В ряде случаев между забоем и устьем скважины возникают условия (состав, влажность, давление, температура и т. д.), необходимые для образования гидратов. В большинстве же случаев температура газа на забое скважины при движении газа вверх может стать ниже температуры гидратообразования. В результате скважина забивается гидратами.
Изменение температуры газа вдоль ствола и на устье скважины можно определить при помощи глубинных термометров или расчетным путем по приведенным в предыдущем разделе зависимостям.
Рисунок 7 — Изменение температуры по стволу скважины Дебит (в тыс. м3/сут); 1 — 700; 2 — 500; 3 — 300; 4 — 100; 5 — 10; 6 — геотермического коэффициент; 7 - 9 — равновесные температуры образования гидратов соответственно во второй, шестой и девятый год разработки | Рисунок 8 — Изменение давления и температуры газа, равновесной температуры образования гидратов в зависимости от дебита скважины 1 — давление на устье скважины; 2 — температура на устье; 3 — температура образования гидратов; 4 — зона безгидратной эксплуатации | Рисунок 9 — График определения места образования гидратов в скважинах Дебит (в тыс. м3/сут); 1 — 20; 2 — 30. Кривые: 3 — геотермического градиента; 4 — равновесной температуры образования гидратов |
Анализ факторов, влияющих на изменение температуры по стволу скважин, показывает, что тепловой режим в процессе ее эксплуатации меняется в зависимости от дебита: с увеличением дебита температура газового потока по стволу повышается (рисунок 7). Таким образом, при регулировании дебита можно изменять температуру образования гидратов. Это хорошо видно из рисунка 8. Давление на устье , температура газа на устье
и равновесная температура образования гидратов изменяются в зависимости от дебита скважины. Для рассматриваемых условий режим безгидратной эксплуатации обеспечивается при дебитах от 1 млн. до 7 млн. м3/сут. Оптимальный дебит, обеспечивающий максимальный запас температуры, составляет примерно 3 млн. м3/сут.
Температура образования гидратов в стволе при заданном расходе зависит также от диаметра колонны, а именно, режим безгидратной эксплуатации сдвигается в сторону больших оптимальных дебитов с увеличением диаметра.
Влияние изменения диаметра фонтанных труб и расхода газа на температуру гидратообразования необходимо учитывать при выборе режима работы скважин. Следует сказать, что существует такой дебит, при котором температура газа на устье максимальна и дальнейшее повышение дебита приводит к понижению температуры. В данном случае создаются условия, благоприятные для образования гидратов. Объясняется это тем, что при очень большом расходе газа потери давления увеличиваются настолько, что снижение температуры за счет эффекта Джоуля-Томсона начинает преобладать над повышением ее за счет высоких скоростей газа в скважине.
Место выпадения гидратов в скважинах зависит от многих факторов. Определяют его по точкам пересечения равновесных кривых образования гидратов и изменения температур по стволу скважин (рисунок 9). Образование гидратов в стволе скважины можно заметить по снижению рабочего давления на устье скважины и уменьшению дебита газа.