Материал: Определение забойного давления в горизонтальных скважинах при наличии жидкости в потоке газа в различных количествах (НКТ спущены в горизонтальный ствол) при заданном устьевом давлении
(3.1)
где Тпл- температура пластовая
ΔТпл- потери температуры в пласте
ΔТг - потери температуры газа в горизонтальном участке
ΔТиск - потери
температуры газа на искривленном участке
(3.2)
Где D- коэффициент Джоуля-Томсона при средних значениях давления и температуры в зоне, охваченной дренированием;- массовый расход газа, т.е. дебит скважины;
Ср - теплоемкость газа в пластовых условиях;
Сп - объемная теплоемкость горных пород;- толщина пласта;- радиус скважины;к - радиус границы зоны дренирования;
Рпл, Рз - соответственно пластовое и забойное
давления у торца горизонтального участка ствола;
(3.4)
где α - размерный
параметр, определяемый по формуле:
(3.5)
(3.6)
где Гиск - геотермический градиент искривленного
участка, определяемый по формуле:
(
(3.7)
(3.8)
где 
-
безразмерная функция времени определяется
из равенства:
(3.9)
(3.10)
4.
Расчет забойных давлений и температуры по стволу горизонтальной скважины
Расчеты давлений и температур для горизонтальной газовой скважины производились при исходных данных, представленных в таблице 4.1.
Вычисления выполнены для различных значений
наружного диаметра фонтанных труб dн = 0,073; dн = 0,100 м и различных значений
удельного выхода жидкости 100,500 см3/м3.
Таблица 4.1 Исходные данные для расчетов
|
Lиск. |
204,1 |
м |
|
Ру |
9 |
МПа |
|
Qг |
300 |
тыс.м3/сут |
|
h |
70 |
м |
|
Cр |
0,00167 |
кДж/м·К |
|
λпласта |
0,00167 |
кДж/м3 |
|
Сп |
2800 |
кДж/м3 |
|
Г |
0,0133 |
град/м |
|
Ту |
290 |
К |
|
Нвер |
1450 |
м |
|
Rкр |
130 |
м |
|
α |
90 |
С0 |
|
Нгор.уч. |
400 |
м |
|
Lфт.гор.уч. |
150 |
м |
|
dфт |
0,073 |
м |
|
lфт |
0,0001 |
м |
|
Dк |
0,178 |
м |
|
lк |
0,0001 |
м |
|
Тпл |
305 |
К |
|
Рпл |
12,5 |
МПа |
|
Qж |
0,03 |
м3/сут. |
|
ρот |
0,6938 |
|
|
ρсмеси |
0,836 |
|
|
ρжид |
700 |
кг/м3 |
|
ρгазастан.усл |
0,836 |
|
|
КГФ |
100 |
см3/м3 |
|
КГФ |
500 |
см3/м3 |
|
Gг |
250,8 |
|
|
Gж |
21 |
|
|
Ркр |
4,61 |
|
|
Ткр |
213,21 |
|
|
Qсмеси |
325,12 |
|
|
Rк |
500 |
м |
|
t |
7776000 |
c |
|
Rнкт |
0,0365 |
м |
|
Rэк |
0,089 |
м |
Таблица 4.2Расчет забойных давлений и температур для горизонтальной скважины с учетом удельного выхода жидкости 100 см3/м3 и диаметром фонтанных труб 0,073м.
|
параметр |
вертикальный участок |
искривленный участок |
башмак нкт |
торец ГС |
пласт |
|
|
d |
0,073 |
0,073 |
0,073 |
0,178 |
|
диаметр |
|
λгаза |
0,02122352 |
0,02122352 |
0,0212235 |
0,0171393 |
|
теплопроводность газа |
|
Нвер |
1450 |
130 |
|
|
|
глубина ствола |
|
L |
1450 |
204,1 |
150 |
250 |
|
длина ствола |
|
Рн |
9 |
11,73 |
12,00 |
12,10 |
12,103 |
давление начальное |
|
Тн |
287,433 |
301,759 |
303,011 |
303,358 |
303,363 |
тем-ра начальная |
|
Тк |
301,759 |
303,011 |
303,358 |
303,363 |
305 |
тем-ра конечная |
|
Рср |
10,367 |
11,870 |
12,054 |
12,103 |
12,302 |
давление среднее |
|
Тср |
294,596 |
302,385 |
303,185 |
303,361 |
304,182 |
тем-ра средняя |
|
Рпр |
2,25 |
2,574 |
2,614 |
2,625 |
2,668 |
давление приведенное |
|
Тпр |
1,382 |
1,418 |
1,422 |
1,423 |
1,427 |
тем-ра приведенная |
|
Zср |
0,8070 |
0,8038 |
0,8035 |
0,8034 |
|
коэф.сверхсжимаемости |
|
ρгр |
105,752 |
118,445 |
120,005 |
120,439 |
|
плотность газа в раб.усл. |
|
ρ |
1,0700 |
1,0612 |
1,0602 |
1,0599 |
|
газосодержание |
|
Qгр |
2,3786 |
2,1237 |
2,0961 |
2,0886 |
|
дебит газа в рабочих усл. |
|
ϕ=β |
0,9875 |
0,9861 |
0,9858 |
|
|
|
|
S |
0,154608 |
0,01344768 |
|
|
|
|
|
S' |
0,154608 |
0,02111286 |
|
|
|
|
|
ϴ |
0,00025869 |
0,00003244 |
0,0000220 |
0,0000003 |
|
|
|
Рзаб |
11,734 |
12,006 |
12,102 |
12,104 |
12,5 |
давление забойное |
|
f(РТ) |
0,2310 |
0,2131 |
0,2112 |
0,2108 |
0,2089 |
|
|
Cр |
2,5148 |
2,5515 |
2,5567 |
2,5585 |
2,5644 |
изобарная теплоемкость |
|
Дi |
4,2475 |
3,8621 |
3,8202 |
3,8097 |
3,7659 |
коэф.Джоуля-Томпсона |
|
k |
|
|
0,0286 |
0,0117 |
|
коэф.теплопередачи |
|
α |
0,00034924 |
0,00034422 |
0,0008144 |
0,0008137 |
|
|
|
ΔТ |
14,3258 |
1,2516 |
0,3474 |
0,0052 |
1,6366 |
разница тем-р |
|
f(Ƭ) |
3,7814 |
3,7814 |
|
|
|
ф-ия по времени |
|
A |
0,0023 |
0,0023 |
|
|
|
|
|
Г |
0,0133 |
0,00847134 |
|
|
|
геотерм.градиент |
Расчет забойных давлений и температур для
горизонтальной скважины с учетом удельного выхода жидкости 100 см3/м3 и
диаметром фонтанных труб 0,1м.
|
параметры |
вертикальный участок |
искривленный участок |
башмак нкт |
торец ГС |
пласт |
|
|
d |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
0,178 |
|
диаметр |
|
λгаза |
0,0196290 |
0,019629013 |
0,0196290 |
0,0171393 |
|
теплопроводность газа |
|
Нверт |
1450 |
130 |
|
|
|
глубина ствола |
|
L |
1450 |
204,1 |
150 |
250 |
|
длина ствола |
|
Рн |
9 |
10,76286034 |
10,933951 |
10,954020 |
10,955 |
давление начальное |
|
Тн |
286,10640 |
297,4034039 |
298,32492 |
298,40198 |
298,40 |
тем-ра начальная |
|
Тк |
297,40340 |
298,3249214 |
298,40198 |
298,40800 |
305 |
тем-ра конечная |
|
Рср |
9,8814301 |
10,84840589 |
10,943986 |
10,954837 |
11,727 |
давление среднее |
|
Тср |
291,75490 |
297,8641626 |
298,36345 |
298,40499 |
301,70 |
тем-ра средняя |
|
Рпр |
2,14 |
2,352641647 |
2,3733696 |
2,3757228 |
2,5433 |
давление приведенное |
|
Тпр |
1,368 |
1,397020182 |
1,3993619 |
1,3995567 |
1,4150 |
тем-ра приведенная |
|
Zср |
0,8087183 |
0,806306602 |
0,8060654 |
0,8060240 |
|
коэф.сверхсжимаем. |
|
ρгр |
101,56799 |
109,5468715 |
110,36011 |
110,45982 |
|
плотность газа в рабочих усл. |
|
ρ |
1,0705165 |
1,064508783 |
1,0639452 |
1,0638766 |
|
газосодержание |
|
Qгр |
2,4766162 |
2,296231257 |
2,2793104 |
2,2772527 |
|
дебит газа в раб.усл. |
|
ϕ=β |
0,9880316 |
0,987103604 |
0,9870091 |
0,9869975 |
|
|
|
S |
0,1558676 |
0,013651616 |
|
|
|
|
|
S' |
0,1558676 |
0,021433037 |
|
|
|
|
|
ϴ |
0,0000493 |
0,00000615 |
0,0000042 |
0,0000003 |
|
|
|
Рзаб |
10,762860 |
10,93395143 |
10,954020 |
10,955653 |
12,5 |
давление забойное |
|
f(РТ) |
0,2376114 |
0,22385481 |
0,2227066 |
0,2226020 |
0,2146 |
|
|
Cр |
2,5033057 |
2,519907228 |
2,5223192 |
2,5227475 |
2,5479 |
изобарная теплоемкость |
|
Дi |
4,38893300 |
4,107592071 |
4,08261653 |
4,08000589 |
3,8956 |
коэф.Джоуля-Томпсона |
|
k |
|
|
0,0208741 |
0,0117260 |
|
коэф.теплопе-редачи |
|
α |
0,0003508 |
0,000348536 |
0,0008255 |
0,0008253 |
|
|
|
ΔТ |
11,296998 |
0,921517466 |
0,0770647 |
0,0060205 |
6,5919 |
разница тем-р |
|
f(Ƭ) |
3,78140775 |
3,781407753 |
|
|
|
ф-ия по времени |
|
A |
0,00234192 |
0,00234192 |
|
|
|
|
|
Г |
0,0133 |
0,008471338 |
|
|
|
геотерм.гради-ент |
Таблица 4.4Расчет забойных давлений и температур для горизонтальной скважины с учетом удельного выхода жидкости 500 см3/м3 и диаметром фонтанных труб 0,073м.
|
параметры |
Вертикальный участок |
Искривленный участок |
башмак нкт |
торец ГС |
пласт |
|
|
d |
0,073 |
0,073 |
0,073 |
0,178 |
|
диаметр |
|
λгаза |
0,021223 |
0,021223 |
0,021223 |
0,01713 |
|
теплопроводность газа |
|
Нвер |
1450 |
130 |
|
|
|
глубина ствола |
|
L |
1450 |
204,1 |
150 |
250 |
|
длина ствола |
|
Рн |
9 |
12,953 |
13,326 |
13,449 |
13,451 |
давление начальное |
|
Тн |
280,7 |
298,8 |
300,3 |
300,8 |
300,82 |
тем-ра начальная |
|
Тк |
298,8 |
300,3 |
300,8 |
300,82 |
305 |
тем-ра конечная |
|
Рср |
10,97 |
13,14 |
13,38 |
13,45 |
13,97 |
давление среднее |
|
Тср |
289,7 |
299,6 |
300,6 |
300,8 |
302,9 |
тем-ра средняя |
|
Рпр |
2,38 |
2,84 |
2,90 |
2,91 |
3,03 |
давление приведенное |
|
Тпр |
1,35 |
1,40 |
1,40 |
1,41 |
1,42 |
тем-ра приведенная |
|
Zср |
0,79717 |
0,79412 |
0,79412 |
0,7941 |
|
коэф.сверхсжимаемости |
|
ρгр |
115,23 |
133,94 |
136,01 |
136,55 |
|
плотность газа в рабочих усл. |
|
ρ |
1,326 |
1,271 |
1,266 |
1,265 |
|
газосодержание |
|
Qгр |
2,18 |
1,87 |
1,849 |
1,842 |
|
дебит газа в рабочих усл. |
|
ϕ=β |
0,9357 |
0,92603 |
0,92497 |
0,92470 |
|
|
|
S |
0,19723 |
0,016462 |
|
|
|
|
|
S' |
0,19723 |
|
|
|
|
|
|
ϴ |
0,00026 |
0,00003 |
0,0000181 |
0,0000003 |
|
|
|
Рзаб |
12,95 |
13,32 |
13,44 |
13,45 |
14,5 |
давление забойное |
|
f(РТ) |
0,23767 |
0,213 |
0,21115 |
0,21059 |
0,205 |
|
|
Cр |
2,62505 |
2,682 |
2,688903 |
2,69094 |
2,7040 |
изобарная теплоемкость |
|
Дi |
4,18642 |
3,6818 |
3,63099 |
3,61874 |
3,5143 |
коэф.Джоуля-Томпсона |
|
k |
|
|
0,02859 |
0,011726 |
|
коэф.теплопередачи |
|
α |
0,00025 |
0,000250 |
0,000591 |
0,000591 |
|
|
|
ΔТ |
18,0825 |
1,556 |
0,424761 |
0,0064 |
4,179 |
разница тем-р |
|
f(Ƭ) |
3,78140 |
3,7814 |
|
|
|
ф-ия по времени |
|
A |
0,00234 |
0,0023 |
|
|
|
|
|
Г |
0,0133 |
0,00847 |
|
|
|
геотермический градиент |
Таблица 4.5Расчет забойных давлений и температур для горизонтальной скважины с учетом удельного выхода жидкости 500 см3/м3 и диаметром фонтанных труб 0,1м.
|
параметры |
Вертикальный участок |
Искривленный участок |
башмак нкт |
торец ГС |
пласт |
|
|
d |
0,1 |
0,1 |
0,1 |
0,178 |
|
диаметр |
|
λгаза |
0,019629013 |
0,01962901 |
0,019629013 |
0,01713931 |
|
теплопроводность газа |
|
Нверт |
1450 |
130 |
|
|
|
глубина ствола |
|
L |
1450 |
204,1 |
150 |
250 |
|
длина ствола |
|
Рн |
9 |
11,33 |
11,56 |
11,59 |
11,592 |
давление начальное |
|
Тн |
287,12 |
299,88 |
300,98 |
301,08 |
301,09 |
тем-ра начальная |
|
Тк |
299,8 |
300,9 |
301,08 |
301,09 |
305 |
тем-ра конечная |
|
Рср |
10,16 |
11,45 |
11,57 |
11,591 |
12,04 |
давление среднее |
|
Тср |
293,5 |
300,4 |
301,03 |
301,0 |
303,0 |
тем-ра средняя |
|
Рпр |
2,21 |
2,483 |
2,5107 |
2,513 |
2,61 |
давление приведенное |
|
Тпр |
1,377 |
1,409 |
1,411 |
1,412 |
1,421 |
тем-ра приведенная |
|
Zср |
0,80772 |
0,804 |
0,8042 |
0,80420 |
|
коэф.сверхсжимаемости |
|
ρгр |
104,03 |
114,910 |
115,973 |
116,104 |
|
плотность газа в раб.усл. |
|
ρ |
1,3346 |
1,29742 |
1,294166 |
1,29376 |
|
газосодержание |
|
Qгр |
2,4178 |
2,189 |
2,1689 |
2,16654 |
|
дебит газа в рабочих усл. |
|
ϕ=β |
0,94158 |
0,93587 |
0,93531 |
0,9352 |
|
|
|
S |
0,1933 |
0,01653 |
|
|
|
|
|
S' |
0,193399 |
0,02595 |
|
|
|
|
|
ϴ |
0,00005 |
0,000006 |
0,0000034 |
0,0000003 |
|
|
|
Рзаб |
11,33 |
11,56 |
11,59 |
11,59 |
12,5 |
давление забойное |
|
f(РТ) |
0,23356 |
0,21763 |
0,21624 |
0,216113 |
0,2114 |
|
|
Cр |
2,50967 |
2,5403 |
2,54364 |
2,54418 |
2,5576 |
изобарная теплоемкость |
|
Дi |
4,30325 |
3,9613 |
3,93100 |
3,92771 |
3,823 |
коэф.Джоуля-Томпсона |
|
k |
|
|
0,020874 |
0,011726 |
|
коэф.теплопередачи |
|
α |
0,000267 |
0,0002 |
0,00062 |
0,0006 |
|
|
|
ΔТ |
12,7659 |
1,09363 |
0,1009 |
0,00796 |
3,909 |
разница тем-р |
|
f(Ƭ) |
3,781 |
3,7814 |
|
|
|
ф-ия по времени |
|
A |
0,002 |
0,00234 |
|
|
|
|
|
Г |
0,0133 |
0,00847 |
|
|
|
геотермический градиент |