Оценка зависимости дебита скважины от протяженности горизонтального участка ствола
При выборе систем разработки залежей нефти с применением ГС одним из ключевых вопросов является обоснование оптимальной протяженности горизонтального ствола.
Рассмотрим влияние длины ГС на дебит скважин при однорядной схеме размещения, представленной на рис.1. Для упрощения расчетов по определению показателей разработки при данной системе заводнения предполагается одновременный ввод всех скважин в эксплуатацию. Равномерная сетка скважин по площади предопределяет равнодебитность элементов системы.
Для данного случая элемент системы заводнения представлен на рис.2. Предполагается, что все грани параллелепипеда непроницаемы, скважины проходят по середине пласта.
Дебит скважины для данного элемента определится формулой
(1)
где L – расстояние между скважинами, м; δ – ширина потока, м; h – толщина пласта, м; li – длина i-й скважины, м; bi — коэффициент, определяемый как sin (πli/(2 δ)).
Рис.1. Линейная схема расположения горизонтальных скважин
В случае, когда горизонтальные скважины полностью вскрывают элемент заводнения, т.е. l
= δ, формула (1) примет следующий вид:
(2)
Рис. 2. Элемент заводнения пласта горизонтальными скважинами.
1 – нагнетательная скважина; 2 – добывающая скважина; 3 – подошва пласта; 4 – кровля пласта; L – расстояние между скважинами; li – длина i-ой скважины; h – толщина пласта
Для оценки эффективности данной системы размещения сравним ее с линейной системой заводнения вертикальными скважинами, элемент которой представлен на рис. 3.
Дебит вертикальной скважины (ВС) определяется согласно формуле
где rB — радиус ВС по долоту, м.
Введем соотношение производительности горизонтальной и вертикальной скважин γ:
Рис. 3. Элемент заводнения пласта вертикальными скважинами: 1 - нагнетательная скважина;
2 - добывающая скважина; 3 - подошва пласта;
4- кровля пласта
где qг и qв — производительности соответственно горизонтальной и вертикальной скважин.
(3)
(4)
В качестве базового варианта разработки выберем линейную систему размещения вертикальных скважин. Рассмотрим два варианта.
- В рядах число горизонтальных скважин равно числу вертикальных скважин (7УГ = ЛГВ, расстояние между серединами ГС равно 2δ).
- В рядах число горизонтальных скважин в два раза меньше числа вертикальных скважин (Nг = 0,5NВ, расстояние между серединами ГС равно 4δ).
В обоих случаях расстояние между рядами равно 2δ, длины стволов нагнетательных и добывающих горизонтальных скважин равны.
На рис. 4 представлена зависимость параметра γ – отношения производительности ГС при первом варианте размещения скважин к производительности ВС – при ширине потока δ = 150 м и высоте продуктивного пласта h =10 м от величины 1/δ — отношения длины горизонтального участка ствола скважины к ширине потока.
Очевидно, что производительность ГС в четыре раза больше производительности ВС при условии, что длина горизонтальной части ствола составляет примерно 0,6 ширины потока. Кроме того, следует также отметить, что производительность ГС практически не изменяется для тех же условий, но при увеличении высоты продуктивного пласта h в два раза, т. е. при h = 20 м.
Рис. 4. График зависимости производительности скважин от степени несовершенства охвата элемента горизонтальной скважиной (δ=150 м, h = 10 м, Nг =Nв).
Производительность ГС при втором варианте, когда в рядах число ГС в два раза меньше числа ВС (Nг = 0,5 Nв, расстояние между серединами ГС равно 4δ), также можно оценить графически (рис. 5).
Выводы о производительности ГС можно сформулировать на основании числовых данных, представленных в табл. 1.
Из табл.1 следует:
- сокращение числа ГС в рядах в два раза приводит к увеличению производительности ГС и уменьшению добычи одной ГС (по сравнению с вариантом NГ = Nв);
Рис. 5. Графики зависимости производительности скважин от степени совершенства охвата пласта горизонтальной скважиной. (δ=150 м, Nг =0,5 NB): 1-h =10 м; 2-h=20 м.
Таблица 1. Соотношение дебитов ГС и ВС в зависимости от длины горизонтальной скважины по вариантам разработки
|
Половина расстояния между скважинами δ, м |
Длина ГС, м |
Nг= Nв |
Nг =0,5 Nв |
||
|
Увеличение дебита |
Увеличение добычи |
Увеличение дебита |
Увеличение добычи |
||
|
150 |
200 |
4,1 |
4,1 |
5,0 |
2,5 |
|
300 |
4,52 |
4,52 |
6,5 |
3,25 |
|
|
600 |
- |
- |
9,04 |
4,52 |
|
|
300 |
200 |
3,5 |
3,5 |
3,9 |
1,8 |
|
300 |
4,25 |
4,25 |
4,7 |
2,35 |
|
|
600 |
5,1 |
5,1 |
7,2 |
3,6 |
|
- Эффективность ГС возрастает на более плотных сетках;
- Влияние длины ствола ГС на производительность более существенна в случае Nг = 0,5 Nв , чем при Nг = Nв.
ЛИТЕРАТУРА
- Разработка нефтяных месторождений горизонтальными и многозабойными скважинами. Борисов Ю.П., Пилатовский В.П., Табаков В.П. М:недра 1964.
- Особенности добычи нефти и газа из горизонтальных скважин М: Академия 2009.