Page tree

Versions Compared

Key

  • This line was added.
  • This line was removed.
  • Formatting was changed.

...


In many practical cases the Radial Flow Pressure Diffusion is evolving towards pressure stabilization and can be efficiently analyzed using the steady - state flow model.


Inputs & Outputs

...

InputsOutputs

LaTeX Math Inline
bodyq_t

total sandface rate

LaTeX Math Inline
bodyp(r)

reservoir pressure

LaTeX Math Inline
body{p_i}

initial formation pressure

LaTeX Math Inline
bodyp_{wf}

well bottomhole pressure

LaTeX Math Inline
body\sigma

transmissibility,

LaTeX Math Inline
body\sigma = \frac{k \, h}{\mu}



LaTeX Math Inline
bodyS

skin-factor

LaTeX Math Inline
bodyr_w

wellbore radius

LaTeX Math Inline
bodyr_e

drainage radius


total compressibility,
Expand
titleDetailing


LaTeX Math Inline
bodyk

absolute permeability

LaTeX Math Inline
bodyc_t

LaTeX Math Inline
body

LaTeX Math Inline
body

c_t = c_r + cpore compressibility LaTeX Math Inlinebody

h

effective thickness

LaTeX Math Inline
body

{c_r}

\mu

dynamic fluid viscosity
LaTeX Math Inlinebodyc
fluid compressibility

LaTeX Math Inline
body{\phi}

porosity




Physical Model

...

Radial fluid flowHomogenous reservoirFinite reservoir flow boundarySlightly compressible fluid flowConstant rateConstant skin

LaTeX Math Inline
bodyp(t, {\bf r}) \rightarrow p(r)

LaTeX Math Inline
body{\bf r} \in ℝ^2 = \{ x, y\}

LaTeX Math Inline
bodyM(r, p)=M =\rm const

LaTeX Math Inline
body\phi(r, p)=\phi =\rm const

LaTeX Math Inline
bodyh(r)=h =\rm const

LaTeX Math Inline
bodyc_r(r)=c_r =\rm const

LaTeX Math Inline
bodyr_w \leq r \leq r_e < \infty

LaTeX Math Inline
bodyc_t(r,p) = \rm const

LaTeX Math Inline
bodyq_t = \rm const

LaTeX Math Inline
bodyS = \rm const

...

Expand
titleDefinition



LaTeX Math Block
anchor3MUX9
alignmentleft
r_{wf} < r \leq r_e


LaTeX Math Block
anchor3MUX9
alignmentleft
p(t, r ) = p(r) \Leftrightarrow  \frac{\partial p}{\partial t}  =  0 



LaTeX Math Block
anchor52112
alignmentleft
 \frac{\partial^2 p}{\partial r^2} + \frac{1}{r} \frac{\partial p}{\partial r} =0



LaTeX Math Block
anchor3MUX9
alignmentleft
p(r_e ) = p_i



LaTeX Math Block
anchorEM415
alignmentleft
\left[ r\frac{\partial p(r )}{\partial r} \right]_{r \rightarrow r_w} = \frac{q_t}{2 \pi \sigma}



LaTeX Math Block
anchor3MUX9
alignmentleft
p_{wf}= p(r_w ) - S \cdot r_w \, \frac{\partial p}{\partial r} \Bigg|_{r=r_w}



...

Equation  

LaTeX Math Block Reference
anchorpwf
 shows how the basic diffusion model parameters impact the relation between drawdown
LaTeX Math Inline
body\Delta p = p_i - p_{wf}
 and total sandface flowrate 
LaTeX Math Inline
bodyq_t
 and plays important methodological role as they are used in many algorithms and express-methods of Pressure Testing. It also called Dupuis 



Expand
titleProductivity Index Analysis


The Total Sandface Productivity Index for low-compressibility fluid and low-compressibility rocks  does not depend on formation pressure, bottomhole pressure and the flowrate and can be expressed as:

LaTeX Math Block
anchorJ
alignmentleft
J_t = \frac{q_t}{p_i - p_{wf}(t)} =\frac{2 \pi \sigma}{\ln \frac{r_e}{r_w} + S} = {\rm const}

See Also

Physics / Mechanics / Continuum mechanics / Fluid Mechanics / Fluid Dynamics / Radial fluid flow / Pressure diffusion / Pressure Diffusion @model / Radial Flow Pressure Diffusion @model

Petroleum Industry / Upstream / Subsurface E&P Disciplines / Well Testing / Pressure Testing

Well & Reservoir Surveillance ]

but this only works for the middle-times and long-times as early times are influenced by wellbore storage and non-linear effects of skin.

Line Source Solution (LSS)

The Field-average Productivity Index for low-compressibility fluid and low-compressibility rocks  does not depend on formation pressure, bottomhole pressure and the flowrate and can be expressed as:


Show If
groupeditors
Panel
bgColorpapayawhip
Expand
titleEditor
Expand
titleDefinition
Include Page
Line Source Solution (LSS)
A3E6X
p_
dif\frac{\partial p}{\partial t} = \chi \, \Delta p = \chi \, \frac{1}{
r
} \frac{\partial}{\partial r} \bigg
(
r \frac{\partial p}{\partial r} \bigg)

с начальным условием:

p(
t
= 0, r
) 
=
- p_
i

и граничными условиями:

LaTeX Math Block
anchor
J
alignmentleft
p(t,r)
J_t =
p_i +
 \frac{q_t}{
4 \pi \sigma} \, {\rm Ei} \bigg( - \frac{r^2}{4 \chi t} \bigg)Рассмотрим плоскопараллельный аксиально-симметричный однородный пласт постоянной толщины 
LaTeX Math Inline
bodyh
, с радиальной координатой 
LaTeX Math Inline
bodyr
 в перпендикулярной к оси скважины плоскости, который вскрыт бесконечно тонкой скважиной в точке 
LaTeX Math Inline
bodyr=0
 (где  – радиальная координата в перпендикулярной к оси скважине плоскости) и начальным пластовым давлением 
LaTeX Math Inline
bodyp_i
.
Пусть  в момент времени 
LaTeX Math Inline
bodyt = 0
 скважина запускается с дебитом 
LaTeX Math Inline
bodyq_t
 (в пересчете на пластовые условия).

Диффузия давления описывается решением уравнения однофазного радиального течения в бесконечном однородном пласте:

LaTeX Math Block
anchor
alignmentleft
LaTeX Math Block
anchorN0ZUD
alignmentleft
LaTeX Math Block
anchorBUZLH
alignmentleft
p(t, r \rightarrow \infty ) = p_i
LaTeX Math Block
anchorBoundary_q
alignmentleft
r \frac{\partial p(t, x )}{\partial r} \bigg|_{r \rightarrow 0} = \frac{q_t}{2
{wf}(t)} =\frac{2 \pi \sigma}
где  LaTeX Math Inlinebody\sigma = \frac
{
k \, h}{\mu} – гидропроводность пласта, 
LaTeX Math Inline
body\chi = \frac{k}{\mu} \, \frac{1}{\phi \, c_t}
 – пьезопроводность пласта, 
LaTeX Math Inline
bodyk
 – проницаемость пласта, 
LaTeX Math Inline
body\phi
 – пористость пласта, 
LaTeX Math Inline
bodyc_t = c_r + c
 – сжимаемость пласта, 
LaTeX Math Inline
bodyc_r
 – сжимаемость порового коллектора, 
LaTeX Math Inline
bodyc
 – сжимаемость насыщающего пласт флюида, 
LaTeX Math Inline
body\mu
 – вязкость насыщающего пласт флюида.

При анализе отклика давления на самой скважине ( 

LaTeX Math Inline
bodyr = r_w
 ) после включения на достаточно больших временах, удовлетворяющих условию:

LaTeX Math Block
anchorAF8JH
alignmentleft
t \gg
\ln \frac{r_
w^2}{4 \chi}

которые на практике наступают очень быстро, можно воспользоваться приближением 

LaTeX Math Inline
body{\rm Ei}(-x) \sim \ln (x) + \gamma \sim \ln (1.781 x)
, где 
LaTeX Math Inline
body\gamma = 0.5772 ...
 – постоянная Эйлера. 

Режим радиального течения к линейному источнику примет вид:
LaTeX Math Block
anchorOSWU0
alignmentleft
p(t,r_w) = p_i + \frac{q_t}{4 \pi \sigma} \,  \ln \bigg( 1.781 \, \frac{r_w^2}{4 \chi t} \bigg)
Отсюда следует, что уже вскоре после запуска скважины динамическая депрессия на пласт начинает логарифмически расти во времени:
LaTeX Math Block
anchor21SAA
alignmentleft
\delta p = p_i - p_{wf}(t) \sim { \rm const } + \frac{q_t}{4 \pi \sigma} \,  \ln t

а логарифмическая производная становится постоянной во времени:

LaTeX Math Block
anchorOFRU1
alignmentleft
t \frac{d (\delta p)}{dt}  \sim \frac{q_t}{4 \pi \sigma}
В лог-лог координатах лог-производная депрессии будет горизонтальной, что является характерным для радиальной фильтрации в бесконечном пласте.
e}{r_w} + 0.5 +S} = {\rm const}


See Also

...

Physics / Mechanics / Continuum mechanics / Fluid Mechanics / Fluid Dynamics / Radial fluid flow / Pressure diffusion / Pressure Diffusion @model / Radial Flow Pressure Diffusion @model

Petroleum Industry / Upstream / Subsurface E&P Disciplines / Well Testing / Pressure Testing

Well & Reservoir Surveillance ]