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

ляются между элементами системы до момента, когда возникает ее гидродинамическое равновесие или установившийся режим эксплуатации. В случае изменения возмущения происходит перераспределение потерь напора между элементами системы, обусловленное ее саморегуляцией до вновь установившегося равновесия.

При откачке в скважине создается понижение величиной J (рис. 1.2). В соответствии с величинами гидравлических сопротивлений каждого элемента системы распределения потерь напора на каждом этапе движения могут быть различными. Диаграммой 1 показана типовая кривая потерь напора в скважине. Потери напора в трубах J7 складываются из потерь напора в эксплуатационной и фильтровой колонне. Учитывая, что обычно диаметр эксплуатационной колонны больше диаметра фильтровой и фильтра длиной Ьф, интенсивность роста потерь напора на

единицу Ьэк и Ьфк внутри скважины различна. Существенные потери напора приходятся на фильтр J5, J5, глинистую корку J3 и закольматированную зону J2. Проницаемость гравийной обсыпки

Рис. 1.2. Диаграммы потерь напора в элементах системы скважина - пласт

при правильном подборе и технологии установки больше естественной проницаемости пласта и закольматированной зоны. Поэтому интенсивность роста потерь напора по толщине обсыпки J4 меньше, чем в закольматированной J2 зоне и в пласте на таком же интервале удаления от скважины.

Диаграмма 2 показывает перераспределение потерь напора между элементами системы скважина - пласт при замене менее проницаемого фильтра на более проницаемый, с учетом поддержания постоянного возмущения. В случае снижения доли потерь напора в околоскважинной зоне больший перепад давления приходится на пласт, увеличивается радиус влияния скважины и соответственно растет ее производительность. Если технология сооружения скважины позволяет избежать кольматации и образования глинистой или полимерной пленки, то перепад давления на пласт также увеличивается и появляется дополнительная возможность увеличения дебита. Случай исключения дополнительных потерь напора в закольматированной зоне и корке показан диаграммой 3.

Необходимо отметить, что с увеличением производительности, вызванным снижением гидравлического сопротивления в элементах системы скважина - пласт, распределение напора поэлементно будет изменяться. Например, угол наклона диаграмм потерь напора в трубах J7 к оси абсцисс с увеличением дебита будет более крутым.

Рис. 1.3. Схема движения потока в скважине:

линия постоянного давления; 2 - линия тока; 3 - эпюра скоростей притока; v = f(m) - эпюра скорости притока по мощности пласта

Увеличение производительности скважины может быть достигнуто снижением гидравлического сопротивления движению потока на одном из элементов системы скважина - пласт (рис. 1.3). Поэтому интересно рассмотреть отдельно каждый элемент гидродинамической системы с целью определения возможных перспектив снижения в них гидравлического сопротивления, выработки требований к применяемой технике и технологии сооружения и эксплуатации скважин.

1.1.1. ДВИЖЕНИЕ ПОТОКА В ПЛАСТЕ

Уравнение потерь напора в пласте может быть получено при интегрировании выражения (1.1) с учетом предположения о ламинарном режиме фильтрации на всем интервале притока и равенстве второго слагаемого, пропорционального квадрату скорости, нулю. В большинстве реальных условий такое предположение вполне справедливо. Зависимость потерь напора в пласте J от расхода Q в таком случае имеет вид

J1 = In R, (1.7)

где ц - вязкость воды или другого флюида; k - коэффициент проницаемости пласта в естественном состоянии; т1 - мощность пласта; R - радиус влияния скважины; r1 - минимальный радиус пласта с ненарушенными фильтрационными свойствами.

Известно, что на удаленных участках пласта наблюдается плоскорадиальный поток, а в околоскважинной зоне линии тока деформируются в сторону верхних интервалов (рис. 1.3). Из-за искривления линий тока возникают дополнительные потери напора, которые принято учитывать в специально вводимой формуле (1.7) поправкой на несовершенство скважины по степени вскрытия Z1 [2, 23]

J1 =%r fin R + C11. (1.8)

Обычно под значениями Z1 понимают отношение длины фильтра к мощности водоносного пласта.

Существующие представления о направлении движения потока в пласте и околоскважинной зоне не согласуется с практическими результатами опробования. Многочисленные экспериментальные и теоретические исследования свидетельствуют о том, что характер входных скоростей по мощности пласта хорошо описывается законом гиперболических синусов [13]. Скорости притока возрастают от нижней к верхней границе продук-