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.