Скважины кольцевой батареи

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………….3

Цель  и задачи исследования………….…………………..................................4

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ АНАЛИЗ  ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СКВАЖИН…………………….............................................................................5

   1.1. Количественная оценка эффекта взаимодействия двух скважин ………5

   1.2. Взаимодействие скважин кольцевой батареи …………………………...8

   1.3. Траектории и изобары взаимодействующих скважин.………….……...10

Выводы по первому разделу…………………………..…………………..…..11

2. ОЦЕНКА РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ СКВАЖИН КОЛЬЦЕВОЙ БАТАРЕИ……………….. ……………………………………………………...12

   2.1. Расчет дебита скважин нескольких круговых батарей………...……….12

   2.2. Изменение депрессии...…………………………………………………...13

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………...15

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.................................................................................16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Явление взаимодействия (интерференции) скважин состоит в том, что под влиянием пуска, остановки или изменения режима работы одной группы скважин изменяются (через некоторый промежуток времени в той или иной степени) дебита и забойные давления другой группы скважин, эксплуатирующих тот же пласт.

При единственной, например, эксплуатационной скважине в пласте поток жидкости или газа направляется только в ней. Ввод в эксплуатацию новых скважин создаёт новые  условия для притока жидкости или газа к этой скважине; в новых условиях поток направляется не к одной скважине, а распределяется между всеми действующими скважинами, которые образуют батарею скважин.

В данной работе будет рассматриваться  взаимодействие скважин в зависимости  от их параметров и режимов работы. Важность исследования взаимодействия скважин состоит в том, что  оно непосредственно влияет на условия  добычи нефти или газа.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                           

 

 

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

Целью данной работы является оценка условий взаимодействия скважин кольцевой батареи  при  их исследовании.

Основными задачами данного  исследования являются:

• Выяснить влияние  взаимодействия скважин на их дебиты и забойное давление;
• Исследовать формы траекторий, изобар и распределение скоростей фильтрации в пласте вокруг взаимодействующих скважин;
• Сформировать основные выводы по результатам данного исследования.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ  АНАЛИЗ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СКВАЖИН

1.1.Количественная оценка эффекта взаимодействия двух скважин.

Оценим эффект взаимодействия двух скважин в зависимости от расстояния между ними и от некоторых других факторов. Количественную оценку проведем в условиях первого варианта воздействия возмущающей скважины на реагирующую, ибо в этих условиях эффект взаимодействия скважин полностью отражается на величинах их дебитов. Сравним дебиты какой-либо скважины в условиях ее одиночной и совместной работы. Дебит скважины в условиях одиночной работы (при строго радиальном притоке жидкости к скважине) определяется формулой:

Q₁=                                            (1)

 Дебит той же скважины при совместной работе с другой равнодебитной скважиной определяется формулой:

                              (2)

причем предполагается, что в обеих скважинах при совместной работе поддерживается то же противодавление на забой (следовательно, сохраняется то же понижение динамического уровня), что и при одиночной работе. На основании формул 1 и 2 показатель взаимодействия скважин J определится так:

                                          (3)

С помощью формул 1 и 2 получим следующее  выражение для суммарного показателя взаимодействия двух равнодебитных  скважин U:

                                   (4)

Ясно, что U < 2, т. е. суммарный дебит двух равнодебитных скважин при их совместной работе меньше двойного дебита каждой из скважин при их одиночной работе. Допустим, что R_k = 10 км, R_c = 10 см, и подсчитаем величины J и U для разных значений расстояния между скважинами 2; результаты подсчетов приведены в табл. 1.

 

Таблица 1

 

Как видно из табл. 1, даже при сравнительно больших расстояниях     2=500 м между взаимодействующими скважинами дебит скважины при одиночной работе на 26% больше дебита той же скважины при совместной работе в упомянутых выше условиях; суммарный же дебит обеих равнодебитных скважин при совместной работе превосходит дебит одиночно работающей скважины только на 59%.

 Для оценки эффекта взаимодействия в пласте с прямолинейным контуром области питания следует воспользоваться формулами:

                 (5)

 

                                      (6)

 Для дебитов и каждой из двух скважин при совместной и одиночной работе (при сохранении забойного динамического давления), получим:

          (7)

Формулы (3) и (7) доказывают, что вызванные эффектом взаимодействия относительные изменения дебитов скважин не зависят от физико-геологических характеристик пласта и от физических характеристик жидкости; в упомянутые формулы не входят величины коэффициентов проницаемости, пористости и вязкости; конечно, это справедливо лишь при оговоренных выше условиях (жидкость и пласт считаются однородными и несжимаемыми). Следовательно, в плохо проницаемом пласте величины J и U, характеризующие эффект взаимодействия скважин, должны быть такими же, как и в хорошо проницаемом пласте. Результаты подсчетов величин J и U по формуле (7) при R_с = 10 см и для различных расстояний между скважинами приведены в табл. 2 для а = 10 км и в табл. 3 для а = 20 км.

Таблица 2

 

Таблица 3

 

Сравнение табл. (2) и (1) убеждает в том, что при прочих одинаковых условиях форма контура области питания мало влияет на эффект взаимодействия скважин. Сравнение табл. (2) и (3) убеждает в том, что даже значительная (всегда возможная в реальных условиях) погрешность в оценке расстояния от скважин до контура области питания слабо отражается на количественной оценке эффекта взаимодействия скважин: соответственные величины в сравниваемых таблицах мало отличаются друг от друга. Для обычных задач технологии нефтедобычи случаем близкого расположения скважин к контуру области питания не представляют интереса. Наоборот, во многих гидрогеологических задачах имеет существенный интерес исследование явления взаимодействия скважин вблизи берега крупного водоема, играющего роль области питания сообщающегося с ним пласта. Анализ формулы (7) показывает, что при уменьшении расстояния а от скважин до контура области питания величина J уменьшается (сравнить, например, табл. 2 и 3), стремясь к 1. Это обозначает, что при приближении к контуру области питания скважины меньше влияют друг на друга, ибо усиливается влияние на них притока жидкости из области питания. Подчеркнем, что в реальных условиях дебит реагирующей скважины может значительно меньше измениться под влиянием пуска-остановки возмущающей скважины, чем на это указывают формулы и таблицы данного параграфа. Во-вторых, все формулы данного параграфа отражают установившийся эффект взаимодействия скважин. Эффект взаимодействия скважин приближается к установившемуся состоянию тем скорее, чем больше проницаемость пласта и чем меньше вязкость насыщающей его жидкости. В-третьих, в громадном большинстве случаев скважины в реальных условиях гидродинамически несовершенны. Гидродинамически несовершенные скважины взаимодействуют друг с другом при прочих одинаковых условиях менее интенсивно, чем гидродинамически совершенные в которой впервые было выполнено математическое исследование проблемы взаимодействия гидродинамически несовершенных скважин. Неоднородность по проницаемости и анизотропность пласта могут в некоторых случаях усиливать, а в других — ослаблять эффект взаимодействия скважин. Наконец, эффект взаимодействия между скважинами уменьшается при нарушении линейного закона фильтрации в пласте.

1.2. Взаимодействие скважин кольцевой батареи.

Рис. 1. Кольцевая батарея скважин

Для дебита Q' каждой из п совместно работающих скважин кольцевой батареи получим следующую формулу:

                         (8)

Суммарный дебит всех п взаимодействующих скважин кольцевой батареи обозначим через . Из формулы (8) имеем:

                         (9)

Допустим, что R_k = 10 км, R_c = 10 см; в табл. 42 собраны результаты подсчетов при R₆ = 200 м, а в табл. 43 собраны результаты подсчетов при      R₆ = 400 м.

Крайние правые колонки табл. (4) и (5) указывают пределы, к которым должны стремиться суммарные дебиты скважин кольцевой батареи при неограниченном увеличении их числа. Во всех подсчетах, как и при выводе формул, предполагалось, конечно, что при увеличении числа скважин в кольцевой батарее забойные динамические давления в них не изменяются,  т.е. взаимодействие скважин целиком отражалось на подсчитанных величинах их дебитов.

Таблица 4

 

Таблица 5

Из табл. (4) видно, что десятикратное увеличение числа скважин в кольцевой батарее с 4 до 40 увеличивает их суммарный дебит не в 10 раз, а благодаря эффекту взаимодействия только на 48%. Увеличение числа скважин с 4 до 8 дает прибавку в суммарном дебите на 24%; увеличение же на то же число скважин с 12 до 16 дает прибавку в дебите лишь на 4%. Суммарный дебит 6 скважин в батарее (в этом случае расстояние между соседними скважинами равно радиусу батареи 400 м) составляет 75% от дебита сплошной кольцевой галлереи того же радиуса. Приведенные подсчеты приводят к выводу, что увеличение числа скважин в кольцевой батарее сверх определенного предела, соответствующего сравнительно небольшому их числу, явно невыгодно. Увеличение вдвое радиуса R_б кольцевой батареи увеличивает темпы роста суммарного дебита скважин, но не вдвое, а значительно меньше.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3. Траектории и изобары взаимодействующих скважин.

Рис. 2. Траектории и изобары трех равнодебитных взаимодействующих скважин

Благодаря полной симметрии  в расположении скважин фильтрационный поток делится на три одинаковые части — на три потока к каждой из скважин. Прямые линии H₁, H₂, Н₃, отделяющие потоки к соседним скважинам, называются, как это уже упоминалось в § 3, нейтральными линиями тока; на рис. 181 они изображены пунктиром. Среди криволинейных траекторий в потоке жидкости к каждой из скважин выделяются прямые линии Г₁, Г₂, Г₃; вдоль них частицы жидкости движутся быстрее, чем по соседним траекториям. Эти прямые Г₁, Г₂, Г₃ называются главными линиями тока. В центре О симметричной кольцевой батареи скважин скорость фильтрации равна нулю; точка О является точкой равновесия. Вблизи скважин изобары имеют форму овалов, мало отличающихся от окружности; по мере удаления от скважин овальность изобар постепенно усиливается, в изобарах намечаются заострения, направленные к центру О кольцевой батареи. Изобара, проходящая через точку равновесия О, трижды сама себя пересекает. Более удаленные (чем предыдущая) от скважин изобары имеют треугольную бисквитообразную форму. Чем дальше от скважин, тем вогнутость изобар в окрестностях точек их пересечения с нейтральными линиями тока делается менее заметной. Еще более удаленные изобары мало отличаются от окружностей, концентричных кольцевой батарее скважин.

Как видно из чертежа, траектории ортогональны изобарам.

 

 

 

 

Выводы по первому разделу

На основании проведенного литературного анализа можно  сделать следующие выводы:

• дебит изменяется непропорционально числу скважин и радиусу батареи (расстоянию между скважинами);
• с увеличением числа скважин дебит каждой скважины уменьшается при постоянном забойном давлении, т.е. растет эффект взаимодействия;
• взаимодействие скважин может практически не проявляться только при очень больших расстояниях между скважинами (в случае несжимаемой жидкости, строго говоря, влияние скважин распространяется на весь пласт);
• с увеличением числа скважин темп роста суммарного дебита батареи замедляется т.е. сверх определённого предела увеличение числа скважин оказывается неэффективным в виду прекращения прироста дебита.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. ОЦЕНКА РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ СКВАЖИН КОЛЬЦЕВОЙ БАТАРЕИ.

2.1. Расчет дебита скважин нескольких круговых батарей

Задача:

Определить дебиты скважин двух круговых батарей с радиусами  R₁=1000 м   и   R₂=600 м, расположенных концентрично в круговом пласте с радиусом контура питания R_k=3500 м. Скважины радиусом r_c = 10 cм эксплуатируются при постоянном забойных давлениях p_c1=9,8 МПа   и  p_c2=9,31 МПа, давление на контуре питания p_k=12,25 МПа, мощность пласта h=10м, коэффициент проницаемости пласта k=0,2 Д, динамический коэффициент вязкости нефти =5МПа*с, число скважин в батареях m₁=10 и m₂=6

Решение:

Определим внешние и внутренние фильтрационные сопротивления:

 

     

Для определения внутренних фильтрационных сопротивлений найдём половины расстояний между скважинами первой и второй батарей:

    

     

 

 

Используя законы Ома и Кирхгофа, напишем уравнение для участка  цепи между контуром питания и  забоем скважины первой и второй батареи соответственно:

 

                               

Решая относительно Q₁ и Q₂, найдём:

 

 

Учитывая, что  и - суммарные дебиты первой и второй батарей, найдём дебиты одной скважины:

 

 

 

 

 

 

 

2.2. Изменение депрессии

Задача:

В круговом пласте радиуса R₁=150м с мощностью h=10м и коэффициентом проницаемости k=0,5 Д расположена скважина радиусом r_c=10 см. При нефти с динамическим коэффициентом вязкозти при центральном расположении скважины равен 223 . Как необходимо изменить депрессию , чтобы при изменении положения скважины относительно центра пласта дебит оставался постоянным?