Файл: Телков, А. П. Подземная гидрогазодинамика.pdf

Такое отклонение составляет: 17,2; 11,2; 1,18 и 0,25% для отношения радиусов 0,01; 0,05; 0,10 и 0,20 соответственно.

г0 —0,10 отклонение составляет величину порядка одного процента.

На рис. 47 показаны линии равных потенциалсв, где линия г0 — = 0,10 представляет ссбой почти прямую, параллельную оси абс­ цисс.

Чтобы нагляднее представить себе размеры зон пространст­

зона пространственного притока оказалась равной одной мощности пласта. С увеличением относительного вскрытия, как это явствует из физических соображений, эта зона будет уменьшаться, прибли­ жаясь к скважине, и в предельном случае вскрытия пласта (сква­ жина совершенная) во всей области дренажа будет иметь место стро­ го плоскорадиальный приток. Что касается анизотропных пластов, то, очевидно, зона пространственного движения будет меньше по

И. А. Чарного о размерах зоны пространственного движения при притоке к несовершенной скважине по степени вскрытия пласта. Маскет показывает, что в однородно-изотропном пласте ПрИ от'

Произведенная количественная оценка позволяет принять за критерий, характеризующий приток к несовершенной скважине, параметр р. При 10 и ft > 0,3 (что выполняется в большинст­ ве практических случаев) зона пространственного притока с высо­

расчетов может быть принят равным удвоенной мощности пласта. Следует заметить, что выбор зоны пространственного движе­ ния при притоке к несовершенным скважинам имеет важное зна­ чение во многих задачах подземной гидродинамики. В дальнейшем будет широко использован прием решения многих задач, основан­

ный на схеме условного разделения притока на две зоны.

4*

99

7. Приток неньютоновсксй жидкости к несоверненной скважине

Нефти некоторых месторождений СССР (Башкирии, Азер' байджана, Узбекистана) содержат большое количество пара" фино-смолоасфальтеновых компонентов. Наличие таких компонен" тов может обусловливать проявление структурно-механических свойств нефти (динамическое напряжение сдвига и структурная вязкость) при ее фильтрации в пористой среде. Исследования по­ казали, что чем больше нефть содержит смолоасфальтеновых ком­ понентов и чем ниже температура, тем большее значение приобре­ тают ее структурно-механические свойства.

Известно, что для движения обычных (ньютоновских) жидко­ стей в пористой среде, когда абсолютная вязкость жидкости ос­ тается постоянной, справедлив закон Дарси. Движение вязко­ пластичных (неньютоноЕСких) жидкостей характеризуется дина­ мическим напряжением сдвига и структурной вязкостью. В этом случае фильтрация жидкости описывается так называемым обобщен­ ным законом Дарси или законом фильтрации с преденльым гра­ диентом давления сдвига, достаточно полно исследован м в ра­ ботах А. X. Мирзаджанзаде и др., Султанова Б. И., В. М. Ентова. Обобщенный закон Дарси можно записать по аналогии, вводя коэффициент структурной вязкости Дх'0) как функцию динамиче­ ского напряжения сдвига (т0) [17]

суммы и ей можно пренебречь без существенного ущерба для

при притоке к совершенной или несовершенной скважине, то оно может быть использовано для приближенных расчетов и для слу­

100

жидкости. При этом необходимо знать закон изменения структур­ ной вязкости как функцию градиента давления, проницаемости, пористости и других характеристик пористой среды, другими сло­ вами — как функцию динамического напряжения сдвига т0 для каждой конкретной залежи.

Заслуживает внимания рассмотрение фильтрации неньютонов­ ской жидкости в монолитных однородных или однородно-анизо­ тропных пластах с подошвенной водой, которые обычно вскрывают­ ся несовершенными скважинами. Непосредственное решение крае­ вой задачи при законе Дарси с предельным градиентом IX (42) для этого случая представляет большие математические трудности. При некоторых у с л о в и я х это уравнение упрощается и сводится к виду IX (42).

Решения краевых задач при законе IX (43) хорошо изучены, и формально они могут быть получены также и для притока ненью­ тоновской жидкости к несовершенным скважинам. Однако этот вопрос не является исчерпанным в силу некоторых особенностей вязко-пластичных жидкостей. Известно, что неньютоновские жид­ кости характеризуются структурно-механическими свойствами, когда структурная вязкость жидкости не остается постоянной вели­ чиной, а меняется с изменением динамического напряжения сдви­ га. В работах Девликамова В. В. и Хабибуллина 3. А. и др. пока­ зано, что при очень малых градиентах динамического сдвига пласто­ вая нефть, обладающая структурно-механическими свойствами, как в капилляре, так и в песчанике, движется с неразрушенной струк­ турой (вязкость нефти в десятки и сотни раз больше вязкости той же нефти с разрушенной структурой). При достижении определен­ ной величины структура разрушается полностью и жидкость дви­ жется как ньютоновская.

Экспериментально и теоретически установлено, что особен­ ности фильтрации неньютоновских жидкостей проявляются в большей степени при малых скоростях, а это значит—вдали от сква­ жины. Благодаря повышенным скоростям фильтрации и искусст­ венному воздействию на пласт (создание повышенных градиентов давления на пласт, снижение забойного давления ниже давления насыщения, нагрев призабойной зоны) с целью интенсификации добычи вокруг забоя скважины образуется зона с ослабленными структурно-механическими свойствами нефти, где движение жид­ кости стабилизируется и становится таким же, как и при уста­ новившейся линейной фильтрации. Таким образом, область при­ тока вокруг скважины, расположенной в круговом пласте, можно условно разделить на две зоны:

1) внутреннюю, где течение жидкости ньютоновское с вязкостью р, и 2) внешнюю, где течение жидкости вязко-пластичное со струк­ турной вязкостью т] (тп)(рис. 48).

Будем считать, что зона пространственного движения и упо­ мянутая выше внутренняя зона совпадают между собой, а ради­

101

ф

\

Р и с . 48. Двухзонная схема притока к несовершенной скважине

ус их равен одной нефтенасыщенной мощности (# ' = h0). Такое

допущение можно обосновать тем фактом, что мы рассматриваем однородно-анизотропный пласт, где, как правило, горизонталь­ ная проницаемость Ктв несколько раз больше вертикальной Кг. Известно, что градиент давления сдвига оказывается выше для малопроницаемых пород, т. е. в направлении, перпендикулярном напластованию. Таким образом, в пределах внешней зоны, где вяз­ кость к тому же очень высокая, движение жидкости будет сущест­ венно плоскорадиальным из-за ухудшенной проницаемости по вертикали. Там, где градиенты давления превосходят по величине градиенты давления сдвига, обусловленные вертикальной прони­ цаемостью (внутренняя зона), будет иметь место пространственное движение.

Физически становится ясно, что при фильтрации неньютонов­ ских жидкостей линии тока будут искривляться на более близком: расстоянии от оси несовершенной скважины, чем при фильтрации

102