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

Глава 1

ГИДРАВЛИКА СКВАЖИНЫ

1.1. ХАРАКТЕР ПРИТОКА К СКВАЖИНЕ И ФАКТОРЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ЕЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ

Производительность скважины определяется гидравлическими потерями напора на всех участках движения потока. Обобщенный закон гидравлического сопротивления определяется формулой, включающей слагаемые, пропорциональные первой и второй степеням скорости фильтрации или движения потока

J = av + b, (1.1)

где J - потери напора; a, b - обобщенные коэффициенты соответственно ламинарного и турбулентного гидравлического сопротивлений; v - скорость движения потока.

Обобщенные коэффициенты ламинарного и турбулентного гидравлического трения в формуле (1.1) носят обобщенный характер и имеют размерность соответственно метр в минус второй степени на секунду и метр в минус пятой степени. Выражая производительность скважины Q через потери напора J и площадь движения потока S, получаем общее уравнение потока

+JSL - aS (12)

2bb 2b •

(Q, J, я и b - положительные величины).

Выражение (1.2) определяет обобщенную зависимость между производительностью скважины и создаваемым понижением, соответствующим потерям напора в системе скважина - пласт. Коэффициенты сопротивления а и b носят обобщенный характер и считаются функцией суммы ламинарных и турбулентных сопротивлений каждого элемента системы. Рассмотрим гидравлическую систему скважина - пласт и разобьем ее на характерные участки движения потока (рис. 1.1). В общем виде поток фильтруется в пласте, закольматированной околоскважинной зоне, че-

Рис. 1.1. Гидравлическая система скважина - пласт:

ri, Г2, r3, г4 - радиус соответственно зоны кольматации, глинистой корки, гравийной обсыпки, фильтра; R - радиус влияния скважины

рез слабопроницаемую корку на стенках скважины, преимущественно глинистую, гравийную обсыпку и фильтр, движется внутри фильтровых труб, водоподъемной к эксплуатационной колонне. Общие потери напора в системе скважина - пласт

J = Jl + J2 + J3 + J4 + J5 + J6 + /7,

(1.3)

где J1, J2, J3, J4, J5, Je, J7 - потери соответственно в пласте, зоне кольматации, глинистой корке, обсыпке, контактные в системе фильтр - порода, фильтре, трубах.

Каждый элемент системы характеризуется определенными гидравлическими сопротивлениями а и b с индексом, соответствующим порядковому номеру элемента, начиная от пласта. Решая уравнение (1.3), получаем выражение для общей производительности системы скважина - пласт как функцию понижения J и коэффициентов гидравлического сопротивления каждого элемента движения потока, т. е.

a1S1 +... + a,S,

2(b1 + ... + b„ )

1 +... +n

b1 b„

+a1S

+... + anSn

2(b1 + ... + b„ )

(1.4)

Анализ уравнения (1.4) позволяет установить, что наиболее оптимальные режимы эксплуатации должны обеспечивать ламинарный режим фильтрации во всех элементах гидравлической системы. В этом случае дополнительные потери напора, обусловленные турбулизацией потока и характеризующиеся вторым членом уравнения (1.1), обращаются в ноль. В таком случае дебит скважины

Q = J

a1 +...

(1.5)

. S1 s„

В случае ламинарного режима фильтрации увеличение понижения J сопровождается прямо пропорциональным ростом производительности Q. При турбулизации потока на одном и более элементах движения увеличение понижения начинает сопровождаться все более медленным ростом производительности. В случае перехода системы на турбулентный режим эксплуатации увеличение понижения не приводит к существенному увеличению дебита и эксплуатация становится экономически невыгодной. Зависимость производительности скважины от понижения для турбулентного режима эксплуатации определяется выражением

V S1

(1.6)

Зависимость между производительностью скважины и понижением носит постоянный характер только в случае установившегося режима эксплуатации. В реальных условиях в начальный момент эксплуатации или опробования откачкой, сработке уровней, подключения и выключения соседних скважин и других зависимость понижения и дебита начинает изменяться во времени. Это объясняется инерционностью системы скважина - пласт. При создании понижения (при откачке) возмущение сначала воспринимается скважиной, фильтром, обсыпкой и только потом закольматированной зоной и пластом. При возмущении в начальный период происходит саморегуляция системы на заданную величину воздействия, при которой потери напора перераспреде-