Анализ зависимости дебита скважины от механической скорости бурения.

Кузнецов Вячеслав Алексеевич,

докторант, научный сотрудник Института геотехнологических проблем нефти, газа и химии.

Неуклонный мировой рост потребления энергоносителей ставит перед странами, экспортирующих нефть и газ, сложную задачу обеспечения максимальной добычи углеводородов при минимальных сроках строительства скважин. Это может быть достигнуто только за счет максимально возможной механической и коммерческой скорости бурения и максимальных дебитов скважины на длительный период их эксплуатации. 

Цель данной статьи проанализировать и найти зависимость между дебитом скважины и механической скоростью бурения, для решения целого спектра проблем связанных с процессом освоения нефтяного месторождения.

Авторы (1) утверждают, что механическая скорость бурения зависит от механических свойств горных пород в частности от твердости и определяется выражением:

                                                                                                         (1)

где  v- механическая скорость проходки, м/ч; - твердость горной породы, кгс/мм²;

Из вышеизложенного авторы (1) делают выводы, что механическая скорость зависит от твердости горных пород по гиперболическому закону.

Аналогично проведем анализ по дебиту скважин. Возьмем за основу широко применяемую в расчетах авторами (2), по определению дебита  пластовой жидкости  скважин формулу Дюпюи

                                                                                         (2)

где Q - дебит скважины, тыс.м³/су;  - разность между пластовым и гидростатическими давлениями, МПа; R- радиус возмущенной зоны в пласте или зоны депрессии, м; k- проницаемость горных пород, -вязкость жидкости.

Из приведенной формулы (2) авторы  делают следующий вывод, что дебит скважин связан с проницаемостью горных пород, линейной зависимостью.

            Теперь было бы интересно рассмотреть взаимосвязь между прочностью и проницаемостью горных пород. На примере цементного камня, получено уравнение которое предлагают авторы (3),  связывает прочность и проницаемость следующим образом :

                                                                                     (3)

 где  A, N- эмпирические константы, - коэффициент проницаемости, - предел прочности при  сжатии, кгс/мм²;

            Обобщив все ранее рассмотренные формулы, составим уравнение зависимости дебита скважины от механической скорости бурения

                                                                                                          (4)

где B, T –эмпирические коэффициенты, характеризующие конкретное месторождение.

            На основании промысловых данных было рассмотрено конкретное месторождение для расчета эмпирических коэффициентов, после чего формула приобрела следующий вид :

                                                                                                      (5)

            Таким образом, можно сделать следующий вывод, что между дебитом и механической скоростью бурения существует эмпирическая зависимость. Однако характер этой взаимосвязи определяется конкретным месторождением и главным образом зависит от механических свойств горных пород. Основываясь на этом всегда можно прогнозировать, регулировать, добиваться максимально возможного отбора нефти на длительный период эксплуатации  нефтяного  месторождения.

Литература.

1. Технология бурения скважин в осложненных условиях. Выпуск 1Х. Л., Недра. 1967, 248 с.

2. Мирзаджанзаде А.Х., Ширинзаде С.А. Повышение эффективности и качества бурения глубоких скважин.- М.,Недра, 1986.-278с.

3. Бурение и буровое оборудование. Выпуск 46. М., Недра, 1964.- 240с.

Поступила в редакцию 6 июня 2007 г.