Распределение давления в пласте при фильтрации

При движении в пласте жидкости в нем образуется гидродинамическое поле потока, которое изображается совокупностью линий изобар, т. е. линий равных давлений, и линий тока. Для самого простейшего одномерного фильтрационного потока гидродинамическое поле пока­зано на рис. 9.7. На нем тонкими линиями показаны линии тока, а толстыми — линии изобар.

Рассмотрим другой пример. При работе скважины в пласте образуется плоскорадиальный поток, при котором все линии тока, представленные пря­мыми линиями, сходятся в скважине (рис. 9.8). Так как по направлению к скважине ширина трубок тока уменьшается, то и расстояние между со­седними изобарами также уменьшается. Изменение давления вдоль линии тока происходит по логарифмической кри­вой, подчиняясь уравнению.

Рис. 9.7.Изолинии давле­ния и тока при эксплуатации скважин

Рис. 9.8. Воронка депрессии да­вления при эксплуатации сква­жин

Зная гидродинамические поля прос­тых элементарных потоков, можно найти сложное поле двух и более пото­ков при помощи метода суперпозиции. При этом методе одно гидродинамическое поле накладывают на другое и находят новые значения изобар и линий тока по точкам в местах их пересечения. Зна­чения поля сложного потока в точках пересечения определяют путем алге­браического сложения изобар и линий тока первичных полей.

Рис. 9.9.Линии тока и изобары взаимодействующих скважин

Рис. 9.10.Воронка депрессии двух взаимо­действующих скважин

На рис. 9.9 изображено гидродина­мическое поле двух эксплуатируемых скважин с одинаковыми дебитами. Карта изобар сложного потока показы­вает наличие небольших местных воро­нок депрессии давления вокруг каждой скважины и небольшое повышение да­вления между скважинами. Вокруг обеих скважин образуется одна общая воронка депрессии давления, причем расстояние между изобарами по напра­влению от скважин увеличивается.

Полученные новые линии тока по­казывают, что жидкость к каждой сква­жине движется по строго определенным площадям, причем граница между этими двумя площадями проходит точно по середине между скважинами. Эта линия, отделяющая площади соседних потоков, называется нейтральной, а линии, отхо­дящие от каждой скважины в противо­положном направлении, главными ли­ниями. По главной линии наблюдается наибольшая скорость потока, а следо­вательно, и наибольший наклон гра­диента давления.

На рис. 9.10 показано изменение давления в плоскости, проходящей не­посредственно через обе скважины, т. е. совпадающей с главными линиями обеих скважин.

Сравнивая результирующую карту изобар с гидродинамическими полями каждой скважины, можно видеть, что на результирующей карте депрессия давления в каждой скважине значи­тельно увеличилась. Это увеличение депрессии давления обусловлено влия­нием соседней скважины

Таким образом, работающие на одном пласте скважины влияют друг на друга, т. е. происходит, взаимовлияние или интерферен­ция скважин, причем если остаются неизменными дебиты скважин, то взаимовлияние сказывается в увеличении депрессии давления, а если же сохраняется на одном уровне депрессия в скважинах, то взаимовлияние приводит к уменьшению дебитов скважин.

Распределение давления в пласте при фильтрации жидкости под влиянием упругости жидкости и породы

Благодаря упругим свойствам жидкости и породы в пласте накапливается упругая энергия тем большая, чем больше начальное давление в пласте. Эта упругая энергия позволяет добывать дополнительно некоторое коли­чество жидкости из пласта.

В отличие от рассмотренного ранее случая фильтрации жидкости в условиях жесткого установившегося движения, для которого характерен постоянный расход по пути потока, при фильтрации жидкости за счет действия упругих сил расход ее в один и тот же момент по этому пути различен. Наибольший расход жидкости наблюдается непосредственно у стенок скважины, и чем дальше удалено сечение от скважины, тем меньше расход жидкости через него.

Характерной чертой распределения давления в пласте под влиянием упру­гости жидкости и породы является наличие меняющегося радиуса дренажа скважины R.

При пуске скважины в эксплуата­цию в начальный момент радиус дре­нажа мал, а вместе с этим мала величина депрессии давления в сква­жине (рис. 9.11). При дальнейшей экс­плуатации скважины происходит одно­временно увеличение радиуса дренажа, т. е. расширение воронки депрессии давления, а также понижение давления в пласте в районе скважины_; т. е. углубление воронки депрессии да­вления.

Рис. 9.11.Схема расширения и уг­лубления воронки де­прессии давления во вре­мени при постоянном дебите

Описанный характер изменения воронки депрессии давления характе­рен для случая, когда из скважины отбирается жидкости меньше, чем мо­жет быть обеспечено имеющимся под­земным оборудованием скважины, и поэтому, несмотря на возрастающую высоту подъема жидкости в скважине, дебит изменяется незначительно или даже поддерживается на одном уровне.

В практике возможен и другой случай, когда на скважине устанавли­вают определенную, неизменную во времени высоту подъема жидкости. В этом случае глубина воронки депрессии принудительно поддерживается постоянной, но происходит непре­рывное увеличение ширины воронки депрессии давления (рис. 9.12).

Рис. 9.12.Схема расширения во­ронки депрессии давле­ния при постоянном за­бойном давлении

Очень интересные результаты действия упругих сил могут быть полу­чены в случае остановки скважины после ее эксплуатации. Несмотря на остановку скважины, влияние её эксплуатации продолжает сказы­ваться. Это влияние заключается в том, что жидкость продолжает дви­гаться из отдаленных участков по пласту по направлению к скважине, и в соответствии с этим воронка депрессии давления продолжает рас­ширяться. В районе скважины притекающая жидкость накапливается в порах пласта, что приводит к повышению давления. Таким образом при остановке скважины в пласте происходит перераспределение жидкости в порах, а вместе с этим и перераспределение давления в пласте, схема­тически изображенное на рис. 9.13.

Рис. 9.13.Схема перераспределе­ния давления в пласте под действием упругих сил после остановки скважины

По мере увеличения воронки депрессии давления или, иначе говоря, по мере увеличения срока эксплуатации пьезометрическая кривая, форма которой следует значениям функции, постепенно приближается по форме к логарифмической кривой, присущей установившейся фильтрации, несжимаемой жидкости.

При эксплуатации двух и более скважин на одном пласте между ними происходит взаимовлияние, причем, как и при установившейся фильтра­ции, чем ближе расположены скважины и чем больше их дебит, тем взаимо­влияние больше. Некоторое отличие от случая установившейся фильтра­ции заключается в том, что на быстроту перераспределения давления значительное влияние оказывает время, прошедшее с начала эксплуатации скважин. На практике это выражается в том, что вначале около каждой скважины образуются изолированные воронки депрессии давления. С те­чением времени воронки расширяются и затем сливаются, образуя на разрабатываемой площади одну общую воронку депрессии давления.

Дата добавления: 2015-08-18