Двухступенчатой колонне фонтанных труб

В каких случаях необходим учет двухступенчатости в случае одноступенчатой колонны. Если башмак фонтанных труб расположен значительно выше забоя (или интервала перфорации), то движение газа можно рассматривать как движение по двухступенчатой колонне, нижней секции которой является эксплуатационная колонна.

Формула

(2.7)

где s₁ = 0.03415`r L<sub>1</sub>/(z<sub>1cp</sub>T<sub>1cp</sub>), s<sub>2</sub> = 0.03415`r L₂/(z_2cpT_2cp),

D₁, D₂ - внутренние диаметры верхней и нижней секций труб, в см; L₁ ,L₂ - соответственно длина этих секций в м.

Случай значительного превышения диаметром эксплуатационной колонны диаметра фонтанных труб. Если диаметр эксплуатационной колонны значительно превышает диаметр фонтанных труб, то потерями при движении газа на нижнем участке можно пренебречь. В этом случае К₂ << K₁ и поэтому забойное давление можно рассчитать по формуле

(2.8)

где 2s @ 2(s₁+s₂) = 0.0683`r (L<sub>1</sub>+L<sub>2</sub> )/ (z<sub>cp</sub>T<sub>cp</sub>) = 0.0683`rL/ (z_cpT_cp).

2.3. Распределение температуры в месторождениях и газовых скважинах [5]. Образование гидратов в скважинах [7]

Значение температурного фактора для эксплуатации месторождений. Низкие температуры и высокие давления в условиях насыщения газа водой приводят к образованию гидратов и льда в скважинах и наземных сооружениях, которые, закупоривая проходное сечение, нарушают режим эксплуатации и приводят к уменьшению и даже прекращению подачи газа. Учёт температурного режима работы скважин необходим также и при высокой пластовой температуре, так как с повышением температуры удлиняются колонны обсадных труб, на металле труб образуются гофры, что способствует разрыву труб.

2.3.1. Изменение температуры [1,5,7]

Определение температуры в простаивающей скважине. Температура газа в простаивающей скважине определяется по формуле определения температуры в горных породах. Основное условие для получения истинного значения температуры в такой скважине - полная стабилизация температуры после её остановки. Продолжительность времени стабилизации зависит от тепловых свойств окружающих ствол скважины пород.

Распределение температуры в стволе работающей скважины. В случае отсутствия зоны многолетней мерзлоты распределение температуры по стволу работающей скважины определяется по формуле:

, (2.9)

где L - глубина скважины, м; D_i - коэффициент Джоуля - Томсона, К/МПа; Т_х - температура газа на глубине х, К; Т_пл – пластовая температура на глубине L середины перфорации, К; р_з и р_у – давления на забое и на устье, Мпа; Г – средний геотермический коэффициент на участке от L до х, град/м; А – термический эквивалент работы (А =1/427 ккал/кгм); С_р – теплоемкость газа, ккал/кг*К; DТ – падение температуры газа в призабойной зоне вследствие дроссель-эффекта, К

;

G - весовой расход газа, кгс/ч; t - время работы скважины с начала её эксплуатации, ч; h - толщина пласта, м; С_п - объёмная теплоёмкость газоносной породы, ккал/м³; R_к, r_с -радиусы контура питания и скважины, м; , l_п - теплопроводность горных пород в интервале от L до х, ккал/м*ч*К); f(t) - безразмерная функция времени

.

Параметры, определяющие изменение температуры и их характеристика. Для расчета распределения температуры необходимо знать геотермический градиент Г, пластовую температуру р_пл, теплоёмкость горных пород С_П, теплопроводность горных пород l_п, теплоёмкость газа С_Р, коэффициент Джоуля - Томсона D_i.

Геотермический коэффициент. Этот параметр для различных месторождений изменяется в широких пределах (0.015 - 0.09град/м), что вызывает необходимость определения его значения для данного месторождения путём непосредственного замера температур пласта и нейтрального слоя по формуле:

,

где пластовое значение температуры Т_пл определяются при непосредственном замере.

Теплоёмкость горных пород. Обычно изменяется незначительно: в пределах 75.4 - 83.9 Дж/К для сухой породы. В условиях насыщения влагой теплоёмкость горных пород возрастает и принимается равной 125.6 Дж/К.

Теплопроводность горных пород. Существенно зависит от плотности пород и определяется из графика зависимости l_пс от l_пк для сухого грунта. Поправка на влажность пород учитывается путём умножения теплопроводности l_пс на поправочный коэффициент. При наличии в разрезе нескольких пропластков необходимо определить средневзвешенную по мощности теплопроводность по формуле , где h_i - толщина i-го горизонта.

Теплоёмкость газа С_Р. Можно определить по графикам в зависимости от давления, температуры и удельного веса природного газа, а также используя уравнение для коэффициента сверхсжимаемости по формуле: .

Коэффициент Джоуля -Томсона D_in. Характеризует изменение температуры с расширением газа, происходящее при отсутствии передачи тепла или работы, и определяется по номограммам или с использованием уравнения состояния по формуле:

.

Кроме указанных данных для расчета распределения температуры по стволу скважины необходимо знать время работы скважины t от начала её эксплуатации, пластовое и забойное давления на момент расчета, давление на головке скважины и весовой расход газа G.

Дата добавления: 2015-08-09