Гидродинамическое совершенство скважин

Скважина, вскрывшая пласт на полную его толщину и имеющая открытый забой (отсутствует обсадная колонна, цементное кольцо и перфорационные каналы), называется гидродинамически совершенной скважиной. В практике разработки месторождений такие скважины встречаются редко.

Скважина, вскрывшая пласт не на полную его толщину, но имеющая открытый забой, называется несовершенной по степени вскрытия. Дополнительные фильтрационные сопротивления при движении продукции к такой скважине учитывается введением в расчетную формулу дебита коэффициента С₁. Данный коэффициент зависит от относительного вскрытия пласта и безразмерной толщины пласта.

Обозначим h – толщина пласта, м; b – толщина пласта, вскрытая скважиной, м; D_с – диаметр скважины по долоту, м; δ – относительное вскрытие; a – безразмерная толщина пласта. С учетом принятых обозначений имеем:

δ = b/h; (70)

a = h/ D_с; (71)

Тогда

С₁ = f (δ,a). (72)

Коэффициент несовершенства по степени вскрытия С₁ определяется по графику В.И Щурова [3].

Если скважина вскрывает пласт на всю его толщину, но обсажена колонной, зацементирована и проперфорирована, то такая скважина называется несовершенной по характеру вскрытия. Дополнительные фильтрационные сопротивления для такой скважины учитываются введением в расчетную формулу дебита коэффициента С₂. Данный коэффициент зависит от плотности перфорации, безразмерной длины перфорационных каналов и их безразмерного диаметра. Обозначим n – плотность перфорационных отверстий, приходящаяся на 1м толщины вскрытой части пласта, отв/м; I’ – средняя длина перфорационного отверстия, м; d’ – диаметр перфорационного отверстия, м; I – безразмерная длина перфорационного канала; d – безразмерный диаметр перфорационного отверстия.

С учетом принятых обозначений имеем:

nD _c,

I = I’/D_c, (73)

d = d’/D_c, (74)

Тогда С₂ = f (nD_c, I, d). (75)

Коэффициент С₂ определяется также по графикам В.И Щурова [3]. Если скважина несовершенна по степени и характеру вскрытия, то дополнительные фильтрационные сопротивления учитываются коэффициентом С, рассчитываемым по следующей формуле:

С = 1,61( + С₁ + С₂ . (76)

Коэффициент гидродинамического совершенства φ определяется отношением дебита несовершенной скважины Q_н к дебиту совершенной скважины Q_с:

φ = Q_н/Q_с, (77)

или

φ = ln(R_к/r_c) / (ln(R_к/r_c) + C), (78)

Где R_к – радиус контура питания, м.

Приведенный радиус скважины r_пр = r_c /e^C, (79)

где r_c радиус скважины по долоту, м.

Задача 12. Рассчитать приведенный радиус, дебит несовершенной по степени и характеру скважины и коэффициент гидродинамического совершенства ее для следующих условий:

дебит совершенной скважины Q_с = 100 м³/сут; радиус контур питания R_к = 400 м; толщина пласта h = 5 м; толщина вскрытой части пласта b = 3,5 м; диаметр скважины по долоту D_с =0,25 м; плотность перфорации n = 8 отв/м; длина перфорационного канала I’ = 0,0625 м; диаметр перфорационного отверстия d’ = 0,015 м.

Решение. Вычисляем по формулам (2.70) и (2.71) соответствующие параметры:

δ = 3,5/5 = 0,7; a= 5/0,25 = 20.

По графику С₁ = f (δ, a) определяем C₁: C₁ = 8,6.

Рассчитываем nD_с, I и d:

nD_c = 8 0.25 = 2;

I = 0.0625/0.25 = 0,25;

d = 0,015/0,25 = 0,06:

По графику C₂ = f (nD_c, I, d) определяем C₂: C₂ = 3,4. По формуле (76):

С = 1,61(1-0,7)/(0,7) + 8,6 + 3,4*1/(0,7) = 14,15. Рассчитываем приведенный радиус скважины

r_пр = 0,125/е^14,15 = 8,95 10^-8 м.

Определяем по формуле (78) коэффициент гидродинамического совершенства:

φ = ln(400/0,125) /(ln(400/0,125) + 14,15) = 8,071/22,221 = 0,363.

По формуле (77) рассчитываем дебит несовершенной скважины

Q_н = 100 0,363 = 36,3 м³/сут.

Таким образом, дебит несовершенной скважины составляет 36,3 м³/сут, ее приведенный радиус = 8,95 10^-8 м, а коэффициент гидродинамического совершенства 0,363.