Исследования влияния длины ствола, толщины и проницаемости пласта на дебит горизонтальных скважин в изотропном пласте

Основной задачей раздела является расчет дебита жидкости горизонтальной скважины и исследование факторов, оказывающих влияние на скважины при установившемся режиме фильтрации.

Ниже приводятся результаты исследования влияния длины горизонтального участка, толщины пласта, проницаемости и радиуса контура питания на дебит ГС на примере скв. № 29872Г. Данная скважина была пробурена на Самотлорском месторождении с длиной горизонтального ствола 300 м в изотропном коллекторе. Требуется определить дебит жидкости горизонтальной скважины при установившемся режиме фильтрации методами Борисова, Джоши, Ренарда и Дюпии, Giger.

Исходные данные по скважине № 29872 Г:

- радиус контура питания 400 м;

- радиус скважины 0,1 м;

- толщины пласта 10 м;

- проницаемость 30 мД;

- депрессия 80 атм;

- объемный коэффициент нефти 1.31;

- вязкость нефти 1.3 мПа·с.

Результаты расчета дебита скв. № 29872Г различными методами приведены в табл. 2.1.

Таблица 2.1

Результаты расчета дебита скв.№29872Г

Результаты расчета дебитов скважин при различных длинах ствола ГС приведены в табл.2.2. Как видно из таблицы, дебит горизонтальной скважины возрастает при увеличении длины горизонтального участка. Таким образом, длина ствола оказывает влияние на дебит жидкости горизонтальной скважины. Чем больше длина ствола, тем больше дебит горизонтальной скважины.

Зависимость дебита ГС от длины ствола, вычисленная различными методами, приведена на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Зависимость дебита ГС от длины ствола

Анализируя влияние длины горизонтального ствола на приток из рис. 2.1 можно увидеть, что метод Giger показал значительные отличия от других методов. Он показывает наибольшее значение дебита при увеличении длины горизонтального ствола. При изменении длины горизонтального ствола более 700 м дебит стремится к бесконечности. Таким образом, данный метод пригоден для расчёта при изменении длины не более 700 м. Если горизонтальный ствол пробурен более 700 м, то данный метод не применим для расчета.

Таблица 2.2

Результаты расчета дебитов ГС при различных длинах ствола

Сравнительный анализ полученных результатов показал, что методы Ренарда и Дюпии и Борисова дают очень близкие значения дебита при длине ствола до 450 м. Например, при длине 450 м дебит рассчитанный по методу Борисова составит 574,9 м³/сут, а при длине 500 м - 627,5 м³/сут. При этих же длинах ствола дебиты по методу Ренарда и Дюпии составляют, соответственно, 573,4 и 625 м³/сут. Таким образом, различие между дебитами рассчитанными по этим методам при длине 450 м составило 1,5 м³/сут, а при длине 500 м – 2,6 м³/сут.

Таким образом, проведенный анализ чувствительности методов на изменение длины горизонтального ствола показал, что метод Giger показал значительные отличия от других методов, и он пригоден для расчёта дебита при изменении длины не более 700 м. Метод Ренарда и Дюпии и Борисова показывают очень близкие результаты значения дебита при изменении длины до 450 м. Метод Джоши показывает наименьший дебит при изменении длины горизонтального ствола, но наибольшее увеличение дебита при росте длины до 350 м по сравнению с методом Борисова и Ренарда и Дюпии.

Таблица 2.3

Влияние диаметра ствола скважины

Рассмотрим влияние толщины пласта, диаметра ствола, проницаемости и размеров залежи на дебит горизонтальной скважины при разных длинах ствола в изотропном пласте. Для оценки влияния диаметра ствола скважины на дебит увеличим диаметр на 50 и 100% . Из табл. 2.3 видно, что изменение диаметра ствола ГС незначительно влияет на дебит. По методу Джоши, Борисова, Ренарда и Дюпии увеличение диаметра ствола скважины соответственно на 50 и 100 % при L=50 м приводит к повышению дебита на 2,1 и 3,5%, а метод Giger - на 2,1 %.

Сравнение полученных результатов при установившемся притоке жидкости показало, что все методы менее чувствительны к увеличению диаметра ствола скважины, так как диаметр ствола не приводит к значительному увеличению притока в горизонтальных скважинах. Поэтому в конкретных условиях не представляется возможным повысить эффективность горизонтальной скважины за счет увеличения диаметра горизонтального ствола.

Рис. 2.2. Зависимость дебита горизонтальной скважины

от толщины пласта

Из рис. 2.2 видно, что при увеличении толщины продуктивного пласта от 10 до 30 м и длине горизонтального ствола 300 м дебит скважины увеличивается. При этом метод Giger дает большее увеличение дебита (при h=30 м и L=300 м дебит составит 1230,8 м³/сут). Метод Борисова и Ренарда и Дюпии показывают очень близкие значения дебита. Например, при L=300 м и h=30 м дебит по методу Борисова равен 1113,3 м³/сут, а по методу Ренарда и Дюпии дебит составил 1112,8 м³/сут. В то время как метод Джоши дает самые низкие значения дебита ГС (при прочих равных условиях дебит составляет 1054,4 м³/сут).

Исследуем влияния толщины пласта, длины ствола на дебит горизонтальной скважины и на отношение дебита горизонтальной скважины к вертикальной, используя вышеперечисленные методы.

В табл.2.4 приведены дебиты жидкости горизонтальной скважины в изотропном продуктивном пласте при толщине пласта равной 10 , 20 и 30 м и длине горизонтального ствола 50, 100, 150 , 200 , 250 и 300 м. Дебиты вертикальных скважин, вычисленные по формуле Дюпии при прочих равных условиях, составляют 92,2, 184,4 и 276,6 м³/сут при толщинах пласта 10 , 20 и 30 м. Зависимости дебита ГС от длины ствола и толщины пласта приведены на рис. 2.3 – 2.6.

Таблица 2.4

Результаты расчета дебита ГС от толщины пласта и длины ствола

Анализируя зависимость дебита от длины горизонтального ствола и толщины пласта из рис. 2.3-2.6 можно увидеть, что при увеличении толщины пласта и длины ствола дебит горизонтальной скважины увеличивается. Из рис. 2.3 и табл. 2.4 видно, что при h=10 м и L=50 м дебит составит 190,2 м³/сут. Заметное увеличение дебита происходит при удлинении горизонтального ствола. Например, при h=10 м и L=300 м дебит возрастет до 432,9 м³/сут. При увеличении толщины пласта до 20м мы видим, что дебит возрастет на 125,1 м³/сут. При дальнейшем её увеличении до 30 м наблюдается увеличение дебита на 206,2 м³/сут.

Рис. 2.3. Зависимость дебита ГС от длины ствола и толщины пласта (метод Борисова)

Рис. 2.4. Зависимость дебита ГС от длины ствола и толщины пласта

(метод Giger)

Рис. 2.5. Зависимость дебита ГС от длины ствола и толщины пласта

(метод Джоши)

Рис. 2.6. Зависимость дебита ГС от длины ствола и толщины пласта

(метод Ренарда и Дюпии)

Из рис. 2.6 видно, что при увеличение толщины пласта и длины горизонтального ствола метод Ренарда и Дюпии дает значения дебитов очень близкие к дебитам ГС, рассчитанные по методу Борисова.

Как видно из рис. 2.4, метод Giger дает наибольшее значение Q. Например, при увеличении h от 10 до 30 м и L от 50 до 300 м дебит по методу Giger составляет 1230,8 м³/сут. В то время как метод Джоши обеспечивает самое низкое значение Q=1054,4 м³/сут (рис. 2.5).

Рассматриваемые методы были также использованы для исследования влияние длины горизонтального ствола и толщины пласта на отношение продуктивности горизонтальной скважины к вертикальной (при прочих равных условиях). Результаты исследования приведены на рис. 2.7-2.10. Расчеты проведены для изотропного пласта.

Показано, что с увеличением длины горизонтального ствола отношение Jг/Jв резко растет. Этот рост значительнее в более тонких пластах. Например, при толщине коллектора равной 10 м достаточно пробурить горизонтальный ствол длиной 125 м, чтобы дебит увеличился в 3 раза (рис. 2.7). Если толщина изотропного пласта составляет 50 м, то для повышения дебита в 3,3 раза необходимо пробурить горизонтальный ствол около 200м. Кроме того, сравнение полученных результатов показывает, что метод Джоши обеспечивает низкое значение отношения Jг/Jв при увеличении длины горизонтального ствола.

Рис. 2.7. Зависимость отношения Jг/Jв от толщины коллектора

и длины горизонтального ствола (метод Борисова)

Рис. 2.8. Зависимость отношения Jг/Jв от толщины коллектора и длины горизонтального ствола (метод Джоши)

Рис. 2.9. Зависимость отношения Jг/Jв от толщины коллектора и длины горизонтального ствола (метод Giger)

Рис. 2.10. Зависимость отношения Jг/Jв от толщины коллектора и длины горизонтального ствола (метод Ренарда и Дюпии)

Из данного анализа можно сделать вывод, что горизонтальные скважины целесообразно использовать при разработке изотропных пластов малой толщины, при этом обеспечивается большее увеличение отношения продуктивностей Jг/Jв.

Рассмотрим влияние проницаемости пласта на дебит горизонтальной скважины, а также проведём анализ чувствительности дебита на изменения проницаемости пласта и длины ствола.

Из рис. 2.11 видно, что увеличение проницаемости пласта приводит к росту дебита горизонтальной скважины. Вариация проницаемости от 30 мД до 60 мД приводит к увеличению дебита на 432,9 м³/сут (метод Борисова). При дальнейшем увеличении проницаемости до 90 мД дебит возрос на 865,9 м³/сут. Это говорит о значительном влиянии проницаемости пласта на дебит ГС.

Анализ чувствительности каждого из применяемых методов показал, что метод Giger дает наибольшее значение дебита ГС при увеличении проницаемости пласта. Метод Борисова и Ренарда и Дюпии дают одинаковые результаты, а метод Джоши – меньшее значение дебита.

Рис. 2.11. Зависимость дебита ГС от проницаемости пласта

3D визуализация зависимости дебита от длины ствола и проницаемости пласта приведены на рис. 2.12-2.15. Данные поверхности были получены при изменении длины от 25 до 300 м и проницаемости от 30 до 90 мД.

Рис. 2.12. Зависимость дебита ГС от проницаемости пласта и длины ствола (метод Борисова)

Рис. 2.13. Зависимость дебита ГС от проницаемости пласта и длины ствола (метод Джоши)

Рис. 2.14. Зависимость дебита ГС от проницаемости пласта и длины ствола (метод Giger)

Рис. 2.15. Зависимость дебита ГС от проницаемости пласта и длины ствола (метод Ренарда и Дюпии)

Как видно из данных поверхностей, высокие значения дебита достигается при увеличении, как проницаемости пласта, так и длины горизонтального ствола. Наибольшее значение дебита при L=300 м и k=90 мД показал метод Giger, где Q=1356.6 м³/сут, а наименьшее метод Джоши, где Q=1270,9 м³/сут. Близкие значения дебита дали методы Борисова и Ренарда и Дюпии (дебит составил 1298,8 и 1298,2 м³/сут, соответственно)