Способы и оборудование для удаления жидкости с забоя газовых и газоконденсатных скважин

 

Содержание 

 

1.1. Основные понятия                                                                                   2

 

1.2.Механизм использования  пластовой энергии при добыче  нефти 10

 

1.3.Источники и характеристики  пластовой энергии                                 12

 

1.4.Режимы работы пласта                                                                        15

 

1.4.1. Водонапорный режим                                                                        17

 

1.4.2. Упруго-водонапорный режим                                                             21

 

1.4.3. Газонапорный режим                                                                        24

 

1.4.4. Режим растворенного  газа                                                              29

 

1.4.5. Гравитационный режим                                                              31

 

1.5.Геологические условия  проявления режима пластов                           33

 

1.6 ЛИТЕРАТУРА.                                                                                          36

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.1. Основные понятия 

Основными источниками энергии в пластах являются: напор краевой воды, подошвенной воды, газа и газовой шапки: давление растворенного газа в нефти в момент выделения газа из раствора, сила тяжести, упругость пласта и насыщающих его нефти, воды и газа. Эти силы могут проявляться раздельно или совместно.

Разница в давлениях на забое скважин и в пласте является той силой, которая продвигает нефть и газ по пласту к скважинам.

Под пластовым давлением понимают давление, при котором нефть, газ и вода находятся в пустотах пород-коллекторов в геологическом разрезе месторождения.

 Значения пластовых  давлений в разных точках залежи  неодинаковы, меняются во времени  и в пространстве.

 

Статическое давление на забое скважины

Статическое давление - это давление на забое скважины, устанавливающееся после достаточно длительной ее остановки. Оно равно гидростатическому давлению столба жидкости в скважине высотой (по вертикали), равной расстоянию от уровня жидкости до глубины, на которой производится измерение. Обычно за такую глубину принимается середина интервала вскрытой толщины пласта. С другой стороны, это давление равно давлению внутри пласта, вскрытого скважинами, и поэтому оно называется пластовым давлением.

 

 Статический  уровень

Уровень столба жидкости, установившийся в скважине после ее остановки при условии, что на него действует атмосферное давление, называется статическим уровнем.

Если устье скважины герметизировано, то обычно в верхней части скважины скапливается газ, создающий некоторое давление на уровень жидкости. В этом случае уровень жидкости не называется статическим, хотя соответствует статическим условиям скважины, и давление на забое скважины равно сумме гидростатического давления столба жидкости и давления газа.

 

Динамическое давление на забое скважины

Это давление устанавливается на забое во время отбора жидкости или газа из скважины или во время закачки жидкости или газа в скважину. Динамическое давление на забое очень часто называют забойным давлением в отличие от статического, которое называют пластовым давлением. Однако и статическое, и динамическое давления в то же время являются забойными.

 

Динамический уровень жидкости

Уровень жидкости, который устанавливается в работающей скважине при условии, что на него действует атмосферное давление (межтрубное пространство открыто), называется динамическим уровнем.

При герметизированном затрубном пространстве динамическое давление будет равно сумме гидростатического давления столба жидкости от уровня до забоя и давления газа, действующего на уровень. Высота столба жидкости измеряется по вертикали. Поэтому в наклонных скважинах при вычислении гидростатических давлений должна делаться соответствующая поправка на кривизну скважины.

 

Среднее пластовое давление

По среднему пластовому давлению оценивают общее состояние пласта и его энергетическую характеристику, обусловливающую способы и возможности эксплуатации скважин. Статические давления в скважинах, расположенных в различных частях залежи и характеризующие локальные пластовые давления, могут быть неодинаковыми вследствие разной степени выработанности участков пласта, его неоднородности, прерывистости и ряда других причин. Поэтому используют понятие среднего пластового давления. Среднее пластовое давление Рср вычисляют по замерам статических давлений Рi в отдельных скважинах.

Среднее арифметическое давление из m измерений по отдельным скважинам

                                                                                 (2.1)

Эта величина неточно характеризует истинное среднеинтегральное пластовое давление и может от него сильно отличаться, например, при группировке скважин в одной какой-либо части залежи.

Средневзвешенное по площади пластовое давление

                                                                            (2.2)

где fi - площадь, приходящаяся на i-ю скважину, Pi - статическое давление в i-й скважине, n  -  число скважин.

Это давление полнее характеризует энергетическое состояние пласта, однако не учитывает того, что толщина пласта на различных участках различна. Поэтому вводится понятие о средневзвешенном по объему пластовом давлении. Средневзвешенное по объему пласта давление учитывает не только площадь fi, приходящуюся на каждую скважину, но и среднюю толщину пласта hi в районе скважины. Таким образом,

                                                                            (2.3)

Среднее пластовое давление определяют по картам изобар (линий равных давлений). Для этого измеряют планиметром площадь между каждыми двумя соседними изобарами, рассчитывают среднее пластовое давление на этой площади, как среднее арифметическое из значений давлений двух соседних изобар, и, умножая его на площадь между изобарами, суммируют. Общую сумму делят на суммарную площадь, в пределах которой проводится вычисление. Определенное таким образом среднее давление ничем не отличается от того, которое получается по (2.2), и также является средневзвешенным по площади.

Если на карту изобар наложить карту полей равных толщин, то среднее пластовое давление можно вычислить как средневзвешенное по объему пласта, используя формулу (2.3). В этом случае fi - часть площади между двумя изобарами с одинаковыми толщинами hi, Pi - среднее давление между двумя изобарами. Этот способ дает наиболее объективную оценку среднего пластового давления.

 

Пластовое давление в зоне нагнетания и отбора

При поддержании пластового давления воду закачивают в нагнетательные скважины. В зонах расположения нагнетательных скважин в пласте создается повышенное давление. Для характеристики процесса нагнетания и контроля за его динамикой пользуются понятием пластового давления в зоне нагнетания. С этой целью на карте изобар выделяют район размещения нагнетательных скважин, окружая их характерной изобарой, имеющей, например, значение первоначального пластового давления. В пределах этой изобары и определяют пластовые давления, как средневзвешенные по площади, используя формулу (2.2), или как средневзвешенные по объему, используя формулу (2.3) и дополнительно карту полей равных толщин.

За пределами площади, ограниченной характерной изобарой, т. е. в районе добывающих скважин, также определяют среднее пластовое давление одним из трех названных методов и называют его пластовым давлением в зоне отбора. Во всех случаях предпочтительнее пластовое давление определять как средневзвешенное по объему пласта.

Начальное и текущее пластовое давление

Среднее пластовое давление, определенное по группе разведочных скважин в самом начале разработки, называется начальным пластовым давлением.

В процессе разработки и эксплуатации пластовое давление меняется. Динамика пластового давления является важнейшим источником информации о состоянии объекта эксплуатации. Поэтому в различные моменты времени определяют среднее пластовое давление и строят графики изменения этого давления во времени. Это давление называют текущим пластовым давлением.

 

Приведенное давление

Для объективной оценки забойных давлений и возможности их сравнения вводится понятие приведенного давления. Измеренные или вычисленные забойные давления приводятся (пересчитываются) к условной горизонтальной плоскости, которой может быть принята любая плоскость в пределах залежи, абсолютная отметка которой известна.

 

 Рис.1.1.Схема приведения пластового давления по глубине

1-газ, 2-нефть, 3-вода, 4-зона пласта, заводненная при  разработке нефтяной части залежи, 5-точка замера давления в скважине, hi-расстояние от точки замера до условной плоскости  

Обычно за плоскость приведения принимают плоскость, проходящую через первоначальный водонефтяной контакт, абсолютная отметка которого определяется при разведке месторождения. Если забои скважин сообщаются через проницаемый пласт, то в них устанавливаются одинаковые приведенные статические давления.

Приведенное давление (рис. 2.1)

               Р(пл пр)i=Рсi ∆hi*ρн*g                                                                                             (2.4.)                           

ρн - плотность нефти в пластовых условиях; g - ускорение силы тяжести; Δhi - разности гипсометрических отметок забоев скважин и плоскости приведения.

Поправку ∆hi*ρн*g    вычитают при положении точки замера давления ниже условной плоскости и прибавляют при ее положении выше этой отметки.       На рис. 2.1. в законтурных водяных скв.1 и 2 замеры давления произведены ниже условной плоскости, поэтому поправка должна вычитаться из замеренной величины. В водяной законтурной  скв.3 замер по техническим причинам выполнен выше условной плоскости, поэтому поправка прибавляется к значению замеренного давления. В этих трех скважинах поправку определяют с учетом плотности пластовой воды. По всем остальным скважинам замеры выполнены выше условной плоскости, поэтому поправку прибавляют к замеренным значениям, при этом учитывают плотность: по скв.4, где пласт обводнен в процессе разработки, — воды, по скв. 5 — нефти.

 Характер распределения приведенного текущего пластового давления в пределах залежи можно показать в виде схематического профиля. На рис.2.2. горизонтальная линия 1 соответствует приведенному начальному пластовому давлению, имеющему одинаковые значения по площади залежи. При вводе в эксплуатацию первой скважины в пласте происходит радиальное движение жидкости или газа к ней, и вокруг скважины образуется локальная (местная) воронка депрессии давления. В пределах воронки давление изменяется по логарифмической кривой 2. При этом начальное пластовое давление остается практически постоянным. Линия 2 в сочетании с линией 1 отражает распределение давления в пласте после ввода первой скважины.

Характер распределения в пласте давления при внутриконтурном нагнетании в пласт воды или другого рабочего агента (в приведенном случае — при разрезании залежи на блоки) показан на рис. 2.3. Локальные воронки действующих нагнетательных скважин обращены вершинами вверх.

Рис. 1.2.Схематический профиль приведенного пластового давления залежи при естественном водонапорном режиме

1-начальное пластовое  давление (приведенное), 2-давление в  пласте возле первых, введенных  в разработку скважин, 3-приведенное  динамическое пластовое давление (после ввода многих скважин), Рзаб – забойное давление, К-контур питания

  Динамическое пластовое давление вблизи нагнетательных скважин обычно превышает начальное пластовое давление на 15—20%, а иногда и более. Положение каждого разрезающего ряда соответствует искусственному контуру питания.

Рис. 1.3. Схематический профиль приведенного пластового давления залежи при внутриконтурном нагнетании воды. Скважины: 1 — нагнетательные, 2 — добывающие

 Части пласта: 3 - нефтенасыщенные, 4 — промытые водой, 5 — динамическое пластовое давление (общие воронки депрессии давления); 6 — локальные воронки депрессии (репрессии)

 Рпл.нач - начальное пластовое (приведенное) давление

Рзаб.наг - в нагнетательной скважине, Рзаб.д. — в добывающей

Приток жидкости к скважине

Приток жидкости, газа, воды или их смесей к скважинам происходит в результате установления на забое скважин давления меньшего, чем в продуктивном пласте. Течение жидкости к скважинам исключительно сложно и не всегда поддается расчету. Лишь при геометрически правильном размещении скважин (линейные или кольцевые ряды скважин и правильные сетки), а также при ряде допущений (постоянство толщины, проницаемости и других параметров) удается аналитически рассчитать дебиты этих скважин при заданных давлениях на забоях или, наоборот, рассчитать давление при заданных дебитах. Однако вблизи каждой скважины в однородном пласте течение жидкости становится близким к радиальному. Это позволяет широко использовать для расчетов радиальную схему фильтрации.