Техника и технология гидродинамических исследований скважин методом восстановления давления. Скин-фактор.

Метод восстановления давления используется для изучения гидродинамических характеристик скважин и фильтрационных свойств пластов в их районе, но в условиях ярко выраженной неустановившейся фильтрации жидкости и газа.

К наиболее простым по технологии исследований и обработки их результатов относится остановка скважины, достаточно длительное время работающей с постоянным дебитом жидкости. Если при её остановке дебит практически мгновенно изменился до нулевого значения, то процесс восстановления давления на забое скважины достаточно точно описывается следующей формулой:

где

 - давление на забое скважины в момент  после её остановки, МПа;

 - забойное давление до остановки скважины (установившееся), МПа;

 - коэффициент пьезопроводности пласта в районе скважины (усредненный);, м²/с;

Тот же процесс с хорошим приближением описывается другой формулой:

Формула (1.3) используется при обработке результатов исследований для указанных условий. Формулы (1.2) и (1.3) в одинаковой мере описывают процесс изменения давления на забое скважины не только при её остановке, но и при любом скачкообразном изменении дебита. Тогда в правые части формул следует поставить  (изменение дебита скважины) вместо .

Процесс промысловых исследований при скачкообразном изменении дебита сводится к измерению дебита до остановки (или до и после его изменения) и регистрации изменения давления на забое скважины.

Однако, если значительная часть объема ствола работающей скважины заполнена газом, на практике условие мгновенного (скачкообразного) перехода с одного установившегося дебита на другой не соблюдается (например, после остановки насосной скважины в её ствол продолжает поступать жидкость и приток из пласта затухает лишь постепенно). В таких случаях для обработки материалов исследований применяют более сложные по сравнению с (1.2) и (1.3) соотношения, а сам процесс исследований сводится к получению экспериментальных зависимостей и .

В результате обработки материалов исследований скважины методом восстановления давления определяются комплексные параметры  и .

Параметр  можно оценить по формуле:

где  - пористость пласта;

 - толщина пласта, м;

 - коэффициент сжимаемости пластовой жидкости, МПа^-1;

 - коэффициент сжимаемости породы-коллектора, МПа^-1.

 - коэффициент гидропроводности пласта, мкм²·м/(мПа·с).

Величины ,  и  определяют по данным независимых исследований (лабораторных или геофизических), а  - по известным  и .

Несмотря на то, что относительная ошибка определения пьезопроводности по формуле (1.4) может быть весьма значительной (главным образом, за счет погрешностей оценки  и , указанный метод расчета  с практической точки зрения вполне приемлем.

Кроме того, следует заметить, что приведенный радиус  с достаточной для практики точностью допустимо определять с погрешностью, достигающей даже нескольких десятков процентов, так как основные параметры, которые в конечном итоге интересуют специалистов (Q, K и др.), зависят от .

Скин-фактор — гидродинамический параметр, характеризующий дополнительное фильтрационное сопротивление течению флюидов в околоскважинной зоне пласта, приводящее к снижению добычи (дебита) по сравнению с совершенной (идеальной) скважиной. Причинами скин-фактора являются гидродинамическое несовершенство вскрытия пласта, загрязнение околоскважинной зоны, прочие нелинейные эффекты (турбулентное течение, разгазирование, сжатие скелета горной породы и т. д.)

По определению скин-фактор описывается формулой:

С=ln(r_{c /} r_c^*)

где С — скин-фактор, r_c — радиус реальной скважины по долоту в интервале вскрытия пласта,

r_c^*— приведённый радиус скважины — это модельный радиус совершенной (идеальной) скважины, при котором её расчётная продуктивность совпадает с продуктивностью реальной скважины при прочих равных условиях. После подстановки приведённого радиуса вместо реального радиуса в гидродинамические формулы, описывающие фильтрацию к совершенной скважине, эти формулы становятся пригодными для анализа реальной несовершенной скважины.