Изменение температуры без зоны многолетней мерзлоты
В случае отсутствия зоны многолетней мерзлоты распределение температуры по стволу работающей скважины определяется по формуле
, (2.12)
где — глубина скважины, м;
— коэффициент Джоуля-Томсона, К/МПа;
— температура газа на глубине
, К;
— пластовая температура на глубине
середины перфорации, К;
и
— давления на забое и на устье, Мпа;
— средний геотермический коэффициент на участке от
до
, град/м;
— термический эквивалент работы (
);
— теплоемкость газа, ккал/кг*К;
— падение температуры газа в призабойной зоне вследствие дроссель-эффекта, К
;
— весовой расход газа, кгс/ч;
— время работы скважины с начала её эксплуатации, ч;
— толщина пласта, м;
— объёмная теплоёмкость газоносной породы, ккал/м3;
,
— радиусы контура питания и скважины, м;
,
— теплопроводность горных пород в интервале от
до
, ккал/м*ч*К);
— безразмерная функция времени
.
Параметры, определяющие изменение температуры и их характеристика. Для расчета распределения температуры необходимо знать геотермический градиент , пластовую температуру
, теплоёмкость горных пород
, теплопроводность горных пород
, теплоёмкость газа
, коэффициент Джоуля-Томсона
.
Геотермический коэффициент. Этот параметр для различных месторождений изменяется в широких пределах (0.015 - 0.09 град/м), что вызывает необходимость определения его значения для данного месторождения путём непосредственного замера температур пласта и нейтрального слоя по формуле:
, где пластовое значение температуры
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 от
для сухого грунта. Поправка на влажность пород учитывается путём умножения теплопроводности
на поправочный коэффициент. При наличии в разрезе нескольких пропластков необходимо определить средневзвешенную по мощности теплопроводность по формуле
, где
— толщина
-го горизонта.
Теплоёмкость газа . Можно определить по графикам в зависимости от давления, температуры и удельного веса природного газа, а также используя уравнение для коэффициента сверхсжимаемости по формуле
.
Коэффициент Джоуля-Томсона . Характеризует изменение температуры с расширением газа, происходящее при отсутствии передачи тепла или работы, и определяется по номограммам или с использованием уравнения состояния по формуле
.
Кроме указанных данных для расчета распределения температуры по стволу скважины необходимо знать время работы скважины от начала её эксплуатации, пластовое и забойное давления на момент расчета, давление на головке скважины и весовой расход газа
.