05=e0,2≈1,22\e^{0{,}01/0{,}05} = \e^{0{,}2} \approx 1{,}22 раза — на 22 %. Псевдоскин формы при этом меняется лишь на 0,1, так что для прогноза продуктивности такая точность приемлема, а для выбора между формами — нет.

  5. 5

    К блоку подходит законтурная вода. Что будет с наклоном в обычных координатах в конце длительной КПД?

    1. А.Станет отрицательным сразу после пуска
    2. Б.Останется постоянным, как в замкнутой области
    3. В.Будет уменьшаться: вода частично возмещает отбор
    4. Г.Будет расти
    Жауабын көрсету

    Дұрыс жауап: В. Будет уменьшаться: вода частично возмещает отбор

    Приток воды частично возмещает отбор, давление снижается всё медленнее, и прямой с постоянным наклоном нет. Объём, рассчитанный по поздней паре точек, окажется завышенным и будет расти с длительностью записи — признак подпитки, а не большого блока.

  6. 6

    Скважина стоит на оси вытянутого блока длиной 1800 м в 450 м от короткой стороны; η\eta = 1000 м²/ч. Оцените, через сколько часов наклон в обычных координатах войдёт в 1 % от предельного.

    Жауабын көрсету

    tpss≈L2π2ηln⁡(200cos⁡2πxwL)=180029,87⋅1000ln⁡(200cos⁡245∘)=328⋅ln⁡100≈328⋅4,61≈1510t_{pss} \approx \frac{L^2}{\pi^2\eta}\ln\big(200\cos^2\frac{\pi x_w}{L}\big) = \frac{1800^2}{9{,}87\cdot1000}\ln(200\cos^2 45^\circ) = 328\cdot\ln 100 \approx 328\cdot4{,}61 \approx 1510 ч, около 63 сут. Для уверенного определения наклона запись нужна ещё примерно такой же длительности.

Жаңартылған: 7 октября 2026 г.