гс давление(методика). Российское акционерное общество газпром

• Название: Российское акционерное общество газпром
• Дата: 04.04.2019
• Размер: 0.83 Mb.
• Имя файла: гс давление(методика).doc
• Тип: Документы; #72689
• страница: 3 из 5

4. Определение забойного давления при конструкции горизонтального ствола скважины с большим радиусом кривизны и частично оборудованной фонтанными трубами

При такой конструкции скважины забойное давление определяется у башмака фонтанных труб, у торца горизонтального ствола и в затрубном пространстве у сечения, соответствующего входу ствола в продуктивный пласт.

4.1. Забойное давление у башмака фонтанных труб определяется по формуле

, (20)

где S и _n. - параметры, определяемые по формулам (13) и (14):

, (21)

где _ф. - коэффициент гидравлического сопротивления фонтанных труб.

, (22)

где Т_з.п., Т_з.б. - температуры газа у перехода от искривленного участка к горизонтальному, и у башмака фонтанных труб; Z_ср.ф. - средний коэффициент сверхсжимаемости, определяемый для условий Т_ср.ф. и Р_ср.ф., где Р_ср.ф. - среднее давление на участке L₁, определяемое по формуле Р_ср.ф. = (Р_з.п. + Р_з.б.)/2; Р_з.п., Р_з.б. забойные давления у перехода от искривленного участка к горизонтальному и у башмака фонтанных труб; L₁ - длина горизонтальной части ствола, оборудованной фонтанными трубами; d_ф. - внутренний диаметр фонтанных труб.

4.2. Определение забойного давления в затрубном пространстве горизонтальной скважины

При спуске фонтанных труб до некоторой длины горизонтальной части ствола L₁ приток газа к забою скважины поступает из двух участков: из участка длиной L₁ в затрубное пространство (D - d_н) и из участка L - L₁ в ствол с обсадной колонной.

При определении забойного давления у башмака фонтанных труб по формуле (19) практически отсутствовала возможность допущения грубых ошибок в определении величин забойного давления, так как, начиная от башмака фонтанных труб до устья скважины, дебит скважины оставался постоянным. В рассматриваемом же варианте дебит газа делится на две части:

, (23)

где - дебит газа из участка L₁, который суммируется из притока, начиная от входа ствола в продуктивный пласт до сечения, где кончаются фонтанные трубы.

Следовательно, дебит становится переменной величиной от входа ствола в пласт до башмака фонтанных труб. Поэтому забойное давление в затрубном пространстве должно быть рассчитано для переменного дебита. Характер изменения дебита по длине L₁ определяется характером распределения давления в затрубном пространстве. Истинный характер распределения дебита на участке L₁ может быть установлен только путем совместного решения уравнений притока газа к скважине и движения газа по затрубному пространству.

Проектировщик должен учесть то, что длина у фонтанных труб в горизонтальной части ствола существенно влияет на суммарный дебит скважины Q_сум. вследствие периферийных дебитов на участках L₁ и (L - L₁).

С приемлемой точностью для определения распределения забойного давления и дебита на участках L₁ и (L - L₁) следует в проекте разработки по предполагаемым конструкциям численно решить следующие дифференциальные уравнения (с помощью современных персональных компьютеров, даже имеющих не очень высокую разрешительную способность такие уравнения решаются без затруднений).

При отсутствии в горизонтальном стволе фонтанных труб

, (24)

, (25)

где уравнение (24) описывает движение газа по стволу, а (25) - нелинейный приток газа из однородного пласта к стволу; Р - произвольное давление на стенке горизонтального ствола в интервале О  l  L;  - плотность газа в условиях Р и Т и определяется из уравнения состояния газа:

, (26)

где Т - температура газа в горизонтальной части ствола; Z - коэффициент сверхсжимаемости газа при Р и Т;  - коэффициент гидравлического сопротивления обсадных труб (в рассматриваемом варианте фонтанные трубы отсутствуют).

Учитывая, что речь идет о переменном по длине ствола скважины дебите, а  является функцией скорости потока, желательно в формулу (24) заложить переменный от числа Рейнольдса коэффициент гидравлического сопротивления (для заданной величины шероховатости).

Площадь поперечного сечения горизонтального ствола (F) равна

, (27)

где D - внутренний диаметр обсадных труб; h₁ = h/2 - R_c; h - толщина газоносного пласта. Если ввести обозначение:

, (28)

то вместо (24) можно получить

, (29)

где dQ/dl - приращение дебита на элементе dl горизонтального ствола, показанного на рис. 4.Обозначив через

, (30)

, (31)

получим формулу для определения dQ/dl в виде:

, (32)

После нахождения распределения дебита по длине горизонтального ствола определение Р₃(L) не представляет особой трудности как численно из уравнения (29), так и приближенно путем разделения всей длины ствола L на элемент L = L/n, где п - число участков. Чем больше число участков, тем точнее будут значения забойного давления на рассматриваемом элементе.



Рис. 4. Схема горизонтального ствола для расчета дебита и потерь давления

Еще раз отметим, что для правильного прогнозирования изменения устьевого давления в процессе разработки (этим давлением связаны условия сепарации и сроки ввода ДКС) правильное определение забойного давления приобретает особое значение.

При спущенных фонтанных трубах в горизонтальный ствол

Необходимо решить следующие уравнения:

На участке, где отсутствуют фонтанные трубы (L - L₁)

, (33)

(34)

где Р₁ - давление на участке L - L₁ и

, (35)

Z₁ - коэффициент сверхсжимаемости газа на участке L - L₁.

Граничные условия для решения этой системы следующие:

при l = L; = 0 и l = L₁ Р₁ = Р_б, (36)

где Р_б - давление у башмака фонтанных труб.

Одним из сравнительно простых методов решения этой системы является метод Рунге-Кутта.

На участке перекрытой фонтанными трубами уравнения притока газа и его движения по кольцевому (затрубному) пространству имеют вид

, (37)

, (38)

где , (39)

d_н. - наружный диаметр фонтанных труб; D - внутренний диаметр обсадной колонны; ₂ - коэффициент гидравлического сопротивления кольцевого пространства, определяемый по формуле:

, (40)

где ₀ - коэффициент сопротивления труб с эквивалентным диаметром D_эф. При движении газа по затрубному пространству D_эф. определяют по формуле

, (41)

где D_м. - наружный диаметр муфты; l - длина одной трубы; 0,05 - потери давления при сужении потока газа в местах расположения муфт, между муфтами и обсадной колонной.

Следует подчеркнуть, что при сравнительно низких дебитах и больших сечениях для движения газа потери давления как при отсутствии, так и при наличии фонтанных труб в горизонтальном стволе невелики и поэтому расчеты определения забойного давления упрощаются.