Значение коэффициентов фильтрационного сопротивления a и b в газодобыче

Значение коэффициентов фильтрационного сопротивления a и b в газодобыче

В статье рассматривается значение коэффициентов фильтрационного сопротивления a и b в газодобыче. Предложены формулы их подсчёта для разных случаев установки газодобывающих скважин, а также упоминаются иные методы нахождения данных коэффициентов при отсутствии необходимых показателей. Также рассмотрены дополнительные формулы подсчёта  параметра анизотропии [1] и безразмерного радиуса, так как данные показатели фигурируют в формулах нахождения коэффициентов фильтрационного сопротивления, и их неправильный расчёт может послужить неверно подсчитанным коэффициентам, что в дальнейшем повлияет на другие важные показатели в процессе газодобычи. В заключении же будет описан итог проведённого анализа коэффициентов фильтрационного сопротивления и их значение.

Авторы публикации

Рубрика

Технические науки

Журнал

Журнал «Научный лидер» выпуск # 35 (37), Октябрь ‘21

Поделиться

Введение

Коэффициенты фильтрационного сопротивления a и b [4] используются для характеризации физических свойств газа, геометрических параметров фильтрации и фильтрационных свойств пористой среды. Однако следует понимать различие между данными коэффициентами. Под этим подразумевается, что коэффициент a – это линейный коэффициент фильтрационного сопротивления, а коэффициент b является квадратичным коэффициентом фильтрационного сопротивления. Хоть они и подсчитываются разными способами, но оба значения необходимо использовать вместе при проектировании, анализе, разработке и подсчёте дебита газовых и газоконденсатных пластов и скважин [2]. Также данные коэффициенты a и b необходимы для получения более точных цифр при расчёте потерь энергии пласта, зависящей от дебита газа и самих коэффициентов a и b [8]:


где

a – линейный коэффициент фильтрационного сопротивления; b – квадратичный коэффициент фильтрационного сопротивления; pпл – пластовое давление, кгс/см2; Q – дебит газа при атмосферном давлении и стандартной температуре, тыс. м3/сут; pз – забойное давление, кгс/см2; μ – коэффициент динамической вязкости газа при пластовом давлении и пластовой температуре, сП; h – эффективная мощность, м; l – коэффициент макрошероховатости; k – проницаемость данного пласта, Д; ρст – плотность газа при атмосферном давлении и стандартной температуре; Rк – радиус контура питания скважины, м; Rс – радиус скважины, м.


Однако в зависимости от того, в каком пласте будет происходить движение газа (в изотропном или анизотропном), формулы коэффициентов фильтрационного сопротивления a и b имеют свойство видоизменяться, так как это характерно для них:a – линейный коэффициент фильтрационного сопротивления; b – квадратичный коэффициент фильтрационного сопротивления; pпл – пластовое давление, кгс/см2; Q – дебит газа при атмосферном давлении и стандартной температуре, тыс. м3/сут; pз – забойное давление, кгс/см2; μ – коэффициент динамической вязкости газа при пластовом давлении и пластовой температуре, сП; h – эффективная мощность, м; l – коэффициент макрошероховатости; k – проницаемость данного пласта, Д; ρст – плотность газа при атмосферном давлении и стандартной температуре; Rк – радиус контура питания скважины, м; Rс – радиус скважины, м.

а) при движении газа в изотропном пласте к несовершенной по степени и характеру вскрытия скважине [3] данные коэффициенты определяются из нижеприведённых формул:

C1, C3 являются коэффициентами несовершенства по степени вскрытия, а C2, C4 – это коэффициенты несовершенства по характеру вскрытия [5].


Следует учитывать, что все эти четыре коэффициента находятся с помощью совершенно разных формул. Так, например, коэффициенты С1 и С3 необходимо расчитывать, используя данные формулы:C1, C3 являются коэффициентами несовершенства по степени вскрытия, а C2, C4 – это коэффициенты несовершенства по характеру вскрытия [5].


где ;  – относительный радиус скважины;  – относительное вскрытие пласта скважиной.

Также значения C1 для случаев, встречаемых в практике, можно взять из таблицы 1 (см. Таблица 1).

Таблица 1 - Значения коэффициента C1 (несовершенство по степени вскрытия)

 

0,05

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,1·10-3

118,170

63,774

31,462

18,799

12,345

8,291

5,435

3,455

0,5·10-3

88,911

46,433

22,202

13,276

8,603

5,747

3,824

2,438

1·10-3

77,888

41,572

20,408

12,444

8,163

5,477

3,628

2,286

2·10-3

65,393

35,749

17,604

10,919

7,185

4,823

3,193

2,006

3·10-3

58,500

32,424

16,376

10,049

6,622

4,450

2,943

1,846

4·10-3

53,280

29,886

15,197

9,368

6,183

4,155

2,748

1,721

5·10-3

49,415

28,012

14,348

8,853

5,869

3,944

2,609

1,626

6·10-3

46,171

26,376

13,569

8,435

5,621

3,788

2,498

1,549

7·10-3

42,919

24,462

12,832

8,102

5,358

3,574

2,382

1,488

 

б) для анизотропных пластов, расположенных равномерно, коэффициенты a и b несовершенной по степени вскрытия скважины [7] определяют уже по другим формулам, так как горизонтальная проницаемость пласта существенно отличается от вертикальной проницаемости пласта:

где  – параметр анизотропии; ka – вертикальная проницаемость; kг – горизонтальная проницаемость;  – безразмерный радиус; .

Коэффициенты несовершенства по степени вскрытия в анизотропных пластах определяют так же по другим видоизменённым выражениям:


 


Однако огромную сложность представляют коэффициенты С2 и С4, вызванные характером вскрытия, так как они зависят от огромного количества факторов и параметров, которые необходимо учитывать при их подсчёте. Однако при предположении сферического притока к полусфере, образующейся за цементным камнем, коэффициенты С2 и С4 можно определить по формулам:

где n – число отверстий, а R0 – радиус полусферы (каверны).
Однако стоит учитывать, что анизотропность пласта существенно влияет на данные коэффициенты, увеличивая их значение за счет характера вскрытия, и применение формулы (14) и формулы  (15) к анизотропным пластам может быть оправдано только при достаточно плотной перфорации [10]. В ином случае, погрешность в расчетах будет колоссальной, что повлечёт за собой дальнейшие неверные подсчёты дебита газоносных скважин.где n – число отверстий, а R0 – радиус полусферы (каверны).

Однако если в процессе испытания газовых скважин происходит очищение призабойной зоны, то коэффициенты a и b уменьшаются от режима к режиму, и для верного определения коэффициентов a и b необходимо проводить испытания и в обратном порядке, и по результатам обработки обратного хода определить значения данных коэффициентов. Поэтому следует проводить больше испытаний, если есть такая возможность, так как чем больше будет количество испытаний и в прямом, и в обратном порядках, тем точнее будут значения коэффициентов фильтрационного сопротивления a и b.

Также данные коэффициенты a и b можно определить графическим методом при неизвестном пластовом давлении, численным методом при известном пластовом давлении и графическим методом при известном пластовом давлении [9]. Однако необходимо не забывать о том, что коэффициенты фильтрационного сопротивления a и b зависят от огромного количества самых разных факторов и параметров: от состава самого газа, его свойств и свойств газоконденсатной смеси; также зависит от законов фильтрации; от качества вскрытия продуктивного разреза и даже от промывочного раствора, а также от многих других параметров и факторов, на которые мы способны и неспособны оказать влияние.

Именно поэтому отсутствие наличия требуемых исходных данных [6] (что зачастую случается даже в самых крупных нефтегазовых компаниях России) сопутствует неверным подсчётам коэффициентов фильтрационного сопротивления a и b, а это повлечёт за собой неправильно подсчитанный дебит скважин, который имеет первостепенное значение для нефтегазодобывающих компаний, потому что именно из-за наличия низкого дебита скважины нередко забрасывают, так как в дальнейшем они считаются непродуктивными, тем самым неприбыльными для компаний.

Именно поэтому к подсчёту коэффициентов фильтрационного сопротивления a и b необходимо подходить с полной серьёзностью и ответственностью, иначе это отрицательно скажется не только на полученных результатах, но и на экономическом состоянии компании.

Заключение

Проанализировав всё вышеописанное можно понять, что значение коэффициентов a и b (коэффициенты фильтрационного сопротивления) никак не преувеличено, так как верный подсчёт данных коэффициентов дает возможность для более точного расчёта дебита газоносных скважин, что впоследствии повлияет на решение эксплуатации или забрасывания скважины. А также не стоит забывать тот факт, что в зависимости от самых разных ситуаций и факторов, формулы подсчёта коэффициентов a и b могут видоизменяться, так как это характерно для них.

Список литературы

  1. Разработка методики определения газосодержания и продуктивности сложных коллекторов-объектов закачки и отбора газа в подземных газохранилищах [Электронный ресурс] : http://earthpapers.net/razrabotka-metodiki-opredeleniya-gazosoderzhaniya-i-produktivnosti-slozhnyh-kollektorov-obektov-zakachki-i-otbora-gaza-v-#2 (25.09.2021).
  2. Определение коэффициентов фильтрационного сопротивления A и B [Электронный ресурс] : https://kazedu.com/referat/186696/4 (29.09.2021).
  3. Анизотропия пласта [Электронный ресурс] : https://www.neftemagnat.ru/enc/118 (27.09.2021).
  4. Газогидродинамические методы исследования газовых и газоконденсатных скважин на стационарных режимах фильтрации [Электронный ресурс] : https://studfile.net/preview/2474385/ (01.10.2021).
  5. Гидродинамическое совершенство скважин [Электронный ресурс] : http://proofoil.ru/Oilproduction/Borewell6.html (25.09.2021).
  6. Двухчленный закон фильтрации. Коэффициенты фильтрационного сопротивления [Электронный ресурс] : https://studopedia.ru/3_57191_dvuhchlenniy-zakon-filtratsii-koeffitsienti-filtratsionnogo.html (26.09.2021).
  7. Инструкция по комплексному исследованию газовых и газоконденсатных пластов и скважин [Электронный ресурс] : Зотов. Алиев: Издательство «Недра» Москва, 1980.
  8. Метод обоснования коэффициентов фильтрационного сопротивления газовых и газоконденсатных скважин с учетом достоверности полученных данных [Электронный ресурс] : https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=35990 (27.09.2021).
  9. Несовершенство скважин по степени и характеру вскрытия [Электронный ресурс] : http://ansdimat.com/ru/sovershennaya_skvazina.shtml (24.09.2021).
  10. Нефть, газ и энергетика: определение коэффициентов фильтрационного сопротивления a и b [Электронный ресурс] : https://www.tehnik.top/2017/10/b.html (28.09.2021).

Предоставляем бесплатную справку о публикации,  препринт статьи — сразу после оплаты.

Прием материалов
c по
Остался последний день
Размещение электронной версии
Загрузка материалов в elibrary