Диагностика газовой скважины по результатам гидродинамических исследований при установившейся фильтрации - Курсовая работа

Природный газ является ценнейшим химическим сырьем, из которого получаются самые разнообразные продукты его переработки, использование его в промышленности, помимо огромной экономии в расходовании твердого и жидкого топлива и резкого сокращения перевозок, приводит к интенсификации производственных процессов и меньшему загрязнению окружающей среды. Поэтому, рациональная эксплуатация газовых залежей, базирующаяся на научных исследованиях, является важнейшей задачей газовой отрасли также, как и установление аналитических основ разработки газовых залежей, которые, в свою очередь, строятся на научных теориях движения газа в пористой среде и скважине. Остановимся на диагностике газовой скважины по результатам гидродинамических исследований при установившейся фильтрации, что включает в себя и исследования и аналитические основы разработки газовых залежей.Одномерным называется фильтрационный поток жидкости или газа, в котором скорость фильтрации, давление и другие характеристики течения являются функциями только одной координаты, отсчитываемой вдоль линии тока. Приведем краткое описание этих потоков. Предположим, что при фильтрации флюида траектории всех частиц параллельны, а скорости фильтрации во всех точках любого поперечного (перпендикулярного линиям тока) сечения равны друг другу. Законы движения вдоль всех траекторий такого фильтрационного потока одинаковы, а поэтому достаточно изучить движение вдоль одной из траекторий, которую можно принять за ось координат ось x (рис.1). Прямолинейно-параллельный поток имеет место в лабораторных условиях при движении жидкости или газа через цилиндрический керн или через прямую трубку постоянного диаметра, заполненную пористой средой; на отдельных участках продуктивного пласта при движении жидкости к батарее скважин, если пласт постоянной толщины имеет в плане форму прямоугольника (рис.1).Так как газ в скважине движется по нелинейному закону и движение его плоскорадиальное, то мы можем рассмотреть способ определения основных характеристик потока газа с большими скоростями, когда причиной отклонения от закона Дарси становятся значительные инерционные составляющие общего фильтрационного сопротивления. Для этого рассмотрим фильтрацию по двучленному закону: Двучленный закон для плоскорадиальной фильтрации имеет вид: (2) где ?-дополнительная константа пористой среды определяемая экспериментально. (3) где Qm-массовый расход , ?-плотность газа, 2?rh-площадь скважины и подставим в формулу (2) Переходя от функции Лейбензона к давлению по формуле(8) найдем распределение давления: (8) распределение давления p(r): (9) где запишем уравнение притока газа к скважине: (10) Из формулы(10) видно, что индикаторная линия, построенная в координатах Qatm-( ) для газа, является параболой (рис.4)Если скважина с открытым забоем вскрывает пласт не на всю толщину h, а только на некоторую глубину b, то ее называют гидродинамически несовершенной по степени вскрытия пласта. Если скважина вскрывает пласт до подошвы, но сообщение с пластом происходит только через специальные отверстия в обсадной колонне и цементном камне или через специальные фильтры, то такую скважину называют гидродинамически несовершенной по характеру вскрытия пласта. Нередко встречаются скважины с двойным видом несовершенства-как по степени, так и по характеру вскрытия пласта. Степень и характер вскрытия пласта имеют важное значение при разработке месторождений нефти и газа, так как они определяют фильтрационные сопротивления, возникающие в призабойной зоне, и, в конечном итоге, производительность скважин. Несовершенство скважин по степени и характеру вскрытия приводит к таким деформациям линий тока, которые приводят к возникновению в призабойной зоне сложных неодномерных течений.В ходе проведения исследований были установлены следующие значения для забойного давления(рзаб) и дебита скважины(Qat), Таблица 1 Взяв за основу эти рзаб и переведя Q из куб. метров в сутки в куб.метры в секунду(таб.2), а также зная тот факт, что при Q=0 рзаб=рпл , то есть при дебите скважины равном 0 забойное давление равно пластовому, можем найти пластовое давление, построив график зависимости между забойным давлением и дебитом скважины(рис.11) Из этого рисунка видно, что при исследованиях была допущена ошибка в измерении рзаб. и соответствующего ему дебита, а именно при рзаб =1,6 МПА дебит скважины, в данном случае, не равен Qat ?0.416666667 м3/с. Исключая это значение и продолжая график до пересечения с осью Y, когда Qat=0 построим новый график зависимости между забойным давлением и дебитом скважины (рис.12) и найдем из него рпл. Теперь, зная, что пластовое давление =1,73 МПА и фильтрация происходит по двучленному закону построим график зависимости ()/Qat от Qat для фильтрации газа(рис.13), взяв значения из Таблицы 3.В расчетах были использованы следующие исходные данные: Таблица 1 Название параметра Обозначение Значение По формуле для двучленной фильтрации совершенной скважины получаем: (31) где Найдем коэффициент гидродинамического сопротивления А: Коэф

Содержание

Введение

1.Теоретическая часть

1.1 Виды одномерных фильтрационных потоков газа и расчет основных фазовых характеристик этих потоков

1.2 Методы обработки данных гидродинамических исследований при плоскорадиальной фильтрации

1.3 Приток газа к несовершенной скважине

2. Расчетная часть

2.1. Определение коэффициента фильтрационного сопротивления по данным исследований

2.2. Расчет теоретических значений коэффициентов фильтрационного сопротивления для гидродинамически совершенной скважины

2.3 Оценка гидродинамического несовершенства скважины

Вывод

Список используемой литературы

Природный газ является ценнейшим химическим сырьем, из которого получаются самые разнообразные продукты его переработки, использование его в промышленности, помимо огромной экономии в расходовании твердого и жидкого топлива и резкого сокращения перевозок, приводит к интенсификации производственных процессов и меньшему загрязнению окружающей среды. Поэтому, рациональная эксплуатация газовых залежей, базирующаяся на научных исследованиях, является важнейшей задачей газовой отрасли также, как и установление аналитических основ разработки газовых залежей, которые, в свою очередь, строятся на научных теориях движения газа в пористой среде и скважине.

Остановимся на диагностике газовой скважины по результатам гидродинамических исследований при установившейся фильтрации, что включает в себя и исследования и аналитические основы разработки газовых залежей.

Движение газа в скважине нельзя описать линейным законом фильтрации, так как скорость фильтрации зависит нелинейно от градиента давления, что дает возможность утверждать о движении его по степенному или двучленному закону. Первый из них сложно применить изза неточности нахождения коэффициентов c и n в данной формуле, что приводит к неточности вычисления скорости фильтрации и давления, поэтому для газовой скважины, в основном, применяют двучленный закон.

Рассмотрим теперь различные виды одномерных фильтрационных потоков, применимых к течению газа, то есть основы течения его по законам прямолинейно-параллельного, плоскорадиального и радиально-сферического фильтрационных потоков.

Выясним, что газ в скважине движется по законам плоскорадиального течения, причем для совершенного случая фильтрации скважина должна быть тоже гидродинамически совершенной, то есть пробуреной на всю мощность пласта и с открытым забоем. Таким образом, изучение гидродинамически несовершенных скважин является еще одной приоритетной задачей газовой отрасли, такой же, как и приток к таким скважинам газа.

Для изучения всех этих задач вводятся два коэффициента: коэффициент фильтрационного сопротивления и коэффициент гидродинамического несовершенства скважин, которые и рассчитываются по ходу выполнения данной работы, используя формулы, уравнения и графики, взятые из книг различных авторов, изучавших и изучающих гидродинамическое направление течения газа в скважине, хотя для получения более полной картины его течения необходимо применять и геофизические, и геологические исследования, чего в данной работе не сделано, так как это не предусмотрено рамками курсового проекта.