Определение забойного давления в газоводяных и газоконденсатных скважинах

Структуры течения газожидкостных смесей и их характеристика. Газожидкостные течения по своей структуре разделяются на: пузырьковые, пробковые (снарядные) , вспенённые и кольцевые (плёночные).

Пузырьковая структура характеризуется течением пузырьков газа, имеющих средний диаметр, значительно меньший диаметра ствола скважины в потоке жидкости. Эта структура наблюдается при малых объёмах газосодержания.

По мере увеличения содержания газа, когда газовые пузыри занимают почти всё сечение ствола, образуется пробковая структура с сильно деформируемыми газовыми пузырями и жидкостными перемычками.

При вспененной структуре возрастают пульсации давления, жидкость по стенке ствола при восходящем потоке может частично двигаться вниз (против течения газа), в результате чего возникает явление ”опрокидования” потока жидкости. Движение жидкости вниз способствует появлению больших жидкостных скоплений, насыщенных газовыми пузырями, которые с большой скоростью увлекаются потоком газа.

Дальнейшее повышение скорости и газосодержания приводит к кольцевой структуре течения, которая характеризуется движением жидкости в виде волнистой плёнки по стенке ствола.

По мере повышения скорости газа происходит срыв капель жидкости с поверхности плёнки и вовлечение капель в ядро потока. Этот вид течения является разновидностью кольцевого и называется дисперсно-кольцевым.

Определение давления в газожидкостных скважинах по неподвижному столбу газа. Для определения забойного давления в газожидкостных скважинах по неподвижному столбу газа, т.е. по барометрической формуле, достаточно учесть истинную плотность и температуру газа на забое и на устье скважины.

Определение давления в работающей скважине и отличие от гомогенного течения. Расчёт забойного давления в работающей скважине, если в её продукции содержится жидкость, связан со структурой течения. Необходимые расчётные соотношения получаются из законов сохранения двухфазного потока при пренебрежении: изменением количества движения в уравнении сохранения количества движения, кинетической и потенциальной энергиями, работой силы трения в уравнении сохранения энергии.

(2.10)

где

Определение забойного давления в газоводяных и газоконденсатных скважинах [5] src=~images\2-2-3-4-opredelenie-zabojnogo-davlenija-v_3.png width=489 height=105 /

rГ, rЖ, rВ -соответственно плотности газа, жидкости и воздуха при стандартных условиях, кг/м3; rГР -плотность газа при рабочих условиях, кг/м3; QГР –дебит газа при рабочих условиях, тыс. м3/сут; GГ, GЖ – массовые расходы газа и жидкости, т/сут; QСМ QГ, QЖ – объёмные расходы газожидкостной смеси, газа и жидкости при атмосферном давлении и стандартной температуре, тыс. м3/сут; j – определяется экспериментально, как отношение истинного объёма газа в скважине к объёму ствола , VГ – истинный объём газа в скважине, м3; D -диаметр ствола, м; L -длина ствола, м.

Определение забойного давления при значительном перепаде температуры. Если при работе скважины, в продукции которой содержится жидкость, наблюдается значительный перепад температуры по стволу, то забойное давление определяется по формуле

(2.11)

где a=(ТЗ – ТУ )/L; S1 =0.03415`r r/( a zCP).

Практическое использование газосодержания. На практике определение истинного объёмного газосодержания j затруднительно, поэтому при выводе формулы было сделано допущение о равенстве j и расходного газосодержания b . Так как всегда j меньше b, то при использовании данного допущения формула даёт заниженные значения забойного давления. Причём, чем больше разница между количествами жидкости в скважине и выносимой потоком газа на поверхность, тем больше погрешность.

Методика расчета. Коэффициент гидравлического трения l необходимо определять по результатам исследования скважин на различных режимах.

Все величины (zср, rгр,Qгр и др ), зависящие от рср , рассчитываются методом последовательных приближений с проверкой сходимости zср.

Потери давления в скважинном оборудовании. При определении забойного давления в работающих скважинах (высокодебитных с небольшой депрессией на пласт), оборудованных пакером, клапаном отсекателем и др., необходимо учесть потери, вызванные этим оборудованием. Данные потери определяются, как потери давления при прохождении газа через отрезок трубы или диафрагму.