Изменение температуры по глубине горных пород и в простаивающей скважине
Температура окружающего воздуха влияет на температуру поверхностных слоёв земли до глубины lC (1- 2м) с постоянной суточной температурой. Далее на глубине lН имеется нейтральный слой с постоянной годовой температурой, которую приближенно можно оценить
lH =19.1.lC (22)
Температура на глубине нейтрального слоя примерно 1-2о
выше среднегодовой температуры воздуха данного региона. Температура насыщающих горные породы газов и жидкостей соответствует температуре горных пород на данной глубине х
ТХ = ТН + Г ( х - lН ), (23)
где ТН -температура на глубине нейтрального слоя, К; lН - глубина нейтрального слоя, м; Г - геотермический градиент, К/м (изменяется в пределах 0.015 - 0.09).
При расчетах добычи газа необходимо знать распределение температуры в остановленной и работающей скважинах. Температура газа в простаивающей скважине определяется по формуле (23). 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 газовой скважины определяется по формуле
где L - глубина скважины, м; Din - коэффициент Джоуля - Томсона, К/МПа; ТХ - температура газа на глубине х, К;
G - массовый расход газа, кг/ч; t - время работы скважины с начала её эксплуатации, ч; h - толщина пласта, м; СП
- объёмная теплоёмкость газоносной породы, Дж/К; RK , rC -радиусы контура питания и скважины, м;
где lП - теплопроводность горных пород в интервале от L до х, Вт/(м.К); f(t ) - безразмерная функция времени:
Для расчета распределения температуры по формуле (27) необходимо знать геотермический градиент Г , пластовую температуру рпл , теплоёмкость горных пород СП , теплопроводность горных пород , теплоёмкость газа СР , коэффициент Джоуля - Томсона Din .
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 ТПЛ 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 lПС от rпк для сухого грунта. Поправка на влажность пород учитывается путём умножения теплопроводности lПС на поправочный коэффициент. При наличии в разрезе нескольких пропластков необходимо определить средневзвешенную по мощности теплопроводность по формуле
Теплоёмкость газа СР. Можно определить по графикам в зависимости от давления, температуры и удельного веса природного газа, а также используя уравнение для коэффициента сверхсжимаемости (задание 3) по формуле
Коэффициент Джоуля -Томсона Din . Характеризует изменение температуры с расширением газа, происходящее при отсутствии передачи тепла или работы, и определяется по номограммам или с использованием уравнения состояния (задание3) 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.
Изменение температуры при наличии зоны вечной мерзлоты
Для определения устьевой температуры газа в работающей скважине при наличии слоя вечной мерзлоты можно воспользоваться следующим уравнением
где lM -расстояние от устья скважины до нижней границы зоны вечной мерзлоты, м; ТМ0 - температура газа при входе в зону вечной мерзлоты, К; 
LMO - расстояние от середины интервала перфорации до нижней границы зоны многолетней мерзлоты, м; рмо
- давление у входа в зону мерзлоты на глубине LMO, МПа;
ТМ’- средняя температура мерзлого грунта, определяется измерением в остановленной скважине, К; ТСГ- среднегодовая температура поверхности почвы, К.
