Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 [ 21 ] 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182

Анализируя равенство (1.93), можно сделать вывод, что недоучет изменяющегося характера скоростей притока по длине фильтра может привести к заниженным результатам. Потери напора при движении потока внутри фильтра увеличиваются за счет выражения в скобках, которое в реальных пределах изменения а больше единицы.

Таким образом, при движении потока внутри фильтра происходит дополнительное увеличение потерь напора, которое ранее не учитывалось. Дополнительные потери напора обусловлены увеличением гидравлического сопротивления перфорированных труб и неравномерным характером притока в скважину. Для глухих труб потери напора определяются по известным зависимостям с учетом выражений (1.77), (1.82)-(1.89) и специально в работе не рассматриваются.

1.2. ДВИЖУЩИЙСЯ ПОТОК КАК САМОРЕГУЛИРУЕМАЯ СИСТЕМА

Саморегулирование системы скважина - пласт заключается в ее реакции на изменение величины возмущения или фильтрационных свойств отдельных элементов. В случае изменения возмущающего воздействия (например понижения при откачке, создаваемого насосом) происходит перераспределение потерь напора в трубах, фильтре, обсыпке, закольматированной зоне и пласте. Вследствие упругих свойств системы возмущение передвигается постепенно от элемента к элементу начиная с интервала скважины, воспринимающего первичную нагрузку, к пласту. Пласт на начальном этапе не воспринимает волну возмущения и изменения дебита не происходит. Сначала возмущение через трубы передается на фильтр и гравийную обсыпку и только затем распространяется на закольматированную зону. С уменьшением гидравлического сопротивления элемента системы он становится более чувствительным к возмущениям, что при определенных условиях может привести к нарушению его физико-механических свойств, сплошности, равномерности и т.д.

Величина первичного возмущения зависит от свойств и числа промежуточных элементов системы, выполняющих роль буфера. Например, гравийная обсыпка воспринимает возмущение за вычетом величины, которую принимает на себя фильтр и трубы, а пласт - тоже, но еще за вычетом составляющей потерь на гравийную обсыпку и закольматированную зону.

Для того чтобы получить максимальный дебит, важно как можно большую составляющую возмущения передать на пласт.

Чем больше отношение потерь напора в пласте к потерям напора в околоскважинной зоне и трубах, тем более совершенная скважина. Совершенной целесообразно называть скважину, обеспечивающую естественную связь с пластом, при которой все создаваемое возмущение приходится на пласт с ненарушенной структурой.

В этом случае отношение потерь напора в пласте к общим потерям напора в системе скважина - пласт равно единице. В реальных условиях получить совершенную скважину сложно из-за невозможности исключения потерь напора в трубах и фильтре, наличия в большинстве случаев зоны кольматации в околоскважинной зоне. Применение специальных технологий позволяет существенно повысить степень совершенства скважины. Так, использование гравийной обсыпки позволяет заменить низкопроницаемый пластовый песок в околоскважинной зоне на более проницаемый гравий, снизить гидравлические потери напора.

В случае исключения кольматации за счет применения прогрессивных технологий вскрытия пласта снижение потерь напора из-за использования гравийной обсыпки может компенсировать потери напора в трубах, приближая тем самым совершенство скважины к идеальным значениям. Повышению совершенства скважины способствуют некоторые технологические приемы повышения фильтрационных свойств пласта, подбора конструкций скважины и фильтров.

Параметр технологического совершенства скважины

С = J1/J. (1.94)

Величина C удобна в практическом использовании, так как не зависит от режимов эксплуатации. С изменением величины возмущения процентное соотношение потерь напора в каждом элементе системы остается постоянным

Ji/Ji = J/J = J/J = Ja/Ja = Js/J = J/J(1.95)

где J1,J2,J3,J4,J5 - потери напора в элементах системы после изменения величины возмущения.

Выражение (1.95) вытекает из формулы (1.94) с учетом постоянства суммы линейных и квадратичных коэффициентов сопротивления. Приведенные формулы справедливы для установившегося режима или установившейся реакции на возмущение. В начальный момент времени возмущение воспринимает фильтр, а затем его оставшаяся часть передается на гравийную обсыпку, закольматированную зону и пласт. Следует отметить, что пока возмущение не передалось на пласт дебит не изменится. После

восприятия возмущения пластом происходит изменение дебита, а значит и потерь напора в каждом элементе системы. При увеличении возмущения в скважине происходит рост дебита, сопровождающийся увеличением потерь напора в фильтре, трубах, обсыпке и закольматированной зоне, которое, в свою очередь, приводит к снижению доли возмущения на пласт в сравнении с начальным периодом времени. Вследствие инерционности системы скважина - пласт возникает волновой процесс, который после нескольких периодов колебаний саморегулируется в соответствии с соотношениями (1.94) и (1.95).

Для оценки несовершенства системы скважина - пласт предлагается использовать понятие скин-эффекта, который рассчитывался по разнице значений, полученных по формуле (1.7), (1.8) и реальных понижений. В понятие скин-эффекта входит несовершенство по характеру и степени вскрытия и, кроме того, потери напора, пропорциональные квадрату расхода. Скин-эффект зависит от режимов эксплуатации, увеличиваясь с ростом возмущения.

Саморегуляция системы скважина - пласт осуществляется в соответствии с параметром технологического совершенства, рассчитанного по формуле (1.94) для любых режимов эксплуатации путем перераспределения потерь напора по каждому элементу системы в соответствии с соотношениями (1.95), которые остаются постоянными.

Саморегуляция системы наблюдается не только при изменении режимов эксплуатации, но и при снижении сопротивления отдельных элементов системы. Например, проведение реагентной обработки позволяет снизить сопротивление в зоне кольматации, потери напора в этом интервале. В случае постоянного возмущения J = const изменяются гидравлические сопротивления зоны кольматации а2, b2 и соотношение (1.95) становится несправедливым. При снижении сопротивления отдельного элемента системы доля «сэкономленных» потерь напора передается на последующие элементы, что приводит в конечном итоге к повышению дебита. Для закольматированной зоны снижение гидравлических потерь напора приведет к возникновению большего возмущения в пласте

J1 J1 + .J2 - J2), (1.96)

где J, J- потери напора соответственно в пласте и зоне кольматации после изменения свойств и гидравлических сопротивлений зоны кольматации.

Аналогичное увеличение дебита может быть достигнуто на-