Проведение экспериментальных работ в нефтегазодобывающей отрасли достаточно дорогостоящий процесс. В связи с этим, компьютерное моделирование в этой области позволяет быстро и без затрат проверить те или иные новые методы [2-7, 9],
Для исследования коллекторских характеристик призабойной зоны пластов используются различные гидродинамические, геофизические, термогидродинамические методы. В работе для оценки коллекторских характеристик призабойной зоны временно остановленных нефтяных скважин предлагается использовать альтернативный метод – метод «вакуумирования».
Метод заключается в следующем: выбирается исследуемый участок скважины, который состоит из двух частей: непроницаемой и проницаемой, закрывается этот участок с двух концов и резко уменьшается давление на этом участке. Дальше исследуется динамика релаксации давления в скважине за счет притока жидкости из окружающей пористой среды. Темп релаксации давления внутри скважины зависит от коллекторских характеристик окружающей пористой породы. Поэтому, по времени релаксации давления можно судить, например, о величине коэффициента проницаемости породы вокруг скважины.
Преимущество этого метода заключается в том, что он является экспресс методом, т.е. за короткое время можно оценить параметры призабойной зоны.
По кривой восстановления давления в скважине существует несколько способов определения коллекторских характеристик пласта [1, 8]. Среди них есть методы произвольных и характерных точек. В первом методе используют две произвольные точки экспериментальной зависимости давления от времени. В методе характерных точек для определения параметров пласта используют точку перегиба кривой восстановления давления или две точки наибольшей кривизны и дополнительное условие для характерной точки, например, для точки наибольшей кривизны – это равенство нулю второй производной от давления по времени в этой точке. В данной работе для оценки коллекторских характеристик пласта предлагается использовать период полувосстановления давления в «вакуумированной» скважине. Периодом полувосстановления давления будем называть промежуток времени, в течение которого, разница между значениями давлений в скважине и пористой среде снижается в два раза от начальной разницы.
Рассматривается скважина, окруженная насыщенной жидкостью проницаемой пористой средой. В исходном состоянии давление жидкости во всем неограниченном пористом пласте вне скважины постоянно и равно некоторому значению P0. В начальный момент времени внутри скважины резко снижается давление до значения PN. После «вакуумирования» происходит постепенное восстановление давления в скважине за счет притока жидкости из окружающей пористой среды.
При описании процесса восстановления давления приняты следующие допущения: внутри скважины давление однородно (гидростатическим перепадом давления пренебрегаем), фазовые переходы отсутствуют (масса газа внутри скважины остается неизменной). Выделенный участок скважины высотой h состоит из проницаемой высотой hp и непроницаемой высотой hn частей. Полагается, что проницаемый участок пронизывает всю толщину пласта, а стенка остальной части скважины, т.е. выше кровли и ниже подошвы, непроницаема (непроницаемый участок). Торцы выделенного участка скважины, кровля и подошва пласта также непроницаемы. Закрывая торцы выделенной части скважины в разных местах, можно управлять высотой непроницаемого участка, а высота проницаемого участка скважины принимается значительно больше её радиуса.
Постановка задачи включает уравнения состояния и сохранения массы жидкости внутри скважины, уравнение состояния газа, закон Дарси. Плоскорадиальная фильтрация жидкости в пористой среде вне скважины описывается уравнением пьезопроводности. Записаны начальное и граничные условия. После преобразований получено нелинейное интегральное уравнение, описывающее процесс эволюции давления в скважине после «вакуумирования».
Для решения интегрального уравнения разработана численная схема. Показано, что подбором начального объемного содержания газа и высоты непроницаемого участка скважины можно добиться, чтобы полупериод восстановления давления в скважине находился в пределах, удобных для технической реализации «вакуумирования». Построены номограммы, позволяющие при известных значениях параметров скважины оценить коэффициент проницаемости окружающей пористой среды по полупериоду восстановления давления.