Алгоритм расчета кривой распределения давления в добывающей скважине
1.Подготавливают исходные данные: ( ) – дебит жидкости при стандартных условиях (дебит дегазированной нефти), м3/сут; – объемная обводненность жидкости при стандартных условиях; – давление на устье скважины
(при этом расчет ведется «сверху вниз» или – забойное давление (при этом расчет ведется «снизу вверх», МПа; – пластовая температура¸ К; глубина скважины, м; – глубина спуска колонны НКТ или насоса, м; глубина точки ввода газа при газлифтной эксплуатации, м; угол отклонения скважины от вертикали, градус; удельный расход газа при газлифтной эксплуатации, приведенный к нормальным условиям, м3/ м3; – внутренний диаметр НКТ,м; – внутренний диаметр эксплуатационной колонны, м; – плотность дегазированной нефти при стандартных условиях, кг/м; – динамическая вязкость дегазированной нефти, МПа с; – давление насыщения при пластовой температуре, МПа; –газосодержание пластовой нефти (газовый фактор), м3/ м3; – плотность газа, выделяющегося из нефти при однократном разгазировании при нормальных условиях, кг/ м3; , – молярные доли азота и метана в газе однократного разгазирования; – плотность воды при стандартных условиях, кг/ м3; - концентрация солей, растворенных в воде, г/л.
При расчете распределения давления газосодержания пластовой нефти (газовый фактор) необходимо привести к нормальным условиям, используя следующую формулу:
= , (49)
где – газовый фактор при нормальных условиях, м3/ м3; – газовый фактор при стандартных условиях, м3/ м3
2. Рассчитывают ряд последовательных значений давления, соответствующих определенным глубинам. Для этого общий диапазон изменения давления ( – ) разбивают на интервалы с шагом
=0,1 , (50)
Здесь – конечное давление, МПа; начальное давление, МПа.
Число интервалов
N= – /(0,1 ). (51)
Соответственно рассчитанные давления
= , (52)
а ряд их последовательных значений
n=N+1. (53)
По формуле (52) знак плюс следует брать при расчете «сверху – вниз», знак минус при расчете «снизу вверх».
3.При известной пластовой температуре по формуле (9) вычисляют температуру на высоте ( – . Затем от этой высоты расчет ведут до устья по следующей формуле:
t(h)= . (54)
При этом высота принимается за начало отсчета, т е h=0.
Если известна устьевая температура, то расчет ведут по формуле (3) до глубины H= , принимая d= . При глубинах, больших
t(H) = . (55)
При этом глубина принимается за начало отсчета, т. е. H=0. Таким образом рассчитывают или .
4. Вычисляют температуру потока в скважине при соответствующих значениях давлениях :
= + /( ), (56)
где пластовое или забойное давление, МПа.
5. Используя исходные данные по свойствам флюидов, рассчитывают физические свойства нефти, газа, воды или водонефтяной смеси при соответствующих термодинамических условиях ( ). Для этого пользуются зависимостями, приведенными в первом разделе. В частности, рассчитывают ; плотности газа (38) , воды (98), нефти (45) и водонефтяной смеси (жидкости) ( ) (122); объемные расходные водосодержания (107); объемные коэффициенты нефти (41); вязкости нефти (52) или жидкости (125),(130), а также объемы выделившегося из нефти газа (62).
6.Рассчитывают объемные расходные параметры газожидкостного потока и при соответствующих термобарических условиях:
= (1 ) + , (57)
= ), (58)
где >0 при газлифтной эксплуатации и =0 при фонтанной и насосной эксплуатации.
7. Определяют объемные расходные газосодержания (38); приведенные скорости смеси (40) ; числа Фруда смеси (39); корреляционные коэффициенты и (41), (42) и (45); истинные газосодержания (37); плотности газожидкостной смеси (36); числа Рейнольдса по жидкости (47) коэффициенты гидравлического сопротивления (48).
8. Вычисляют градиент давления по (35) для сечения, соответствующего началу отсчета. При расчете «сверху вниз» таким сечением является устье скважины (H=0, T= , p= ).Затем рассчитывают градиенты давления в соответствующих сечениях потока с параметрами и .
9. Рассчитывают величины, обратные градиенту давления .
10. Вычисляют длину участков подъемника , по которым движется газожидкостная смесь в диапазоне изменения давления от до . Численное интегрирование величин ведут по формуле трапеций
= = ,
т.е. расчетная длина подъемника, соответствующая давлению , равна сумме приращений пропорциональных интервалам в рассматриваемом диапазоне давлений от до . Расчетная длина = при = определяет длину подъемника, по которой движется газожидкостная смесь (участок двухфазного потока), т.е. =
11.По результатам расчета строят кривую распределения давления в подъемнике p=f(H) на участке двухфазного потока.
12. Если глубина спуска подъемника больше , то на участке ( ) движется однофазный поток (жидкость). Гидравлический расчет движения однофазного потока осуществляется по уравнению:
dp/dH= gcos + /(2 ), (60)
где скорость движения жидкости,м/с.
Коэффициент гидравлического сопротивления рассчитывают по формуле (48), а по (47) , подставляя вместо скорость движения .
Задача 9. Рассчитать кривую распределения давления и сопоставить вычисленное забойное давление с замеренным для газлифтной скважины, работающей со следующими параметрами:
Глубина скважины = 2550 м; диаметр эксплуатационной колонны = 0,146 м; пластовое давление = 13 МПа; дебит жидкости = 12 м3/сут; обводненность продукции B = 0.92; газовый фактор – 111.8 м3/м3; удельный расход газа(измеренный) =245 м3/м3; пластовая температура = 350 K; температура на устье = 282.2 K; диаметр подъемника =0,063 м; давление на устье =0.8 МПа.
Скважина эксплуатируется на месторождении Песчаный-море(Азербайджан). Основные физико-химические характеристики флюидов следующие:
Давление насыщения = 20,65 МПа; плотность дегазированной нефти =820,8 кг/м3; плотность пластовой нефти =726,1 кг/м3; объемный коэффициент нефти =1,329; вязкость дегазированной нефти при 20 0С = 11,55 мПа с; вязкость пластовой нефти =2,86 мПа*с; плотность газа при нормальных условиях = 1,314 кг/м3; плотность воды в стандартных условиях =1042 кг/м3; вязкость воды в стандартных условиях = 1мПа с; объемное содержание метана в газе = 0,518.
Решение.Расчеты выполнены на ЭВМ по вышеприведенному алгоритму, а результаты представлены ниже.
p, МПа | 0,8 | 2,03 | 3,26 | 4,49 | 5,72 | ||||||
H, м | |||||||||||
p, МПа | 6,95 | 8,18 | 9,41 | 10,64 | 11,87 | 12,8 | |||||
H, м | |||||||||||
Сопоставление расчетного = 12,8 МПа с замеренным = 12.3 МПа говорит о хорошей сходимости (ошибка составляет 4%), что допустимо при таких расчетах.