Газовая скважина
Причины невозможности использования формулы барометрического нивелирования:
- скважина эксплуатируется по фонтанным трубам и затрубному пространству одновременно;
- скважина не имеет фонтанных труб;
- скважина оборудована пакером.
Исходное уравнение количества движения
.
Здесь — длина трубы в м (берётся обычно от устья до середины вскрытого интервала; для наклонных скважин определяется по вертикали ); — скорость газа в м/с; — ускорение силы тяжести в м/с2; — коэффициент гидравлического трения; — плотность газа в кг/м3; — диаметр трубы в м.
Общий вид формулы
, (2.5)
где ;
. (2.6)
Алгоритм расчета. Забойное давление определяют методом последовательных приближений, так как в формулу входит коэффициент , для определения которого необходимо знать . Чтобы оценить , значение можно вычислить по формуле
.
В первом приближении . Вычисленное значение , подставляется в формулу определения забойного давления. Приближения выполняются до тех пор, пока относительная погрешность вычисления соседних итераций не окажется меньше заданной величины .
Коэффициент гидравлического сопротивления. Коэффициент гидравлического сопротивления зависит от режима движения газа по трубе и поверхности стенок труб. При встречающихся на практике скоростях в газовых скважинах зависит от числа Рейнольдса и относительной шероховатости .
Число Рейнольдса, относительная шероховатость, критическое значение числа Рейнольдса. Число Рейнольдса — параметр, определяющий отношение инерционных сил к вязкостным , где — температурный коэффициент, равный 1910 при 273 К и уменьшающийся с ростом температуры (равен 1777 при Т=293 К), кг.с2/м4; — дебит газа, тыс. м3/сут.; — абсолютная шероховатость, мм; — внутренний диаметр труб, см; `— относительная плотность по воздуху.
Выражение для сопротивления в случае ламинарного течения. Если режим ламинарный (), то не зависит от шероховатости и его определяют по формуле .
Выражение для сопротивления в случае турбулентного течения. При турбулентном режиме течения зависит от и и его определяют по формуле
.
При больших скоростях (дебит больше значения минимального дебита ) наступает турбулентная автомодельность и тогда не зависит
В целом коэффициент сопротивления фонтанных труб, кроме шероховатости, зависит от местных сопротивлений и неровностей в местах их соединения, от наличия в потоке твёрдых и жидких примесей и других факторов. Сопротивление труб меняется в процессе эксплуатации скважины по мере изменения шероховатости поверхности труб. В области автомодельности для труб диаметром 63 мм значения колеблется в пределах 0.01 - 0.02 и при расчётах принимают равным 0.014.
Выражение для эквивалентного диаметра при течении в межтрубном пространстве — .
Выражение для эквивалентного диаметра в случае одновременного течения по НКТ и в межтрубном пространстве — .
В последних формулах: , — внутренний и наружный диаметры фонтанных труб; — внутренний диаметр эксплуатационной колонны.