Определение забойного давления в работающей скважине

 

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.