Журнал «Экспозиция нефть газ», №6 2011.

Расчет скин-эффекта сжатия и кольматации по реальным данным эксплуатации

В. Н. Боганик

Резюме

Для оперативной работы при регулировании режима работы скважины, а также для подсчета запасов и для проектирования разработки нужно иметь по каждой скважине фактические данные о скин-эффекте, который снижает дебит нефти и газа. На практическом примере показана методика определения скин-эффекта кольматации и скин-эффекта сжатия . Оказывается, что для коллекторов повышенной проницаемости (более 300 мД) при реальных депрессиях эксплуатации величина много больше значения . В то же время на практике величина определяется неточно по одиночным замерам КВД, а величина просто игнорируется, так как о ней ничего не известно.

Ключевые слова: скин-эффект кольматации, скин-эффект сжатия, проектирование разработки, нефть, газ.

Линии «нормальных» продуктивностей и дебитов, линия средних продуктивностей

Нами рассмотрены данные эксплуатации карбонатного нефтеносного коллектора.

По данным эксплуатации (рис. 1) выделяются временные интервалы со «спокойной» работой скважины. Из рассмотрения исключаются точки, перед которыми (по времени) были резкие изменения депрессии, что сказывается на резком изменении дебитов.

Рис. 1. Изменение во времени давлений и дебитов при эксплуатации скважины

По выбранным точкам строятся два графика в координатах продуктивность – депрессия (рис. 2) и дебит - депрессия (рис. 3). Поскольку на всех графиках точки перенумерованы, то поведение каждой из них можно проследить в тех или иных координатах.

Рис. 2. Зависимость продуктивности от депрессии

Рис. 3. Зависимость дебита от депрессии

На графиках (рис. 2 и 3) проведены линии, которые огибают точки сверху. Эти линии названы соответственно линией «нормальных» продуктивностей и линией «нормальных» дебитов.

«Нормальные» линии соответствуют тем периодам работы скважины, в которых она была менее всего засорена, то есть с минимальной кольматацией. В процессе эксплуатации величина кольматации менялась, что проявлялось на изменении продуктивности, а стало-быть и дебита. Для проектирования разработки месторождения целесообразно оценить среднее значение кольматации, которое будет соответствовать линии средних значений продуктивности. Именно такая линия проведена на графике продуктивностей (рис. 2).

Построение «нормальных» линий облегчается наличием двух обстоятельств.

Во-первых, для эксплуатационных нефтяных и газовых скважин, работающих в «спокойном» режиме, имеется практически линейная (см. рис. 2) зависимости логарифма продуктивности () от депрессии (), то есть

или . (1)

Во-вторых, при уменьшении депрессии до нуля дебит флюида (нефть, газ, вода) также практически уменьшается до нуля (рис. 3). Из (1) следует, что дебит флюида определяется выражением

. (2)

Отметим, что при наличии экстремума в интервале рабочих депрессий следует выделять максимум дебита и соответствующую этому максимуму депрессию, которая названа оптимальной. При прочих равных условиях следует рекомендовать это значение депрессии для эксплуатации.

Скин-эффект кольматации

Снижение дебита флюида при неизменности депрессии объясняется засорением прискваженной зоны пласта, то есть скин-эффектом кольматации ().

Из (1) можно [1] вывести формулу для скин-эффекта кольматации

. (3)

Здесь присутствуют радиусы контура воронки депрессии и скважины .

В формуле (3) значения продуктивности и должны находиться на «нормальной» линии продуктивности, а значение должно быть расположено на пересечении линии средних продуктивностей и той же депрессии, которая соответствует продуктивности .

Скин-эффект сжатия

Уменьшение продуктивности с увеличением депрессии можно объяснить скин-эффектом сжатия горных пород (). При сжатии пород уменьшаются их фильтрационные свойства и в том числе продуктивность.

Из формулы (1) можно вывести формулу для скин-эффекта сжатия

. (4)

В формуле (4) значения дебитов и должны находиться на «нормальной» линии продуктивностей (рис. 2) причем точка I находится при депрессии, стремящейся к нулю, а точка II может находиться на произвольной депрессии, например на оптимальной депрессии.

Расчет скин-эффектов

На уменьшение дебита влияет сумма двух компонент скин-эффекта: скин-эффекта кольматации и скин-эффекта сжатия .

Для определения скин-эффекта кольматации следует воспользоваться формулой (3). Пусть радиус контура воронки депрессии равен 200 м, а радиус скважины равен 0,1 м. Продуктивность (рис. 2) в точке равна , в точке равна , а в точке равна . Теперь подставим численные значения в формулу (3) и получим

. (5)

Из (5) следует, что за счет скин-эффекта кольматации равного 1,05 дебит уменьшился (на рис. 3 дебиты в точках II и III) на относительную величину . (6)

Для определения скин-эффекта сжатия следует воспользоваться формулой (4) и подставить в нее соответствующие данные, которые уже были использованы в выражении (5), получаем

. (7)

Влияние скин-эффекта сжатия на дебит

Посмотрим, насколько скин-эффект сжатия сказался на уменьшении дебита по сравнению с тем, когда этот скин-эффект не учитывается, то есть при условии, что продуктивность не зависит от депрессии или Для рассчитываемый дебит будет равен . Фактический дебит (рис. 3) равен 75,9 .

По аналогии с расчетом для снижения дебита за счет кольматации (6) имеем снижение дебита за счет скин-эффекта сжатия

. (8)

Итак, за счет скин-эффекта сжатия равного 13,08 относительное уменьшение дебита по сравнению с его отсутствием составит величину , то есть почти на 100 %, что существенно больше по сравнению с влиянием на дебит скин-эффекта кольматации.

Заключение

В статье на численном примере подробно описана методика расчета скин-эффектов кольматации и сжатия, показано как эти скин-эффекты сказываются на дебите, показана важность учета скин-эффекта сжатия. Игнорирование скин-эффекта сжатия приводит к неверным прогнозам дебитов.

Литература

  1. Медведев А.И., Боганик В.Н. Как определить скин-фактор // НТЖ «Геология, геофизика и разработка нефтяных месторождений» № 5 2004.

Начало страницы ГДИ-эффект Публикации Контакты Главная страница

© 2011—2013, ООО «ГИС-ГДИ-эффект» Rambler's Top100