Обоснование технологического режима работы проектных скважин в условиях возможного образования песчаных пробок

показано влияние относительной высоты пробки  на производительность вертикальных скважины при К_пр=К_пл (кривая 1) и К_пр-50 К_пл (кривая 2). Из этих зависимостей видно, что образование пробки даже с высокой проницаемостью существенно снижает дебит скважины. При одинаковой относительной высоте пробки  разница между дебитами для различных К_пр составляет около 10%. Так, например, при =0,3 относительные дебиты  при  К_пр=К_пл оказался =0,55, а при К_пр=50К_пл =0,65 от дебита скважины при h_пр=0.

Такое сильное влияние пробки на производительность скважины связано с тем, что поступающий в ствол скважины газ должен двигаться вдоль пробки. Это означает, что поток газа вместо движения по обсадной колонне двигается по сечению намного меньшего, чем сечение обсадной колонны.  Поэтому проектировщик обязан создавать такие условия при которых образование пробки будет исключено. В разделе 13 было показано, что скорость движения потока по стволу должна быть u³5 м/с. Если выбранная конструкция скважины по всей длине интервала перфорации не обеспечивает такую скорость, то необходимо выбрать другие параметры фонтанных труб — диаметра и глубину спуска при текущем дебите скважины.

Если в проекте достоверно  установлены дебиты проектных скважин в зависимости от изменения коэффициентов фильтрационного сопротивления и пластового давления при зафиксированных критериях технологического режима, то процесс образования пробки нетрудно установить по изменению дебита непредусмотренного проектом.

Влияние пробки на дебит скважины следует оценить по формулам:

1.  при полном перекрытии продуктивного пласта пробкой

Q = ,                                                           (10.10)

где h_пр — высота пробки. В рассматриваемом случае h_пр= h, где h — толщина продуктивного пласта; а  и  b —  коэффициенты сопротивления, определяемые по формулам:

a = ;  b = .              (11.10)

2. При частичном перекрытии пласта пробкой относительный дебит будет:

,           (12.10)

где Q_{б пр} — дебит скважин без пробки.

3. При полном перекрытии пласта столбом жидкости дебит оценивается по формуле:

Q = ,                                                                (13.10)

где                               D = 0,683r[j + (1 - j)r_ж/r_гр]/z_срТ_ср;                                                (14.10)

j — истинное газосодержание потока; r_гр — плотность газа в рабочих условиях.

Значение истинного газосодержания может быть заменено расходным газосодержанием b, определяемый    по формуле:

b = Q_гр /( Q_гр + Q_ж),                                                                           (15.10)

Q_гр — дебит газа при рабочих условиях Р_ср  и Т_ср по стволу скважины, величину которого следует определить по формуле:

Q_гр = Q_ст Р_ат Т_ср z_ср/P_cр Т_ст,                                                                (16.10)

Q_ст — дебит газа при стандартных условиях, т.е. при Р_ат и Т_ст=293К. Значения Р_ср и Т_ср определяются по формулам:

Р_ср = (Р_у+ Р_з)/2 и Р_ср = (Т_у+ Т_з)/2.                                                     (17.10)

Для повышения точности расчетов следует общую глубину ствола L  разделить на элементы DL, а затем, полученные результаты просуммировать. Величину r_гр нужно вычислить из уравнения состояния:

r_гр = r_стР_срТ_ст /Р_ат z_срT_ср.                                                       (18.10)

Характеры изменения относительных дебитов при полном и частично перекрытии продуктивного интервала песчаной пробкой показаны на рис.6.10 а и б. Как видно из рис.6.10 а,  относительный дебит скважины при полном перекрытии продуктивного пласта пробкой существенно зависит от толщины пласта. Чем больше толщина газоносного пласта, тем существеннее влияние пробки, полностью перекрывающей этот пласт. Из рис.6.10 б видно, что при частичном перекрытии продуктивного пласта пробкой, чем меньше толщина пласта, тем ниже влияние частичного перекрытия его пробкой.

Существенное значение при проектировании разработки газовых и газоконденсатных месторождений имеет зависимость высоты пробки от создаваемых депрессий на пласт. Даже в случае вскрытия устойчивых к разрушению  пластов возможность образования пробки не исключена за счет очищения призабойной зоны от бурового раствора. Поэтому в качестве критерия технологического режима, если использованы все кроме dР/dх=Const, следует рассмотреть возможность пробкообразования с позиции разрушения призабойной зоны. Для этого предлагается графическая зависимость между высотой пробки h_пр и депрессией DР на пробку, показанная на рис.7.10.

Кроме того, в проекте необходимо оценить возможность самозадавливания эксплуатационных скважин, исходя из величины удельного перепада давления на единицу длины пробки. Удельный  перепад на пробку определяется формулой:

R = [P_х=0- Р]/[ Р_пл- Р_з] h_пр = [1 – 1/ch(b/a)^0,5h_пр]/ h_пр            .                                   (19.10)

Разность давлений в формуле (19.10) можно заменить весом материала, из которого состоит пробка. Тогда вместо (19.10) расчетная формула примет вид:

r_п10⁴/[ Р_пл- Р_з] = [1 – 1/ch(b/a)^0,5h_пр].                                                           (20.10)

Из этого уравнения можно определить высоту пробки h_пр путем его разложения в ряд. Приближенное решение этого уравнения относительно h_пр с точностью