- •Методические указания по выполнению контрольной работы по дисциплине «Подземная гидромеханика»
- •Зав. Кафедрой_________________в.А.Тумаев
- •Вопросы.
- •1. Распределение температуры по глубине добывающей скважины
- •2. Расчет пластового давления в добывающей скважине
- •3. Приведенное пластовое давление
- •4. Расчет дебита нефтяной скважины
- •Литература.
1. Распределение температуры по глубине добывающей скважины
Распределение температуры по глубине добывающей скважины зависит от способа эксплуатации, дебита скважины, диаметра скважины или насосно-компрессорных труб, обводненности продукции и других параметров.
В общем случае распределение температуры можно рассчитать, используя уравнение теплопроводности, записанное в следующем виде:
,
где t(h) — температура на глубине h, отсчитываемой от забоя скважины, °С; tзаб — температура на забое скважины (принимается равной пластовой температуре tпл), °С; ω — геотермический градиент, град/м; с — удельная теплоемкость жидкости, Дж/(кг·град); ρ— плотность жидкости, кг/м3; q — объемный расход жидкости, м3/с; К — коэффициент теплопередачи через стенку трубы, Вт/ (м2·град); d — внутренний диаметр подъемника скважины, м.
Наиболее трудно определяется коэффициент теплопередачи. Обобщение температурных режимов работы добывающих скважин и использование уравнения (1) позволяют записать следующие выражения для расчета температуры по глубине добывающей скважины:
при расчете от забоя скважины
,
при расчете от устья скважины
,
где tпл, tу — соответственно температура пластовая и на устье скважины, °С; h — высота, отсчитываемая от забоя, м; Н — глубина, отсчитываемая от устья, м; St — безразмерный критерий Стантона; α — угол отклонения скважины от вертикали, градус.
Зависимость критерия Стантона от массового дебита скважины можно записать в следующем виде:
,
где Qm — массовый дебит скважины, т/сут.
Для критерия представленная зависимость справедлива в пределах изменения дебита от 15 до 800 т/сут при диаметрах подъемника 0,062; 0,0503 и 0,0403 м, т.е. справедлива только для колонн насосно-компрессорных труб и не может быть использована при расчетах температуры в обсадных колоннах.
Критерий Стантона можно записать так:
.
Распределение температуры по глубине скважины можно установить и по следующему выражению
,
где Tпл - пластовая температура. К; Нкп — глубина кровли пласта, м; Н — текущая глубина, отсчитываемая от устья скважины, м; q — дебит жидкости, приведенный к стандартным условиям, м3/с; d — диаметр скважины (подъемника), м.
Геотермический градиент
где THC — температура нейтрального слоя, К; Н — глубина нейтрального слоя, м.
Глубина нейтрального слоя от поверхности земли изменяется в разных районах от 20 до 40 м и может быть принята, в среднем, равной 30 м.
При известном массовом дебите скважины Qm и известной плотности нефти в стандартных условиях ρНД дебит жидкости q рассчитывается так:
где q — дебит жидкости, м3/с; Qm — массовый дебит жидкости, т/сут; ρНД —плотность нефти в стандартных условиях, кг/м3.
Задача 1. Рассчитать распределение температуры по глубине фонтанной добывающей скважины нефтяного месторождения для следующих условий:
глубина кровли пласта h м; пластовая температура tпл °С; диаметр подъемника d м (подъемник спущен до кровли продуктивного горизонта); скважина работает с массовым дебитом Qm т/сут, плотность нефти в стандартных условиях ρНД кг/м3, скважина вертикальная.
Наименование |
Последняя цифра шифра |
|||||||||
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
h, м |
1600 |
1620 |
1640 |
1660 |
1680 |
1700 |
1720 |
1740 |
1760 |
1780 |
tпл, °С |
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
26 |
27 |
28 |
29 |
d, м |
0,04 |
0,04 |
0,04 |
0,04 |
0,04 |
0,04 |
0,04 |
0,04 |
0,04 |
0,04 |
Qm, т/сут |
40 |
42 |
44 |
46 |
48 |
50 |
52 |
54 |
56 |
58 |
ρНД, кг/м3 |
830 |
833 |
836 |
839 |
842 |
845 |
848 |
851 |
854 |
857 |
Пример.
h=1700 м; tпл=29 °С; d = 0,0403 м; Qm =51 т/сут; ρНД = 852,5 кг/м3.
Решение. Определяем распределение температуры по зависимости (2) с шагом h = 200 м. Предварительно рассчитаем по формуле (4) критерий Стантона:
Для h=200 м.
°С
Аналогичным образом рассчитывается для следующих значений h.
Таблица 1. Результаты расчетов.
h, м. |
200 |
400 |
600 |
800 |
1000 |
1200 |
1400 |
1600 |
1700 |
tпл, °С |
5,9 |
7,28 |
10 |
12,7 |
15,4 |
18,12 |
20,85 |
23,6 |
26,3 |
Строится график зависимости t(H).
Рис. 1 . Распределение температуры.