ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ТЕМПА ЗАКАЧКИ ЖИДКОСТИ В ПЛАСТ ПРИ СТАЦИОНАРНЫХ ТЕПЛОВЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ

INVESTIGATION OF CHANGES IN THE LIQUID PURGE TEMPERATURE TO THE PLAST FOR STATIONARY THERMAL EFFECTS

Askar Karibaev

doctoral student of the Department of Earth Sciences of the Bulgarian Academy of Sciences,

Bulgaria, Sofia

Sayranbek Akhmetov

doctor of technical sciences, head of the Kazakhstan section of the international scientific school of sustainable development named after academician

P.G. Kuznetsov, Professor of the L.N. Gumilev Eurasian National University,

Kazakhstan, Astana

АННОТАЦИЯ

Цель статьи заключается в теоретическом изучений процесса изменения темпа закачки жидкости в пласт при различных состояниях около скважинной зоны пласта. Представлены различные аналитические зависимости проницаемости призабойной зоны пласта (ПЗП) от координаты и давления. Это стало основой для  моделирования ухудшения (улучшения) свойства около скважинной зоны и ее влияния на основные параметры, характеризующие изменения дебита скважины. Предложена универсальная зависимость проницаемости от координаты, описывающая как ухудшения, так и улучшения  фильтрационных свойств ПЗП. Для сжимаемых пластов рассмотрены зависимости проницаемости от давления,  приведены диапазоны изменения коэффициентов, характеризующих сжимаемость

ABSTRACT

The purpose of the article is to theoretically study the process of changing the rate of injection of liquid into the formation at different states of the well near the wellbore zone. Various analytical dependencies of permeability of the bottomhole formation zone on the coordinate and pressure are presented. This became the basis for modeling the deterioration (improvement) of the property of the well near the well and its effect on the main parameters characterizing the changes in well production. A universal dependence of the permeability on the coordinate is proposed, which describes both the deterioration and the improvement of the filtration properties of the bottomhole formation zone. For compressible seams, permeability versus pressure is considered, the ranges of variation of the coefficients characterizing the compressibility

Ключевые слова: темп закачки жидкости в пласт; стационарные тепловые воздействия; около скважинная зона; проницаемость; фильтрационные свойства.

Keywords: rate of injection of liquid into the reservoir; stationary thermal effects; near-wellbore zone; permeability; filtration properties.

Как известно,  при эксплуатации нефтяных скважин происходит снижение дебита, что связано со снижением проницаемости ПЗП [1]. Существуют также другие причины [4], например, степень перфорации продуктивной толщи пласта, наклонность, неоднородность пласта, многогофазность и нелинейность фильтрации и т.п. Учет  всех этих факторов, приводящих к снижению теоретического дебита скважин, может быть осуществлён с применением общего оценочного параметра: скин-эффекта.

В ранее проведенном исследований [2] предложена модель системы «скважина- призабойная зона-пласт», характеризующая различные варианты фильтрационной неоднородности пласта. Приведенные варианты фильтрационной неоднородности имеют место как в различных скважинах в пределах одной залежи, так и в пределах одной скважины. Каждый вид такой неоднородности ПЗП, а также несовершенство по степени и характеру вскрытия, влияют на геометрию фильтрации  жидкостей и продуктивность пласта.

В данной работе представлены способы моделирования ухудшения (улучшения) свойства около скважинной зоны и дана оценка их влияния на величину расхода горячей кислотного состава, закачиваемого в пласт. Для несжимаемого пласта изменение проницаемости по радиусу учитывается введением аналитического описания изменения проницаемости от переменной . Для сжимаемых пластов рассмотрены зависимости проницаемости от давления, приведены диапазоны изменения коэффициентов, характеризующих сжимаемость [3]. Кроме этого изучено влияние реологии  (вязкости)  насыщающей жидкости (флюида) на фильтрационные свойства ПЗП. Такой подход обусловлен тем, что расчетные значения показателя скин-эффекта в дальнейшем будут использованы для  вычисления дебита скважин, обработанных растворами кислотных композиций  при различных температурах.

Кроме вышесказанного, в процессе разработки и эксплуатации скважин в прискважинной зоне пласта возникают многочисленные процессы, ухудшающие фильтрационные свойства этой зоны. Основной механизм ухудшения состояния пласта в прискважинной области, - это блокировка части внутрипорового пространства твердыми частицами и флюидами.

1. Рассмотрим  случай, когда  фильтрационно-емкостные свойства  призабойной зоны пласта (ПЗП)  определяется с помощью модели системы  «скважина - призабойная зона - пласт», где проницаемость в около скважинной   ( и  - радиусы зоны кольматации  и скважины, соответственно) является функцией координаты , которую выбираем в виде:

,  при

,                                  при

где    ,  , , ;

  и  - проницаемость стенки скважины и удаленной от зоны кольматации части пласта; - радиус контура питания.

Пусть закачка жидкости в пласт осуществляется при постоянном  давлении на стенках скважины . Пользуясь законом Дарси давление в пласте  определяем по формулам:

 , при ,

,                       при ,

,

где   - репрессия на пласт,   давление на контуре питания.

Расход жидкости вычисляем по формуле

 ,                                                   (1)

где  - расход жидкости при отсутствии зоны кольматации;

 - гидропроводность; - мощность продуктивного пласта;

 - динамическая вязкость жидкости, которая остается постоянной по всей области пласта.

Вводим темп закачки жидкости   в пласт  по формуле [5]:

=                                                               (2)

где  - темп закачки при отсутствии зоны кольматации,  -   показатель скин-эффекта (фактора). Сравнивая формулы (1) и (2) получаем выражение для показателя скин-фактора:

На рис. 1 представлены графические зависимости приведенного коэффициента расхода жидкости  от радиуса кольматации  (отнесенного к радиусу скважины ) при различных значениях отношения , где в расчетах принято .

Из анализа результатов расчетов следует, что кривые зависимости при  и  качественно отличаются друг от друга. При   (зона  со сниженной проницаемостью) существенное снижение  продуктивности наблюдается при значениях , далее с ростом практически параметр    от радиуса переменной  по проницаемости зоны  не зависит. При этом видно, что,  темп закачки  уменьшается примерно в два раза.

При  (зона с повышенной проницаемостью) зависимость  близка к параболическому закону, существенный рост темпа закачки наблюдается при больших отношениях  .

2. Следующий случай, - это, когда происходят изменения проницаемости в результате загрязнения  и сжимаемости  пласта.

Используемые в имеющихся исследованиях опытные данные свидетельствуют, что зависимости проницаемости от давления имеют вид кривых, выпуклых к оси  ( - текущее давление). Для этих кривых можно подобрать различные аналитические представления.

Наиболее подходящей при репрессии на пласт является зависимость вида:

,

где - коэффициент изменения проницаемости.

 (черные), (синие),  (зеленые), (красные)

(черные), (синие),  (зеленые), (красные)

(черные), (синие),  (зеленые), (красные)

Рисунок 1. Зависимости приведенного коэффициента расхода  от радиуса зоны кольматации  (отнесенного к радиусу скважины)  при различных значениях отношения

Для чисто гранулярных пластов рекомендуется использовать зависимость:

 где - безразмерный  коэффициент изменения проницаемости пласта.

Для чисто трещиноватых пластов была установлена следующая зависимость проницаемости от давления:

где - безразмерный  коэффициент изменения проницаемости пласта.

Полная проницаемость около скважинной зоны, исходя из  загрязнения (засорения) пласта и его сжимаемости, может быть представлена следующей формулой:

Рассмотрим изменение расхода жидкости  в результате загрязнения и сжимаемости пласта.

С этой целью, выбираем функции  и  в следующем виде:

,  при ,          

,  при

где  - давление на границе , подлежащее к определению.

Уравнение фильтрации в каждой зоне дает:

 при ,                                                   (3)

  ,      при                                                                            (4)

где     ;  ;

           , 

Интегрируя уравнения (3) и (4) с условиями   при ,   при , получаем:

 при                                    (5)

 ри                                                                     (6)

где   .                                                               

Полагая в уравнениях (5) и (6) теперь   при  получаем:

,  

                                                                        (7)

Из системы (7) можно определить постоянную  и разности давления .

Коэффициент расхода  и показатель скин-фактора  определяем по формулам:

,

В таблице 1 представлены значения при различных данных параметров  и , где в расчете принято  и

В таблице 2 представлены аналогичные значения для коэффициента 

Таблица 1.

Изменение давления    от параметров   и

Таблица 2. 

Изменение коэффициента продуктивности  от параметров   и

Из анализа  данных, представленных в таблице 1, видно, что с ростом длины зоны кольматации (параметр ) приведенное давление  () на границе этой зоны также растет, причем наибольшее значение оно  принимает при малых значениях отношения проницаемости на стенки скважины к проницаемости удаленной части пласта (параметр ). При больших значениях параметра  приведенное давление  обращается в нуль, т.е. давление в зоне  высокой декольматации (  выравнивается, и приток жидкости в скважину происходит при небольших значениях перепада давления. Из  данных  таблицы 2, заметим, что при кольматации  ПЗП  коэффициент расхода с ростом длины зоны кольматации сначала быстро падает и далее снижается незначительно. Значительный рост темпа закачки наблюдается при декольматации ПЗП с высокими значениями проницаемости этой зоны.

Список литературы:

1. Ахметов С.М., Досказиева Г.Ш. Технология воздействия на призабойную зону пласта // Вестник АИНГ. – 2006. - №10. - С. 123-130.
2. Ахметов С.М., Имангалиева Г.Е., Досказиева Г.Ш.,Тулегенова О.Ш. Расчет дебита скважины при различных моделях системы «скважина- призабойная зона – пласт» // «Математическое моделирование научно-технологических и экологических проблем нефтедобывающей промышленности»: Сб. тр. V Казахстано-Российской международной  научно- практической конф. - Атырау: АИНГ, 2005. - ч.3. - С. 234-249.
3. Зайцев М.В., Михайлов Н.Н. Влияние около скважинной зоны на продуктивность скважины // Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений. – 2004. - №1. - С. 64-66.
4. Сулейманов Б.А., Байрамов М.М., Мамедов М.Р. О влиянии скин-эффекта на дебит скважин // Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений. – 2004. - №8. - С. 68-70.
5. Рабинович Н.Р. Инженерные задачи механики сплошной среды в бурении. - М.: Недра, 1980. - 270 с.