Скин — фактор

Причины изменения фильтрационных свойств призабойной зоны:

Повреждения, вызванные закачкой
бурового раствора
Проникновение фильтрата бурового раствора сокращает эффективную проницаемость в призабойной зоне.
Буровой фильтрат может вызвать разбухание глин, что приведет к повреждению.

Повреждения при закачке
Закачиваемая вода может быть «грязной» – мелкие частицы могут закупорить поровые каналы.
Закачиваемая вода может быть несовместимой с пластовой водой – может вызвать образование осадков и закупорить поровые каналы.
Закачиваемая вода может оказаться несовместимой с глинистыми минералами пласта; вода может дестабилизировать некоторые глины, вызывая движение мелких частиц и закупоривая поровые каналы.

Повреждения в результате добычи
В нефтеносном пласте околоскважинное давление может быть ниже давления насыщения. При этом происходит выделение свободного газа, который снижает эффективную проницаемость по нефти в околоскважинной зоне.
В ретроградном газоконденсатном коллекторе околоскважинное давление может быть ниже точки росы. При этом образуется неподвижное конденсатное кольцо, что снижает эффективную проницаемость по газу в околоскважинной зоне.

Модель скин-эффекта
h
rc
kз
kпл
rз
P’заб
Pзаб
Pпл
S > 0
Cкин-фактор – безрамерная величина, связывающая изменение давления в прискважинной зоне, дебит и гидропроводность породы
Pзаб
S < 0

Хорнер выразил скин-фактор через дополнительное падение давления в результате повреждения:
Pskin = 0.87 m St = (P’заб – Pзаб)
где m – наклон полулогарифмической прямой Хорнера,
St – суммарный скин-эффект
St = ΔPskin / 0.87 m = (P’заб – Pзаб) / 0.87 m
Log (r)
Профиль пластового давления

St – суммарный скин-эффект - совокупность скин-эффектов, возникших по различным причинам:
St = Sз + Sp + Spp + Sturb + So + Ss + …
Sз – скин-эффект вследствие повреждения породы (+)
Sp – скин-эффект из-за перфорации (+)
Spp – скин-эффект вследствие частичного проникновения
скважины в пласт (+)
Sturb – скин-эффект вследствие турбуленции или скин,
зависящий от темпа отбора (+)
So – скин-эффект вследствие наклона скважины (-)
Ss – скин-эффект, возникающий вследствие ГРП (-)
Скин-эффект вследствие повреждения породы Sз в лучшем случае может быть изменен до нуля (например - кислотной обработкой). Отрицательный скин возникает вследствие образования трещин (гидроразрыв).

Скин-фактор и свойства призабойной зоны
kпл – проницаемость коллектора
kз – проницаемость измененной зоны
rз – радиус измененной зоны
rс – радиус скважины
Используя концепцию скина как кольцеобразной зоны вокруг скважины с измененной проницаемостью, Хокинс построил модель скважины, как показано на рисунке. Скин-фактор может быть вычислен с помощью свойств призабойной зоны.
Если kз < kпл (повреждение), скин-фактор является положительным.
Если kз > kпл (интенсификация), скин-фактор является отрицательным.
Если kз = kпл, скин-фактор равен 0.

Эффективный радиус скважины
Если проницаемость в зоне изменения kз намного выше, чем проницаемость пласта kпл, то скважина будет вести себя как скважина с вероятным радиусом rэф - эффективный радиус скважины. rэф может быть вычислен на основе реального радиуса и скин-фактора:

Минимальный скин-фактор
(максимально отрицательный скин-фактор) достигается при условии rэф = R , где rэф - эффективный радиус скважины R - радиус зоны дренирования
Пример:

Геометрические скин-факторы
Вследствие воздействия кумулятивной струи на породу, вокруг перфорационного канала образуется уплотненная зона уменьшенной проницаемости. Sp – скин-фактор, учитывающий геометрию перфорации (+)

Геометрические скин-факторы
Частичное проникновение – скважина частично вскрывает продуктивный пласт или произведена перфорация только
участка продуктивного слоя пласта, Spp – скин-фактор, учитывающий несовершенство вскрытия (+)

Геометрические скин-факторы
Когда скважина входит под углом более, чем 90о, в контакте с пластом находится больший участок поверхности скважины.
Sθ - скин-фактор вследствие наклона скважины (-)

Геометрические скин-факторы
В результате гидроразрыва пласта (ГРП) между скважиной и пластом создается зона высокой проводимости. Ss – скин-эффект, возникающий вследствие стимуляции (-)
полудлина трещины
kпл
P’заб
Pпл
Pзаб
S < 0

Скин-фактор и порванные пласты
rэф - эффективный
радиус
xf - полудлина
трещины

Вычисление скин - фактора

Упражнение: расчет скин - фактора
В процессе глушения скважины, отфильтровавшаяся в призабойную зону жидкость, изменила начальную проницаемость со 100 мД до 60 мД в радиусе 0,6 м. Радиус скважины – 0,108 м.
Вычислить скин – фактор.
Для очистки призабойной зоны применили кислотную обработку при этом проницаемость восстановилась до 80% от начальной.
Вычислить скин – фактор.

Гидравлический разрыв
Гидравлический разрыв – это процесс использования гидравлического давления для создания искусственных трещин в пласте
Трещина увеличивается в длину, высоту и ширину путем закачки смеси флюида и проппанта под высоким давлением

Гидравлический разрыв
Песок с проппантом
Помпа
Устье скважины
НКТ
проппант
Флюид для ГРП
Залежь
Флюид
Смеситель
Трещина

Причины проведения ГРП
Увеличение добычи
Запасы:
Ускорить извлечение
Новый пласт:
Извлекать запасы, добыча которых ранее считалась невыгодной
Увеличить жизненный цикл пласта
Увеличить приток в скважину
Обойти повреждения в призабойной зоне
Увеличить эффективный радиус скважины
радиус скважины
rэф= 0.108 м (или меньше)
При ГРП (S = -3)
rэф = 2 м
1
20

Соединение линзообразных резервуаров
Причины проведения ГРП

Увеличение коэффициента охвата сеткой за счёт ГРП
Причины проведения ГРП

Использование трещиноватых коллекторов
Параллельные Трещины
Ортогональные Трещины
Причины проведения ГРП

Соединение расслоенных формаций
Обеспечение соединения всех продуктивных пропластков
Продуктивный Интервал,
стимулированный кислотной обработкой
Продуктивный Интервал,
стимулированный ГРП
Причины проведения ГРП

Соотношение напряжения и глубины
Расстояние от поверхности земли, м

Скин – фактор после ГРП
Создается давление в пласте, вызывающее образование трещины
Проппант или кислота закачиваются в созданную трещину
Модель основывается на понятии о едином плоском разрыве
Безразмерная проводимость трещины FCD зависит от разницы проницаемостей проппанта и пласта. FCD это отношение способности трещины пропускать поток к возможности пласта этот поток поставлять в трещину, т.е. проводимости трещины к проводимости пласта.
Неограниченная проводимость (FCD>10)
Ограниченная проводимость (FCD<10)
kf - проницаемость проппанта (мД)
k - проницаемость пласта (мД)
w - ширина трещины (м)
xf - полудлина трещины (м)

Расчет скин – фактора после ГРП по корреляционной зависимости для месторождений России
Время наступления псевдоустановившегося режима
Безразмерное время
A=πR2
Находим безразмерное давление PD (по корреляциям для месторождений России)
Находим скин - фактор

Корреляционная зависимость для расчета скин – фактора после ГРП для месторождений России

Расчет скин-фактора

Упражнение : расчет скин - фактора
1. Даны параметры ГРП:
Проницаемость проппанта kf = 430 000 мД
Проницаемость пласта k = 10 мД
Эффективная толщина пласта h = 25 м.
Полудлина трещины xf = 60 м
Ширина трещины wf = 8 мм
2. Даны параметры скважины:
Вязкость нефти µ = 1,36 сПз
Пористость θ = 0,15
Радиус контура дренирования R = 500 м
Радиус скважины rc = 0,108 м
3. Вычислить безразмерную проводимость трещины, оценить является ли проводимость трещины ограниченной или неограниченной.
4. Вычислить скин – фактор.
Данные по скважине 6186 Приобского месторождения, пласт А11

Гидравлический разрыв
В пластах с низкой проницаемостью, K<5 мД
Требуются глубоко проникающие (длинные) трещины
Кислотные или расклинивающие наполнители закачиваются на большое расстояние от скважины
В пластах с высокой проницаемостью, K > 50 мД
Требуются высокопроводимые короткие трещины
Более высокий показатель проводимости способствует росту добычи
Стимуляция призабойной зоны
В пластах со средней проницаемостью, 5< K < 50 мД
– Требуется очень высокая проводимость трещины ГРП более 4-5 тысяч мД·м

Увеличение добычи после ГРП для трещин различной длины