Основы фильтрации
Скорость фильтрации, зависит от перепада давления на единицу длины,
где проницаемость k отвечает за потери давления при фильтрации жидкости сквозь породу.
Дебит, это объем жидкости полученный за определенное время,
Дебит можно определить также из трубной гидравлики, умножая скорость движения жидкости на площадь поперечного сечения,
где под площадью сечения принято понимать геометрическую площадь, расположенную перпендикулярно потоку.
Однако в породе жидкость фильтруется сквозь поры, суммарная площадь которых в сечении всегда будет меньше геометрической площади. Поэтому вычисленная скорость фильтрации v это не настоящая скорости фильтрации жидкости.
«Введение понятия условной скорости фильтрации, позволяет рассматривать пласт как непрерывное поле скоростей фильтрации и давлений. Располагая данными о скорости фильтрации v и площади поперечного сечения ω легко найти дебит жидкости или газа, не вдаваясь в рассмотрение микрокартины движения жидкости или газов в резко изменяющихся по форме поровых каналах» («Подземная гидравлика», Щелкачев, 1949).
Условная скорость фильтрации используется для определения коэффициента проницаемости,
При проведении индикаторных исследований можно получить фактическую скорость фильтрации меченой жидкости. Для вычисления проницаемости следует полученную фактическую скорость пересчитать в условную.
При рассмотрении установившегося режима фильтрации, положение линий изобар во времени остается постоянным. Частица жидкости движется от одной линии изобары к другой. Прослеживая траекторию жидкости в равные отрезки времени, область фильтрации можно поделить на равные объемы,
Так можно понять как происходит фильтрация —
Постоянный объем частиц поступает из-за контура питания. Через равные отрезки времени, пачки жидкости постоянного объема приближаются к забою добывающей скважины и в итоге извлекается на поверхность. Так как пачки объемов движутся без разрыва, объем добываемый скважиной равен объему пачки который в этот же момент поступает в область питания скважины.
Форма, которую занимает в пласте объем жидкости и потери давления зависит от типа фильтрации.
Для прямолинейного течения в пласте, потери давления i остаются постоянными при фильтрации сквозь каждый метр породы,
Для радиального течения потери давления уменьшаются при удалении от скважины, поэтому на дебит скважины имеет огромное влияние первые несколько метров фильтрации и почти не влияет расстояние и форма контура питания,
Сферическое течение в пласте встречается достаточно редко, потери давления сосредоточены на стволе скважины и дебит почти не зависит от радиуса до контура питания,
Для установившегося режима фильтрации нет разницы в какую из сторон рассматривать течение, поэтому представляя сложную конфигурацию добывающей скважины, например ГС с МГРП проще представить её нагнетательной скважины. Затем представить, как через скважину и трещины закачивается в пласт нефть и полученную форму закачанной пачки нефти приблизительно описать одним из типов фильтрации.
Огромную помощь в определении типа фильтрации оказывают гидродинамические симуляторы. Прослеживая за изменением конфигурации линий изобар от скважин до контура питания и наоборот можно понять как например радиальная фильтрация около ствола горизонтальной скважины переходит в прямолинейную фильтрацию на значительном удалении от скважины.
При смене типа фильтрации следует помнить, что давление в месте изменения остается постоянным.
Это позволит склеить общее решение из множества типов фильтрации, через которые путешествует рассматриваемая пачка жидкости покидая скважину и пока не достигнет контура питания.