Файл: Закиров, С. Н. Проектирование и разработка газовых месторождений учебное пособие.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 15.10.2024

Просмотров: 134

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

сии. Решая уравнение (8), находим среднюю для месторождения величину допустимой депрессии на пласт.

Прогнозные расчеты на «среднюю» скважину проводятся затем при соблюдении условия 8ср = const.

Отметим, что если расчеты параметров «средней» скважины про­ водятся по данным исследования скважин на начальный момент вре­ мени, то для вычисления 8ср должна использоваться формула (8). Если расчеты проводятся по данным на некоторый момент времени, то вместо ра в формуле (8) надо рассматривать текущее среднее пластовое давление (среднее пластовое давление в области дрениро­ вания в момент времени t).

Сделаем некоторые дополнения к сказанному.

На газовых месторождениях разведочные скважины, как правило, несовершенны по степени вскрытия. На основе результатов их иссле­ дований необходимо получить наиболее достоверную величину про­ дуктивности эксплуатационных скважин.

Если принять допущение о слоистом строении коллекторов, то коэффициенты А жВ для каждой скважины могут быть пересчитаны, как это нередко делается, на условие полного вскрытия пласта по следующим формулам

 

Лрас4 = A - h ,

BpaC4 = B (h)12.

(9)

Здесь h = -^2-;

ha — вскрытая

мощность пласта;

h3ф — эффек-

Лэф

 

 

 

тивная мощность пласта.

 

 

Соотношения

(9) определяются структурой коэффициентов А

и В [8].

Используя значения Лрасч и J5pac4, а также величины допусти­ мой (достигнутой) депрессии по каждой скважине, по уравнению притока находим дебиты скважин при полном вскрытии пласта.

Однако найденные величины дебитов нельзя использовать для определения параметров средней скважины, так как найденные де­ биты соответствуют разным депрессиям на пласт в каждой скважине. Поэтому при определении параметров «средней» скважины «вклад» каждой скважины в характеристики средней скважины будет случайным, субъективным, связанным, например, с достигнутыми значениями депрессий на пласт. Сказанное в наибольшей степени относится к определению средней оптимальной депрессии на пласт и выбору конструкции скважин. Поэтому в последнем случае расчеты проводятся в следующем порядке.

При нахождении оптимальной депрессии на пласт задаемся раз­

ными величинами средней депрессии: б х,

б 2,

. .

. , 6 т(т — число

вариантов). С использованием коэффициентов

Ирасч, БраСЧ вычис­

ляются дебиты скважин для депрессий б 15

б 2,

. . .,

8т . Найденные

1 Последующее бурение скважин с полным вскрытием разреза часто под­ тверждает допущение о слоистом строении коллектора (значения коэффици­ ентов А и В для этих скважин близки к Лрасчя -брасч-

7 Заказ 1013

97


величины дебитов используются в формулах (5), (7), а затем в фор­ муле (8). Вычисленные значения qcp, Аср, Вср и бср 1 применимы для каждого варианта и характеризуют среднюю скважину в этих вариантах. Оптимальная величина бср определяется при последу­ ющих технико-экономических расчетах.

§ 4. Определение показателей разработки месторождения при равномерном размещении скважин

с учетом реальных свойств газа

Расчет показателей разработки газовых месторождений методом последовательной смены стационарных состояний и с учетом реаль­ ных свойств газа, так же как и в случае идеального газа, сводится к совместному решению системы четырех уравнений.

Рис. 31. Зависимости коэффициентов сверх­ сжимаемости газа и ди­ намической вязкости от давления для газа место­

рождения А

Зависимость изменения во времени среднего пластового давления определяется на основе уравнения материального баланса. Уравне­ ние материального баланса газовой залежи для реального газа запи­ сывается в виде (для газового режима):

Рат(?доб (O ' z[p(t)l

(1)

В этом уравнении две неизвестные величины: р (t) и z (р). Из­ вестно, что коэффициент сверхсжимаемости газа z каждого место­ рождения зависит от состава газа, пластовой температуры и пласто­ вого давления. На рис. 31 приведена зависимость z — z (р) для газа следующего состава (в мольных процентах): СН4 — 94,32, С2Н6 — 3,9, С3Н8 - 1,17, iC4H 10 - 0,08, тгС4Н 10 - 0,13, С 02 - 0,4.

Для вычисления пластового давления по формуле (1) можно использовать метод итераций (последовательных приближений). При вычислении пластового давления в момент времени t в качестве первого приближения принимается величина коэффициента z в пре­

1 При этом, естественно, наблюдается некоторое различие между 6ср1 и б 15 между бСр2 и 6 2 т. д. Эти различия при необходимости можно устранить в итерационном цикле (методом последовательных приближений).

S8

дыдущий момент времени — при давлении р в момент времени t — At. По формуле (1) и по значению коэффициента z [р (t — Ai)l вычис­

ляется пластовое давление р (t) на момент времени t. По вычислен­ ному пластовому давлению уточняется значение коэффициента z.

С уточненным коэффициентом z [р (£)] по формуле (1) вновь опреде­ ляется пластовое давление на момент времени t и т. д. до тех пор, пока величины пластового давления в последней и предпоследней итерациях не будут отличаться на заданную величину погреш­ ности е.

Другой способ определения изменения во времени среднего пла­ стового давления заключается в следующем.

Уравнение материального баланса переписывается в виде:

Р (0

Рп

P'atQjxoC(t)

z (р)

zh

2H

Вычисляется зависимость изменения во времени приведенного

давления p/z (р) = / (t).

Зависимость z = z(p) пересчитывается в зависимостьp/z(p) ср (р). На рис. 32 показана зависимость plz (р) = ср (р), построенная по данным рис. 31.

Пользуясь вычисленными значениями р (t)lz (р), по графику зависимости plz (р) = ф (р) определяют соответствующие значения

пластового давления р. Использование зависимости plz (р) = f (t) позволяет вычисленные значения пластового давления отнести к со­ ответствующим моментам времени, т. е. определить искомую зави­ симость р = р (t).

Рассмотренный метод вычисления давлений предпочтителен при ручном счете, метод итераций — при проведении расчетов на ЭВМ.

Согласно исследованиям Г. А. Зотова, Ю. П. Коротаева, Е. М. Минского, уравнение притока реального газа к забою сква­ жины записывается в виде:

pi —pl = A - (\i*z)cp - q + В ■zcp- ф

или, при замене

величины контурного давления рк величиной

сред­

него пластового

давления,

получается

 

Р2 (0 - Pl{t) =

A- (p*z)cp■q ( t ) В -zcp- q‘!(t).

(2)

Здесь А и В — коэффициенты фильтрационных сопротивлений, определяемые по данным испытания скважин методом, изложенным

в работах

[23,

24,

31 ]; (p*z)cp= -|-[(p*z)K+ (p*z)c];

zcp = -|-[zK- f zc];

p* = **

;

p (p)

и paT — коэффициенты динамической вяз-

Н-ат

 

 

 

р и рат ; (p*z)K

кости газа при Тпп и соответственно при давлениях

и (p*z)c — величины произведения p*z соответственно при контур­ ном (пластовом) и забойном давлении.

7*

99



Запись уравнения притока реального газа к

забою скважины

в виде формулы (2) дает погрешность, не более 5%

при р/ркр < 6,0

и p jp > 0 ,3 и не более 1%

при p jp > 0 ,7

[23](ркр — критическое

давление).

[23], что при

заданной погрешности

Вычисления показывают

расчетов 5% учитывать реальные свойства газа необходимо при

пластовых давлениях выше 120—140 кгс/сма и величине p jp < 0 ,9 . В работе [23] для вычисления \x*z предлагается достаточно точ­

ная и простая формула:

^ *2 = 0 + ф (р£р— р Пр).

Здесь

рпх>=

— приведенное

давление;

о и ф — коэффи-

 

ЛсР

 

 

 

 

циенты, зависящие от приведенной температуры ( Гпр

чения этих коэффициентов приводятся в табл.

6.

 

 

Т а б л и ц а 6

р/г,кгс/см

 

 

 

300 -

 

 

Зависимость коэффициентов

 

 

 

с и ф от приведенной температуры

 

 

 

тпр

а

 

 

 

1,4

0,954

0,0442

 

 

 

1,5

0,980

0,0327

 

 

 

1,6

1,000

0,0260

 

 

 

1,8

1,02

0,0183

0

30 60 90 ПО 150180210 240 р,кгс/смг

2,0

1,05

0,0133

 

 

 

Рис.

32. Зависимость pjz (р) = (р) для

 

 

 

 

газа месторождения А

Третьим уравнением системы, используемым при определении показателей разработки месторождений природных газов, является уравнение технологического режима эксплуатации скважин.

Реальные свойства газов не сказываются на математической за­ писи уравнений технологического режима эксплуатации скважин при заданных депрессии на пласт, дебите скважин и забойном давле­ нии. Учет реальных свойств газов приводит к иной, чем в случае идеального газа, математической записи уравнения технологиче­ ского режима эксплуатации при поддержании на стенке скважины максимального допустимого градиента давления и максимального безводного дебита скважины.

Градиент давления при фильтрации газа по нелинейному закону сопротивле­ ния определяется уравнением

100


пли

 

 

 

=

 

, + р ^ .

 

(3)

 

 

dr

к

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Учитывая, ято уравнением состояния для реального газа будет

 

 

 

 

 

 

Р = Рат p J

(

p )

 

 

и ято при отборе газа

 

 

 

 

_

gParZ(р)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

уравнение (3) запишем в виде:

 

2лrhp

*

 

 

 

 

 

 

 

 

dp2

__

НатРатЦ*2

,

Р«РатРат2

2

 

dr

~~'

Tikhr

9

 

2я2г2А2 ®

 

Разделим переменные

и проинтегрируем это уравнение по р от рс до рк

и по г от Лс до Дк. В результате получаем

 

 

 

р Ъ - р 1 =

Рат^

#

 

! ^ р

in-

 

Р*РатРат2ср

(4)

 

 

2Л2Лс

 

 

 

nkh

 

 

 

 

Сопоставляя (2) и

(4),

имеем

 

 

 

 

 

7

ЦатРат

 

Лк

 

2Ля2Л2Лс

 

к ~

 

nAh

 

1 Лс

 

РатРат

 

Подставляя в уравнение (3) выражения для плотности газа, скорости филь­

трации и для коэффициентов А и р » ,

получаем

 

 

dp

 

 

H(i*z

 

 

ЛЛС2

52

(5)

dr

 

 

2г In Лк/Лс

 

2г2

Р

 

 

 

 

Так как максимальное значение градиента давления имеется на забое скважины, то, приравнивая давление в уравнении (5) забойному давлению, радиус г — радиусу скважины Лс и рассматривая величины, которые зависят от давления, зависящими от забойного давления, получаем

Ф(Д*2)сд + фгс<?2

(6)

Рс

т. е. уравнение технологического режима эксплуатации совершенной скважины при поддержании на ее стенке максимально допустимого градиента давления.

А

.

Б

индекс «с» при p*z и z означает, ято

Здесь ф = 2Лс 1пЛк/Лс’

^

2Л^

эти величины вычисляются при забойном давлении рс.

В случае несовершенной скважины

 

 

фнс*

-гФ нс2с92

Здесь

 

 

Рс

ЦатРат

Р*Рат\Рат

Срнс

kFc

фнс---

 

 

Четвертое уравнение системы не зависит от реальных свойств газов и записывается без изменения в виде:

Q(t)

(7)

я

101