Технологические режимы эксплуатации газовых и газоконденсатных скважин. Учет геологических факторов

Глава 6. Технологические режимы эксплуатации газовых и газоконденсатных скважин.

6.1. Понятие технологического режима (по С.Н. Закирову).

Под технологическим режимом эксплуатации газовых и газоконденсатных скважин понимается поддержание на забое (устье) скважин заданных условий изменения дебита или давления, осуществляемых в результате их регулирования и обеспечивающих соблюдение правил охраны недр, окружающей среды и безаварийную эксплуатацию скважин.

Приток газа к забою скважины из пласта подчиняется уравнению , из которого видно, что чем больше разность между пластовым и забойным давлениями, тем больше дебит. Неограниченное увеличение дебита скважин может привести к нарушению целостности скважин, вплоть до ее выхода из строя. Имеются и другие факторы, ведущие к ограничению дебитов скважин.

Некоторые ограничения дебитов или технологические режимы скважин могут быть выражены математическими формулами, другие – не всегда описываются формулами, для них технологические режимы устанавливаются по различным принципам.

Причины ограничения дебитов можно подразделить на следующие факторы:

– геологические;

– технологические;

– технические;

– технико-экономические.

6.2. Учет геологических факторов.

Для месторождений, продуктивные пласты которых сложены из песка или слабосцементированного песчаника происходит разрушение призабойной зоны при определенных депрессиях. Песок образует песчаные пробки, а также возможны негативные последствия (абразивный износ оборудования, слом колонн и др.).

На таких месторождениях устанавливают режим предельный депрессии, которую определяют на основе данных стационарных исследований, и записывается в виде

                                                                            (6.2.1)

где ΔР – предельная депрессия; Р_пл – пластовое давление; Р_з.i – забойное давление (оно больше забойного давления, при котором в процессе исследований произошел вынос песка).

2. Режим предельной депрессии  при строгом подходе к механизму разрушения не совсем точен, более подходящим является режим предельного градиента, который для случая совершенной по характеру и степени вскрытия записывается в виде:

                                                                          (6.2.2)

где с – предельная депрессия .

;                                                                     (6.2.3)

a, b – коэффициенты фильтрационных сопротивлений; R_к, R_с – соответственно радиусы контура питания и скважины.

Как и в предыдущем случае, значение предельной депрессии определятся по данным исследования скважины на стационарных режимах.

Точное определение предельной депрессии по исследованиям скважин затруднительно по ряду причин, например, несовершенство скважин по характеру и степени вскрытия и др.

Экспериментальное определение на кернах не всегда возможно из-за затруднительности отбора представительного керна, особенно для песков и слабосцементированных песчаников.

А.А.Шахназаровым дана условная градация пород по величине градиентов, приводящих к разрушению;

– неустойчивые породы, разрушение при градиентах давления меньше 0,5 МПа/м;

– слабоустойчивые породы, разрушение при градиентах давления от 0,5 до 10 МПа/м;

— среднеустойчивые породы, разрушение при градиентах давления от 10 до 15 МПа/м;

— устойчивые породы, разрушение при градиентах давления свыше  15 МПа/м.

Рядом авторов (Ю.М. Васильев) показано, что при снижении пластового давления, предельный градиент не остается постоянным, а уменьшается, особенно при обводнении скважин.

В период падающей добычи на ряде месторождений неизбежно образование песчаных пробок. В этом случае предотвращение поступления песка на забой скважины возможно закачкой смол, установкой фильтров.

Предельный безводный дебит.

На газовых месторождениях с водоплавающей залежью возможно обводнение скважин за счет локального поднятия зеркала воды под забоем скважины – конусообразования. Имеется значительное число аналитических решений определения условий эксплуатации таких скважин. Для того чтобы ГВК оставался неподвижным, должно выполняться условие:

                                                                                            (6.4.4)

т.е. градиент давления в вертикальном направлении должен быть меньше гравитационной составляющей, где ρ_в – плотность воды . Б.Б. Лапуком с соавторами предложен графоаналитический метод определения