3.3.3 Определение забойного давления в горизонтальных скважинах с малым радиусом кривизны и частично оборудованных фонтанными трубами при отсутствии в их продукции жидкости

Как было отмечено, при малом радиусе кривизны ствола существует возможность упростить формулу (3.11), сохраняя при этом высокую точность определения забойного давления. Такое упрощение возможно путем исключения из формулы (3.11) слагаемых, связанных с радиусом кривизны, в частности, параметров S_иск и_иск. Тогда для горизонтальной скважины с малым радиусом кривизны формула (3.11) примет вид

, (3.27)

где ;

R_иск.м – радиус кривизны искривленного участка, используемого для перехода ствола от вертикального направления к горизонтальному с малым радиусом.

Величина S_бфi связана с профилем горизонтального участка, который может быть восходящий, горизонтальный и нисходящий и определяется по формуле (3.12). Если профиль горизонтального участка восходящий, то знак параметраS_бфв будет отрицательный, а если нисходящий, то положительный. Параметры_в и_гфдолжны быть определены по формулам

, (3.28)

, (3.29)

, (3.30)

Т_срг– средняя температура газа в пределах горизонтального участка фонтанных труб и должна определяться по формуле

, (3.31)

где Т_к.иск,Т_бф – соответственно температура газа у конца искривленного учас-тка и башмака фонтанных труб;

L_гф – длина фонтанных труб в горизо- нтальном участке;

_гф – коэффициент гидравлического сопротивления фонтанных труб в горизонтальном участке ствола;

Z_ср.гф– коэффициент сверхсжимаемости газа при условиях Р_ср.гфи Т_ср.гф.[8].

3.4 Методика определения устьевого давления в горизонтальных скважинах при различных длинах и диаметрах обсадных колонн, фонтанных труб, дебитах скважины и радиусах кривизны

3.4.1 Определение устьевого давления при отсутствии на горизонта-льном участке фонтанных труб и жидкости в продукции

Для расчета устьевого давления в горизонтальных скважинах не оборудованных фонтанными трубами на горизонтальном участке (рисунок 3.3), необходимо определить: забойное давление по известным пластовому давлению Р_пл.и депрессии на пласт ∆Р по следующей формуле

(3.32)

Далее по формулам для определения устьевого давления при отсутствии на горизонтальном участке фонтанных труб и жидкости в добываемом газе

(3.33)

где

, (3.34)

, (3.35)

, (3.36)

, (3.37)

где – относительная плотность газа по воздуху;

H_вер– глубина вертикального участка;

Н_иск– вертикальная составляющая искривленного участка, равнаяR_иск;_.

L_гор– длина горизонтального участка.

Рисунок 3.3 - Схема горизонтальной скважины не оборудованной на горизонтальной участке фонтанными трубами.

Т_ср.вер., Т_ср.иск.,Z_ср.вер.,Z_ср.иск., Р_ср.вер., Р_{ср.иск..}необходимо определять по следующим формулам

;;(3.38)

;;

(3.39)

λ_вер, λ_иск., λ_гор.– коэффициенты гидравлического сопротивления труб.

Как правило d_фт.вер.,d_фт.иск.,d_фт.гор. При отсутствии фонтанных труб на горизонтальном участке λ_гор ≠ λ_вери λ_гор≠ λ_иск.

, (3.40)

где

Результаты расчетов зависимости устьевого давления от радиуса кривизны и диаметра НКТ, при отсутствии жидкости в продукции скважины представлены в таблице 3.5 и рисунках 3.4 - 3.6.

Таблица 3.5 – Результаты расчетов зависимости устьевого давления от радиуса кривизны и диаметра НКТ скважин №№ 14060,15072, 15073

14060				15072					15073
Pпл	6,570			Pпл		10,0			Pпл		15,98
∆Р	0,686			∆Р		2,65			∆Р		4,7
Pу	Rкр	dнкт	Pу		Rкр		dнкт	Pу		Rкр		dнкт
МПа	м	мм	МПа		м		мм	МПа		м		мм
4,186	100	0,062	5,637		100		0,062	8,892		100		0,062
4,780		0,076	5,982				0,076	9,215				0,076
4,934		0,088	6,076				0,088	9,304				0,088
4,076	300	0,062	5,508		300		0,062	8,692		300		0,062
4,680		0,076	5,859				0,076	9,020				0,076
4,835		0,088	5,954				0,088	9,110				0,088
3,966	500	0,062	5,381		500		0,062	8,495		500		0,062
4,581		0,076	5,737				0,076	8,828				0,076
4,738		0,088	5,833				0,088	8,920				0,088

Рисунок 3.4 – Зависимость устьевого давления от радиуса кривизны скважины № 14060

Рисунок 3.5 – Зависимость устьевого давления от радиуса кривизны скважины № 15072

Рисунок 3.6 – Зависимость устьевого давления от радиуса кривизны скважины № 15073

3.4.2 Определение устьевого давления при наличии на горизонтальном участке фонтанных труб и отсутствии жидкости в продукции скважины

При расчёте устьевого давления горизонтальной скважины большую роль играет её конструкция. В основном это касается глубины спуска НКТ.

Принципиальная схема горизонтальной скважины с частично оборудованным фонтанными трубами горизонтальным стволом представлена на рисунке 3.7.

Рисунок 3.7 – Схема горизонтальной скважины частично оборудованной фонтанными трубами на горизонтальном участке.

Устьевое давление горизонтальной скважины частично оборудованной фонтанными трубами на горизонтальном участке определяется по формуле

(3.41)

параметры S_в,S_ископределяются из равенств:

, (3.42)

, (3.43)

ρ̅ – относительная плотность газа;

Н_в – глубина вертикального участка ствола;

Н_иск- вертикальная составляющая искривленного участка;

Z_ср.в, Т_ср.в,Z_ср.иск., Т_ср.иск. – средневзвешенные коэффициенты сверхсжимаемости и температуры газа на вертикальном и искривленном участке. Значения этих параметров определяются из зависимостей

, (3.44)

, (3.45)

(3.46)

где Т_у– температура газа на устье скважины;

Т_к.в.Т_к.иск.– температура газа у конечных сечений вертикального и искри-вленного участков;

Р_кв, Р_{к иск}и Р_кр– соответственно давление на концах вертикального, искривленного участков и критическое давление газа.

Параметры _в,_иск, _г,_г.нкт определяются по формулам

, (3.47)

, (3.48)

, (3.49)

, (3.50)

где d_в,d_иск,d_г.нкт,D_экс – внутренние диаметры фонтанных труб и эксплуата-ционной колонны;

λ_в, λ_иск, λ_г, λ_г.нкт– коэффициенты гидравлического сопротивления НКТ и эксплуатационной колонны.

Значение параметра

(3.51)

где L_иск– длина дуги с радиусомR_иск,

Рассмотрим случай, когда НКТ спущены до конца искривлённого участка.

Расчёт устьевого давления для скважины такой конструкции аналогичен приведенному выше. Исключение составит лишь слагаемое, характеризующее потери давления на горизонтальном участке.

(3.52)

Параметр θ_грассчитывается по формуле (3.39). Параметры_в,_иск,S_в,S_ископределяются по формулам (3.37), (3.38), (3.33) и (3.34) соответственно.

Результаты расчета зависимости устьевого давления от длины и диаметра фонтанных труб, при отсутствии жидкости в продукции скважины представлены в таблице 3.6 и рисунке 3.8.

Таблица 3.6 – Результаты расчета зависимости устьевого давления от длины и диаметра фонтанных труб скважины №14060

dнкт	0,062	0,062	0,062	0,076	0,076	0,076	0,088	0,088	0,088
Lнкт	100	250	350	100	250	350	100	250	350
Pу	4,1002	4,0200	3,9655	4,7517	4,7288	4,7134	4,9181	4,9080	4,9012
Pз	5,884

Рисунок 3.8 – Зависимость устьевого давления от длины и диаметра фонтанных труб скважины №14060