Формулы уроков темы «Влияние ствола и эталонные кривые» раздела «Гидродинамические исследования скважин» с условиями применимости и единицами, а также обозначения: что означает каждый символ в этих уроках.
Коэффициент влияния ствола, заполненного одним флюидом
C=ΔpwΔVwb=cwbVwb
СИ
Справедливо, если: ствол целиком заполнен одним флюидом, свободной поверхности жидкости в нём нет; сжимаемость считают постоянной: изменение давления мало по сравнению с самим давлением (для газа это грубое допущение); давление по всей длине ствола меняется на одну и ту же величину: вес столба и потери на трение остаются прежними (на деле вошедший флюид утяжеляет столб, и C меньше: у ствола с жидкостью — на 1–4 %, у газовой скважины из таблицы ниже — примерно на 15 %, а у нефтяной скважины со свободным газом в НКТ — почти вдвое, пример ниже); упругостью труб и изменением температуры пренебрегают.
Справедливо, если: коэффициент C постоянен: содержимое ствола и его сжимаемость не меняются; ствол рассматривают как один бак: давление в нём всюду меняется одинаково; дебит на устье задан (постоянен или равен нулю), а дебит на забое — искомая величина.
Справедливо, если: приток из пласта ещё не изменился: участок чистого влияния ствола; коэффициент C постоянен; перед сменой режима давление в скважине менялось несравнимо медленнее, чем после неё.
Справедливо, если: приближённая формула для CDe2S>103; постоянный C, однородный пласт; при CD от 102 до 104 и S от 0 до 10 она расходится с расчётом по модели урока не больше чем на 15 %.
Справедливо, если: грубая модель: пласт и скин заменены постоянным сопротивлением, хотя на деле pD медленно растёт со временем; годится для оценки порядка величины и для первых двух-трёх τ; «хвост» настоящего перехода длиннее экспоненты.
Справедливо, если: ориентир, а не точная граница: получен сравнением расчётных кривых; применим при CDe2S>103; постоянный C; до этого времени пласт ведёт себя как бесконечный; для восстановления давления — если время остановки много меньше времени работы скважины.
Скважина с объёмом ствола и скином: изображение Лапласа
pˉwD(s)=s{1+CDs[spˉD∗(s)+S]}spˉD∗(s)+S
безразмерная
Справедливо, если: постоянные CD и S; дебит на устье постоянен с момента пуска; формула верна для любого решения pˉD∗, в том числе для ограниченного пласта: ствол и скин меняют только условие на забое.
Связь графика записи и эталонного графика в логарифмах
lgpD=lgΔp+lgqBμ2πkh,lgCDtD=lgt+lgμC2πkh
СИ; в формах ниже — промысловые единицы
Справедливо, если: пуск из состояния, в котором давление в пласте выровнено, или остановка после работы с постоянным дебитом; для кривой восстановления давления (КВД) время остановки много меньше времени работы скважины; запись подчиняется модели эталонных кривых: однородный бесконечный пласт, постоянные C и скин.
безразмерная (C и ct отнесены к одной единице давления); логарифм натуральный
Справедливо, если: однородный бесконечный пласт; постоянные C и S; первая асимптота — участок чистого влияния ствола, вторая — радиальный приток, наступающий после переходного участка (длительность влияния ствола); замена скина приведённым радиусом точна для радиального притока и почти точна на переходном участке, если CD не слишком мал (дополнительный раздел).
Справедливо, если: запись совмещена с кривой целиком, включая радиальный участок; дебит постоянен; для КВД время остановки мало по сравнению со временем работы.
Безразмерный коэффициент влияния ствола и скин по параметру кривой
CD=2πϕcthrw2C,S=21lnCD(CDe2S)M
метрические промысловые или СИ: C и ct отнесены к одной единице давления; логарифм натуральный
Справедливо, если:ϕ, ct, h и rw известны независимо: от них зависит CD, а значит, и скин; найденный скин относится к тому радиусу скважины, который подставлен в CD.
Справедливо, если: все замеры одинаково надёжны; при известном шуме манометра слагаемые взвешивают; модель выбрана заранее; подбор не проверяет её правильность.
любая система единиц: Δp′ выражается в тех же единицах, что и давление
Справедливо, если:Δp отсчитывают от давления в момент смены режима, t — от этого момента; логарифм натуральный; если ось построена в десятичных логарифмах, наклон на цикл в ln10=2,303 раза больше Δp′; для КВД после короткой работы скважины производную берут по эквивалентному времени (Влияние времени работы на анализ КВД).
Справедливо, если: режим длится достаточно долго, чтобы на графике сложился прямолинейный участок; если к степенному слагаемому прибавлена постоянная (например, перепад на скине), график Δp искривлён, а производная — нет: производная постоянной равна нулю.
Справедливо, если: постоянный дебит после пуска (для КВД — постоянный дебит перед остановкой и время остановки много меньше времени работы); равенство pD′=0,5 — для радиального притока в однородном пласте, где pD=21(lntD+0,809)+S.
Справедливо, если: производная горизонтальна хотя бы на протяжении половины логарифмического цикла; её уровень осредняют по точкам этого участка; постоянный дебит; для КВД время остановки много меньше времени работы скважины; полка отвечает радиальному притоку во всю толщину пласта: при частичном вскрытии ранняя полка может относиться только к части толщины (Несовершенство вскрытия и наклон скважины).
Скин-фактор по отношению давления к полке производной
S=21[meΔp(t)−lnϕμctrw2kt−0,809]
СИ; логарифм натуральный
Справедливо, если: точка t лежит на полке: влияние ствола закончилось, границы ещё не сказались; для КВД Δp=pws−pwf(Δt=0) и время остановки много меньше времени работы; скин относится к тому радиусу rw, который подставлен в формулу.
Справедливо, если: прямолинейная граница через всю толщину однородного пласта, других границ нет; влияние ствола закончилось, для самой скважины верно логарифмическое приближение; отражение — линейный источник: L много больше радиуса скважины.
Производная в замкнутой области (псевдоустановившийся режим)
Δp′=tdtdΔp=ctVpqBt,pD′=2πtDA
СИ; в метрических промысловых единицах Δp′=qBt/(24ctVp): м³/сут, ч, 1/МПа, м³, МПа
Справедливо, если: замкнутая область без притока через границы; возмущение дошло до всех границ; постоянный дебит; однофазный флюид с постоянной сжимаемостью.
Справедливо, если: линейный приток: поток параллельными линиями к плоскости трещины или вдоль канала, до концов трещины или до других границ возмущение не дошло; сферический приток: однородный пласт вокруг малого интервала притока, до кровли и подошвы возмущение ещё не дошло.
Δp′ и наклоны — в единицах давления; ΔX безразмерны
Справедливо, если: замеры упорядочены по времени, давление отсчитано от момента смены режима; интервал одинаков для всей записи; в первых и последних L циклах записи нет соседа с одной стороны, и производная там не считается — или считается с укороченным интервалом и менее надёжна.
Справедливо, если: задача линейна: однофазный слабосжимаемый флюид, свойства пласта и флюида не зависят от давления; до пуска давление в пласте выровнено, перед остановкой дебит на устье был постоянным; ΔpDD — отклик той же скважины с тем же скином и влиянием ствола при закрытии в той же точке; тогда равенство точное, а не приближённое.
Справедливо, если: радиальный приток в бесконечном пласте в моменты Δt и tp+Δt: влияние ствола закончилось, границы не сказываются; постоянный дебит перед остановкой.
любая согласованная система; Δte — в тех же единицах, что tp и Δt
Справедливо, если: радиальный приток в бесконечном пласте в моменты tp и tp+Δt: до остановки приток вышел на радиальный режим, а до границ возмущение не дошло; в момент Δt — тоже радиальный приток, либо Δt≪tp: тогда Δte≈Δt, и равенство верно и на участке влияния ствола; постоянный дебит перед остановкой.
метрические промысловые: давление — МПа, k — мД, μ — мПа·с, ct — 1/МПа, rw — м, время — часы
Справедливо, если: условия эквивалентного времени: до остановки приток вышел на радиальный режим; Δp1ч читают на прямой, а не по замеру; при tp меньше часа точка Δte = 1 ч лежит на продолжении прямой за tp.
любая согласованная система; производные — в единицах давления
Справедливо, если:tp — время работы с постоянным дебитом перед остановкой; при меняющемся дебите производную берут по функции суперпозиции всей истории (Эквивалентное и синтетическое время работы); логарифм натуральный; связь следует из dlnΔte/dlnΔt=tp/(tp+Δt).
Длительность остановки для заданного эквивалентного времени
Δt=tp−TtpT,T<tp
любые одинаковые единицы времени
Справедливо, если: бесконечный пласт, радиальный приток; формула — обращение Δte(Δt); T выбирают по тому, что нужно увидеть: например, цикл полки производной после окончания влияния ствола.
Коэффициент влияния закрытого ствола со свободным газом
C1=Cg1+Atρg,Cg=i∑piVg,i+clVl
СИ
Справедливо, если: устье закрыто, НКТ отделены от затрубного пространства пакером; газ идеальный, температура каждой порции газа постоянна; жидкость почти несжимаема; газ остаётся на своей глубине или собран в подушку под устьем; трение в остановленной скважине не учитывается.
Мгновенный коэффициент влияния ствола по притоку после остановки
C(Δt)=dpws/dΔtqsfB
СИ
Справедливо, если: скважина закрыта на устье, весь приток идёт на заполнение ствола; расходомер стоит между пластом и манометром и измеряет весь приток.
Справедливо, если: ствол изолирован от пласта: оценка сверху для скважины, которая успевает принять обратно часть жидкости; газ идеальный и не растворяется в нефти за время расслоения, температура газа не меняется; вес газовой подушки и трение не учитываются (вес подушки увеличил бы оценку на десятые доли мегапаскаля).
Справедливо, если: закрытие на устье; дебит на устье после остановки равен нулю; C постоянен, а всё, что меняет поведение ствола, собрано в функцию pϕ; pϕ — заданная функция времени, не зависящая от давления в пласте: модель эмпирическая.
любые согласованные: A — в единицах давления, tϕ — в единицах времени
Справедливо, если: формы подобраны по наблюдениям, а не выведены из физики ствола; A и tϕ находят подбором модели к записи; по ним можно лишь приблизительно судить о стволе (амплитуда — порядка оценки изолированного ствола, время — порядка времени всплытия пузырей).
Наибольшее искажение полки производной после короткой остановки
εmax=(tf+τ+tf)2τ≈4tfτ
безразмерная; τ и tf — в одних единицах
Справедливо, если: до короткой остановки скважина долго работала с тем же дебитом и снова вернулась к нему; вокруг скважины радиальный приток; влияние ствола при короткой остановке и повторном пуске закончилось.
Справедливо, если: постоянный дебит, радиальный приток в однородном пласте, влияние ствола закончилось; скин — тонкий слой, перепад на котором пропорционален дебиту в данный момент.
Справедливо, если: до работы давление в пласте было выровнено, дебит постоянен; влияние ствола в момент t закончилось; проницаемость за время работы не менялась: меняется только призабойная зона; та же формула справедлива и при границах, если p∗ взято с прямой радиального притока по КВД.
изменение забойного давления с момента смены режима: pi−pwf после пуска, pws−pwf(Δt=0) после остановки, ПаВлияние ствола скважины
изменение забойного давления с момента пуска (pi−pwf) или остановки (pws−pwf(Δt=0)), ПаЭталонные кривые
изменение забойного давления с момента смены режима: pi−pwf после пуска, pws−pwf(Δt=0) после остановки; всегда положительно, ПаДиагностика по производной давления
lnt
натуральный логарифм времени; от единиц времени производная не зависит: их смена лишь сдвигает lnt на постоянную, —Диагностика по производной давления
постоянные линейного и сферического режимов: содержат проницаемость, упругоёмкость пласта и размер трещины или интервала вскрытия, Па/с^½, Па·с^½Диагностика по производной давления
ap,at
сдвиги по давлению и по времени: ap — совмещение по давлению, at — величина, обратная совмещению по времени [Δt/(tD/CD)]M, 1/МПа, 1/чЭталонные кривые
изображение решения при постоянном дебите на забое, без ствола и скина: K0(s)/s для линейного источника, K0(s)/(s3/2K1(s)) для скважины конечного радиуса, —Влияние ствола скважины
снижение забойного давления через время t после пуска с постоянным дебитом q из пласта с давлением pi: pi−pwf(t), ПаВлияние времени работы на анализ КВД
ближайшие замеры слева и справа, отстоящие от i не меньше чем на L десятичных циклов: lg(ti/tl)≥L, lg(tr/ti)≥L, —Диагностика по производной давления
уровень полки производной; он же наклон полулогарифмической прямой на единицу натурального логарифма, me=m/ln10, ПаДиагностика по производной давления
в безразмерной записи: изменение забойного давления 2πkhΔp/(qBμ), время kt/(ϕμctrw2) и коэффициент влияния ствола; k, h, μ — проницаемость, толщина пласта и вязкость, —Влияние ствола скважины
pD,tD/CD
безразмерное изменение давления и безразмерное время, —Эталонные кривые
безразмерное время kt/(ϕμctrw2); производная по lntD равна производной по lnt, потому что tD и t различаются постоянным множителем, —Диагностика по производной давления