Интервала обработки скважины

Н_р радиусом R_c

Рис. 5.2.2.

Н„

Оптимальный интервал обработки

по

плотности ее

перфорации и геометрическим характери­стикам:

/ - 4 = 0,05 м, г_к = 0,015 м; 2 - 1_К = 0,05 м, г_к = 0,008 м; 3 - 4 = 0,05 м, г_к = 0,004 м; 4 - /_к = 0,05 м, г_к = 0,0025 м; 5 -/_к = 0,1 м, г_к = 0,0025 м; 6 - /„ = 0,2 м, г_к = = 0,0025 м

На рис. 5.2.2 и 5.2.3 показаны кривые для определения соответственно оптимальных интервалов Н_р и резонансных частот возбуждения f* с заданными параметрами плотности перфорации и геометрическими характеристиками /_к и г_к отверстий.

Все кривые построены для значения ЪЕ = 0,135, которое обеспечивает 86%-ное (оптимально эффективное по классификации радиофизики) поглощение трубной волны на излучение в призабойную зону при обработке скважины. Радиус скважины принимался равным 0,064 м.

Рис. 5.2.3. Резонансные частоты f

• для выбранного интервала обработки Н_р по геометрическим характеристикам пер­форации:

1 -4 = 0,05 м, г_к = 0,015 м;

2 - 1_К = 0,05 м, г_к = 0,008 м;

3 - /_к = 0,05 м, г_к = 0,004 м;

4 - /_к = 0,05 м, г_к = 0,0025 м;
5-/_к = 0,1 м,г_к = 0,0025 м

Эти зависимости могут использоваться для оценки оптимальных условий скважинных обработок.

От КИС

Рис. 5.2.4. Схема стенда для исследования ввода энергии упругих колебаний в пласт

При проведении расчетов использовались следующие данные: плотность скважинной жидкости р = 1000 кг/м; сжимаемость жидкости |3 = (2.2-10⁹)"¹ Па" ; фазовая скорость волны по жидкости с = 1450 м/с. Значения /_к и г_к варьировались в пределах соответственно 0,002-0,015 и 0,05-0,3 м.

С практической точки зрения особый интерес представляла экспериментальная проверка полученных результатов с моделированием реальных промысловых условий обработок при использовании скважинного гидравлического генератора типа ГВЗ-108. Данная проверка осуществлялась на промысловом экспериментальном стенде, представляющем собой горизонтальную модель призабойной зоны и имитирующем стенки скважины с перфорационными отверстиями. Схема стенда показана на рис. 5.2.4.

Экспериментальная установка расположена на базе промысловой кустовой насосной станции (КНС). Модель призабойной зоны скважины 7 представляет собой цилиндрический кернодержатель, заполненный сцементированной пористой средой. Она присоединена к специальному стенду для испытания гидродинамических генераторов колебаний 2. Пространство между стальным диском с отверстием 77 и пористой средой 9 заполнено цементным камнем 10, имитирующим цементную оболочку скважины. Стенд 2 представляет собой отрезок обсадной трубы с фланцами, подсоединенный к водоводу КНС, который обеспечивает требуемый расход рабочей жидкости для работы гидродинамического генератора и создания требуемого давления в установке. Расход воды через вибратор 3 типа ГВЗ-108 и статическое давление в стенде 2 и модели 7 регулируются с помощью задвижек 4, а давление контролируется манометрами 6, 7, 19, 20. Параметры работы вибратора контролируются с помощью датчика 8, а параметры упругих колебаний на входе модели, внутри пористой среды и на выходе модели - с помощью датчиков 12, 13 и датчиков-зондов 14, 15. Датчики подключены к нормализатору 16, а сигналы с них поступают на запоминающий осциллограф 17 типа С8-17 и анализатор спектра 18 типа СК4-56.

Пористая среда изготовлена из кварцевого песка и эпоксидной смолы. Перфорационный канал в ней имеет диаметр 0,008 м и длину 0,01 м. Между стендом и моделью 7 установлен поворотный кран 5 для отключения модели от стенда и замера фоновых помех.

Во время исследований замерялись амплитудно-частотные параметры упругих колебаний на входе, выходе и внутри модели при работе вибратора ГВЗ-108. Оценивалось ослабление амплитуд в разных точках модели на различных частотах.

Результаты представлены на рис. 5.2.5 в виде зависимостей относительных уровней колебаний давления, регистрируемых в различных точках модели, от частоты работы вибратора.

зз

/>//>„

0,75—-----------

0,50 0,25

		s

50 100 200 500 1000 /Гц

Рис. 5.2.5. Уровень колебаний давления, регистрируемый в различных точках модели в зависимости от частоты колебаний:

/ - в пористой среде модели призабойной зоны; 2 - в перфорационном

канале модели

Как видно из полученных результатов, ослабление амплитуды колебаний в пористой среде усиливается с ростом их частоты. Вместе с тем обнаруживается заметное отклонение от ожидаемой линейной зависимости степени ослабления уровня колебательного давления от частоты в пористой среде. Помимо этого проявляется на первый взгляд неожиданный эффект - регистрируемый в перфорационном канале уровень колебаний оказывается ниже относительного уровня колебаний давления, регистрируемого в удаленных от перфорационного канала точках пористой мо- дели.

Наблюдаемое явление хорошо согласуется с
изложенной выше теоретической моделью и может
быть объяснено условиями резонансного механизма
передачи энергии генератора через перфорационные
каналы. В отмеченной частотной области,
определяемой параметрами данной

экспериментальной установки, наблюдается повышенная эффективность монопольного излучения перфорационного отверстия за счет увеличения

объемной скорости, при этом относительный уровень колебаний давления в пористой среде оказывается выше ожидаемого (см. рис. 5.2.5, кривая 7), а непосредственно в перфорационном канале падает (см. рис. 5.2.5, кривая 2).

Можно оценить резонансную частоту отмеченного эффекта в соответствии с условиями эксперимента. Входящие в выражение (5.2.4) параметры имеют следующие значения: площадь сечения перфорационного канала 0,5-10"⁴ м²; длина перфорационного канала 0,01 м; плотность рабочей жидкости 1000 кг/м³; сжимаемость жидкости 0,455-10"⁹ Па"¹; объем жидкости в стенде 0,015 м³.

Подстановка этих данных в выражение (5.2.3) дает значение резонансной частоты, равной 134 Гц, что показывает близкое совпадение с частотой, выявляемой по экспериментальной зависимости (см. рис. 5.2.5).

Полученные результаты показывают возможности повышения эффективности передачи колебательной энергии в призабойную зону пласта при работе генератора в скважине. Промысловые значения параметров /_к и г_к и плотность перфорации (10-30) отв/м определяют резонансные частоты в пределах (50-300) Гц для продуктивных интервалов длиной (4-30) м.