CC BY
6
№ 11 (104)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ноябрь, 2022 г,
DOI -10.32743/UniTech.2022.104.11.14563
ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ФОРМИРОВАНИЯ КОЛЬМАТАЦИОННОЙ ЗОНЫ И КОЛИЧЕСТВА ОТФИЛЬТРОВАННОЙ ЖИДКОСТИ В ПРОДУКТИВНЫЙ ПЛАСТ
Раупов Анвар Абдирашидович
канд. техн. наук, начальник отдела Управления стратегического планирования и энергетической безопасности Министерства энергетики Республики Узбекистан, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: araupov1975@mail.ru
Эшпулатов Тура Поёнович
канд. техн. наук, ст. аналитик Департамента строительство и проектирования,
АО «Узбекнефтегаз», Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: turapayanovich@gmail. com
Акилов Жахонгир Акилович
д-р техн. наук, проф. Самаркандского государственного архитектурно-строительного института, Республика Узбекистан, г. Самарканд
Назарбекова Дилобар Касимбековна
PhD по техн. наукам, доц. Ташкентского государственного технического университета, Республика Узбекистан, г. Ташкент
EVALUATION OF THE QUALITY OF THE FORMATION OF THE COLMATATION ZONE AND THE AMOUNT OF FILTERED FLUID INTO THE RESERVOIR
Anvar Raupov
Candidate of technical sciences, Head of Department Strategic Planning Department and energy security Ministry of Energy of the Republic of Uzbekistan, Republic of Uzbekistan, Tashkent
Eshpulatov Tura
Candidate of technical sciences, Senior Analyst of the Department construction and design JSC "Uzbekneftegaz", Republic of Uzbekistan, Tashkent
Jakhongir Akilov
Doctor of Technical Sciences, Professor Samarkand State Institute of Architecture and Construction, Republic of Uzbekistan, Samarkand
Dilobar Nazarbekova
PhD in Engineering Sciences, Associate Professor Tashkent State technical university, Republic of Uzbekistan, Tashkent
Библиографическое описание: ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ФОРМИРОВАНИЯ КОЛЬМАТАЦИОННОЙ ЗОНЫ И КОЛИЧЕСТВА ОТФИЛЬТРОВАННОЙ ЖИДКОСТИ В ПРОДУКТИВНЫЙ ПЛАСТ // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. Раупов А.А. [и др.]. 2022. 11(104). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/14563
A UNiVERSUM:
№11(104)_ЛД ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ_ноябрь. 2022 г.
АННОТАЦИЯ
Дана оценка качеству формирования кольматационной зоны с учетом фильтрационной способности буровых растворов. Рассмотрен способ определения по кривой динамической водоотдачи, толщины и проницаемости кольматационного слоя, а также коэффициента отложения, необходимого для оценки экранирующей способности раствора по предотвращению проникновения в пласт твердой и жидкой фазы. Изучены прямолинейные вытеснения фильтратом жидкости, насыщающей образец, с образованием подвижного фронта. Путем эксперимента получена зоны, формирования глинистой коркой и кольматационной зоны при установившиеся фильтрации. Получена зависимость который позволяют возможность более надежно охарактеризовать тип и качества промывочного раствора приготовленных на основе различных рецептур для первичного вскрытия продуктивного пласта.
ABSTRACT
The quality of formation of the colmatation zone is estimated, taking into account the filtration capacity of drilling fluids. A method for determining the dynamic water yield curve, the thickness and permeability of the colmatation layer, as well as the deposition coefficient necessary to assess the screening ability of the solution to prevent penetration of the liquid phase hardness into the reservoir is considered. Rectilinear displacements of the sample-saturating liquid by filtrate with the formation of a moving front are studied. By experiment, the zones formed by clay crust and colmatation zones under steady filtration were obtained. A dependence was obtained that makes it possible to more reliably characterize the type and quality of the washing solution prepared on the basis of various formulations for the primary opening of a productive reservoir.
Ключевые слова: порода, глина, бурения, скважина, жидкость, течение, зависимость, фильтрация, эксперимент, вскрытие, корка, давления.
Keywords: rock, clay, drilling, well, fluid, flow, dependence, filtration, experiment, opening, crust, pressure.
При оценке кольматирующей способности промывочных растворов важным среди остальных параметров раствора является их фильтрационная способность. Инструментом для измерения основного параметра растворов - фильтрации являются приборы и устройства динамической водоотдачи, закономерности которой принципиально отличаются от статической. Соответственно различается и формирование кольматационной зоны в проницаемых породах [1].
Рассмотрим способ определения по кривой динамической водоотдачи Q=f(t) толщины и проницаемости кольматационного слоя, а также коэффициента отложения, необходимого для оценки экранирующей способности раствора по предотвращению проникновения в пласт твердой и жидкой фаз.
Предположим, что на торце испытываемого образца длиной Ь, проницаемостью К и пористостью m2 образовалась глинистая корка. Глубина проникновения в образец твердой фазы раствора будет зависеть от её размеров и размеров поровых каналов глинистой корки и образца.
Следуя Р. Коллинзу [2], допустим, что промывочная жидкость, проникшая в образец через глинистую корку, однородная. Её общий объём складывается из объёмов твердых частиц Ут и жидкости Уж. Доля твердых частиц будет равна
f =
Vt + Уж
(1)
Вследствие фильтрации и отложения частиц объём твердой фазы в растворе уменьшится за время Л на величину dVт, а жидкой фазы - dVж, и, следовательно, концентрация раствора практически
не меняется. Тогда величина £ остается постоянной, из чего следует
dVT = -f^dVJt
1 -fr
(2)
В процессе водоотдачи твердые частицы откладываются в порах породы. Обозначим через dA элемент площади, на которой происходит кольматация, а через dХk - приращение толщины кольматируемой зоны. Если пористость образца равна т2, то кольматирую-щие частицы твердой фазы бурового раствора могут занять такую часть порового объема т^А^к.
В кольматируемой зоне образуется структура пористостью тк, в результате объём отложившийся частиц станет равным
dXT = m2(1 — mk) dAdXk
(3)
За время dt через поверхность dА протечет неко торое количество жидкой фазы
= — vdAdt
(4)
где: V- скорость фильтрации. Из выражений (2), (3) и (4) получаем уравнение для скорости роста толщины кольматационной зоны
dX,
f
dt m (1 - m )(1 - fT)
V
(5)
Множитель r =
f
m (1 - m )(1 - f )
циентом отложения.
- коэффи-
№ 11 (104)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ноябрь, 2022 г,
Рассмотрим прямолинейное вытеснение фильтратом жидкости, насыщающей образец, с образованием подвижного фронта.
Задача с подвижной границей показана на рис. 1, где индексом 1 обозначена область отложившихся
твердых частиц в виде глинистой корки и закольма-тированной зоны с проницаемостью К и пористостью mk; 2 - область фильтрата, не содержащего твердые частицы; Р1 и Р2 - давления на т^цах образца.
Рисунок 1. Прямолинейное вытеснение фильтратом жидкости, насыщающей образец,
с образованием подвижного фронта
Для распределения давления в образце получаем уравнение:
а2 Р дР;
Т = (6)
дХ2 дг
к
где: i = 1, 0< х < Хг, i = 2, Х< х < L при следующих начальных и граничных условиях:
Р2(Х,0) = Р1, Р1(0,г) = Р/ РЛХъЛ) = Р2Ш)
Kl дР
и дХ
K дР2
и дХ
(7)
Для упрощения примем, что течение в зоне отложения твердых частиц квазистационарное. Тогда для области 0 <х <Хк имеем
p =
(р2 - p')
Kl L - х. fi - KL
X + R'
(8)
K,
к.
Интегрируя уравнение (5), получим закон перемещения подвижной границы
X =- K L +
" K.
Kl L K2 j
\2
+ 2 K cO{p;- P2) t
(9)
Распределение давления в области Х< х < L будет определяться уравнением
R =
K
K
(Pl - P2 )
Ki
K
+ ХЛ 1 -
kl k
(L - X) + P
(10)
2 j
На кривых динамической водоотдачи Q=f(t), полученных экспериментально, четко выделяются два периода фильтрации (рис. 2).
Независимо от того, под влиянием каких физико-химических причин каналы образца заполняются кольматирующими веществами, закупоривание произошло в результат двух процессов:
1) выпадение кольматирующего вещества из раствора и оседание его на поверхности каналов образца;
2) обратное поступление вещества в раствор вследствие срыва частиц под воздействием потока фильтрации. Однако в процессе динамики этим можно пренебречь.
№ 11 (104)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ноябрь, 2022 г,
Рисунок 2. Формирования глинистой корки и кольматационной зоны (а) в установившейся фильтрации (в)
Если считать процесс кольматации законченным с момента стабилизации фильтрации на кривой Q=f(t), то будут известны время окончания формирования кольматационной зоны и количество жидкости, профильтровавшейся за этот период. Такое утверждение требует пояснения. После периода t проницаемость образца будет меняться, но незначительно (в пределах точности замера расхода Q).
Из уравнения (9) при условии, что в момент t = 0 Xk = 0, а в момент t=tycm Xk = lk, получим
h =- L + k —,
—l
— 2
\ 2
L
K
+ —l œ APt и
(11)
или
¡1 = 2-—— 2 œ APtm-MlkL)
—и
(12)
Полный объём жидкости, отфильтровавшейся к моменту t, будет
Qycrn = Jqdt
(13)
Проинтегрировав уравнение (13), запишем
œ =
A
(14)
где А - площадь поперечного сечения образца.
Подставив значение œ в уравнение (11), получим выражение для определения толщины кольматацион-ной зоны по данным кривой динамической водоотдачи:
¡, = 2
—i
K 2 и
AAP— 21 vcm
Q
-и L
(15)
Для использования результатов эксперимента на установившемся участке кривой Q=f(t) проинтегрируем
At
AQ = J qdt (16)
о
Тогда получим еще одно выражение для определения толщины кольматационного слоя
h = 2
—1
— и
A—2 APAt A Q
\
и L
(17)
Выражения (15) и (17) идентичны. Задаваясь величиной К1/К2, методом подбора определяем толщину кольматационного слоя, а затем его проницаемость в виде глинистой корки и кольматированной части породы, а также коэффициент отложения. Знание этих параметров позволит прогнозировать глубину проникновения твердой и жидкой фаз в продуктивный коллектор.
Полученные зависимости дают возможности более надежно охарактеризовать типа и качество промывочных жидкостей, приготовленных на основе различных рецептур для первичной вскрытии продуктивного пласта.
п
Список литературы:
1. Файзиев Х.Д., Аминов А.М. Кольматирующие поры продуктивного пласта структурообразушающая добавка к буровым растворам «Высокие технологии и перспективы интеграции образования, науки и производства»./ Сб. науч. Трудов Международной научно-технической конференции посвященное 15-летию независимости Узбекистана. Том №1. -Ташкент: 2006. -С. 258-260.
2. Коллныз Р. Течение жидкостей через пористые материалы. -Москва: «Мир», 1964. -С. 136.
