 |
Расчет распределения давления и газонасыщенности в стволе скважины
|
|
|
|
Таблица 1–Исходные данные
| Параметр | Обозначение | Значение |
| Глубина скважины, м | Lс | |
| Внутренний диаметр эксплуатационной колонны, мм | Dэк | |
| Пластовое давление, МПа | Рпл | 12,9 |
| Забойное давление, МПа | Рзаб | 11,3 |
| Коэффициент продуктивности, м3/(сут∙Мпа) | k | 44,1 |
| Планируемый дебит жидкости, м3/с | Qжд | 0,000810 |
| Объёмная обводнённость продукции, доли ед. | βв | 0,98 |
| Плотность дегазированной нефти, кг/м3 | ρнд | |
| Плотность пластовой воды, кг/м3 | ρв | |
| Плотность газа (при ст. усл.), кг/м3 | ρг ст | 1,05 |
| Вязкость воды, Па∙с | μв | 0,00095 |
| Вязкость дегазированной нефти, Па∙с | μнд | 0,03500 |
| Вязкость нефти в пластовых условиях, Па∙с | μпл | 0,00230 |
| Газовый фактор, м3/м3 | Г0 | |
| Давление насыщения нефти, МПа | Рнас | 9,22 |
| Устьевое давление, МПа | Ру | 1,0 |
| Пластовая температура, ОС | tПЛ | 35,0 |
| Относительная плотность газа, кг/м3 | ρго | 1,050 |
| Динамическая вязкость жидкости, Па∙с | μжд | 0,00110 |
| Плотность жидкости, кг/м3 | ρж | 1182,3 |
| Диаметр НКТ, м | dНКТ | 0,0503 |
Расчёт распределения давления в стволе скважины производим по методу Поэтмана-Карпентера «снизу вверх».
Определяем величину шага изменения давления
, МПа, (1)
где Pзаб - забойное давление, МПа.
Находим давления в стволе скважины
, МПа. (2)
Рассчитываем температурный градиент потока
, К/м, (3)
где Тпл - температура в пласте, К;
Lс - глубина скважины, м;
Qжд - дебит дегазированной жидкости, м3/с;
Dт - внутренний диаметр трубы, м.
Определяем температуру на устье скважины
, К. (4)
Вычисляем температуру потока, соответствующую заданным давлениям
, К, (5)
где Ру - устьевое давление, МПа.
Рассчитываем приведённые давление и температуру
, (6)
, (7)
где rго - относительная плотность газа по воздуху.
|
|
|
Определяем коэффициент сверхсжимаемости газа
. (8)
Находим коэффициенты, зависящие от давления и температуры
, (9)
, (10)
, (11)
где Рнас - давление насыщения нефти газом, МПа;
rнд - плотность дегазированной нефти, кг/м3.
Определяем удельный объём выделившегося газа
, м3/м3, (12)
где Г0 - газовый фактор при нормальных условиях, м3/м3.
Рассчитываем удельный объём растворённого газа
, м3/м3. (13)
Находим коэффициенты
, (14)
. (15)
Рассчитываем относительную плотность выделившегося газа
. (16)
Находим относительную плотность растворённого газа
. (17)
Вычисляем удельное приращение объёма нефти
. (18)
Рассчитываем температурный коэффициент объёмного расширения дегазированной нефти
. (19)
Определяем объёмный коэффициент
. (20)
Находим удельный объём газожидкостной смеси
, м3/м3, (21)
где Р0=0,1 МПа - атмосферное давление;
Т0=273 К - температура при нормальном условии;
bв - объёмная обводнённость продукции, доли ед.
Вычисляем удельную массу смеси
, кг/м3, (22)
где rв - плотность пластовой воды, кг/м3.
Рассчитываем идеальную плотность газожидкостной смеси
, кг/м3. (23)
Определяем корреляционный коэффициент необратимых потерь давления
. (24)
Находим полный градиент давления в точках с заданными давлениями
, МПа/м, (25)
где g=9,81 м/с2 - ускорение свободного падения.
Вычисляем 
и рассчитываем длину участков колонны
,м. (26)
Результаты расчетов распределения давления и содержания свободного газа по стволу скважины приведены в таблице 2. По результатам расчетов строим соответствующие графики зависимости глубины скважины и газосодержания от давления (рисунок 1).
| βГ |
| Н |
Рисунок 1 – Распределение давления и содержание свободного газа в стволе скважины
Таблица 2 – Расчёт распределения давления и содержание свободного газа в стволе скважины
| DP, МПа | a | P, МПа | T, К | Рпр | Тпр | zу | R(P) | m(T) | Д(T) | Vгв, м3/м3 | Vгр, м3/м3 | Vгв', м3/м3 | bГ,% | a | rгв | rгр | l(T) | bн | Vсм, м3/м3 | rсм, кг/м3 | dP/dH, МПа/м | dH/dP, м/МПа | H, м |
| 0,94 | 0,001 | 11,3 | 2,53 | 1,11 | -0,25 | 0,04 | 1,021 | -1,020 | -4,933 | 58,033 | 0,013 | 1,2 | 1,08 | 0,732 | 1,101 | 0,0028 | 1,14 | 50,16 | 1179,7 | 0,0116 | 86,32 | 1892,00 | |
| wп, К/м | Mсм, кг/м3 | 10,4 | 2,32 | 1,10 | -0,19 | 0,03 | 1,017 | -1,012 | -2,773 | 55,650 | 0,006 | 0,6 | 1,06 | 0,717 | 1,098 | 0,0028 | 1,14 | 50,14 | 1180,1 | 0,0116 | 86,29 | 1805,69 | |
| 0,0176 | 59169,6 | 9,42 | 2,11 | 1,09 | -0,11 | 0,00 | 1,013 | -1,004 | -0,494 | 53,146 | 0,001 | 0,1 | 1,05 | 0,702 | 1,097 | 0,0028 | 1,13 | 50,13 | 1180,4 | 0,0116 | 86,27 | 1719,41 | |
| Tу, К | f | 8,48 | 1,90 | 1,08 | 0,00 | -0,02 | 1,008 | -0,996 | 1,931 | 50,497 | 0,000 | 0,0 | 1,03 | 0,688 | 1,098 | 0,0028 | 1,12 | 50,12 | 1180,6 | 0,0116 | 86,26 | 1633,15 | |
| 0,189 | 7,53 | 1,69 | 1,07 | 0,11 | -0,04 | 1,004 | -0,989 | 4,533 | 47,672 | 0,007 | 0,7 | 1,02 | 0,674 | 1,103 | 0,0028 | 1,11 | 50,12 | 1180,6 | 0,0116 | 86,26 | 1546,89 | ||
| u | dH/dPу, м/МПа | 6,59 | 1,48 | 1,05 | 0,24 | -0,07 | 1,000 | -0,981 | 7,357 | 44,624 | 0,029 | 2,8 | 1,00 | 0,661 | 1,112 | 0,0028 | 1,10 | 50,13 | 1180,3 | 0,0116 | 86,28 | 1460,62 | |
| -144,1 | 5,65 | 1,27 | 1,04 | 0,37 | -0,11 | 0,995 | -0,973 | 10,463 | 41,294 | 0,073 | 6,8 | 0,98 | 0,649 | 1,128 | 0,0028 | 1,09 | 50,17 | 1179,4 | 0,0116 | 86,34 | 1374,31 | ||
| 4,71 | 1,05 | 1,03 | 0,50 | -0,15 | 0,991 | -0,965 | 13,945 | 37,588 | 0,157 | 13,5 | 0,97 | 0,638 | 1,154 | 0,0029 | 1,08 | 50,24 | 1177,7 | 0,0116 | 86,47 | 1287,90 | |||
| 3,77 | 0,84 | 1,02 | 0,63 | -0,20 | 0,987 | -0,957 | 17,947 | 33,362 | 0,312 | 23,8 | 0,95 | 0,629 | 1,195 | 0,0029 | 1,07 | 50,39 | 1174,3 | 0,0115 | 86,71 | 1201,31 | |||
| 2,83 | 0,63 | 1,01 | 0,75 | -0,26 | 0,982 | -0,949 | 22,721 | 28,364 | 0,619 | 38,2 | 0,93 | 0,624 | 1,264 | 0,0030 | 1,06 | 50,68 | 1167,5 | 0,0115 | 87,22 | 1114,33 | |||
| 1,88 | 0,42 | 1,00 | 0,85 | -0,35 | 0,978 | -0,941 | 28,765 | 22,096 | 1,324 | 57,0 | 0,92 | 0,627 | 1,398 | 0,0031 | 1,04 | 51,37 | 1151,9 | 0,0113 | 88,40 | 1026,48 | |||
| 0,94 | 0,21 | 0,99 | 0,94 | -0,50 | 0,974 | -0,933 | 37,354 | 13,284 | 3,741 | 78,9 | 0,90 | 0,658 | 1,750 | 0,0035 | 1,02 | 53,76 | 1100,5 | 0,0108 | 92,51 | 935,90 |
|
|
|
Задание провести расчёт распределения давления в стволе скважины по формулам 3-26 для первого шага изменения давления, определенного по формулам 1-2.
Вариант 1 Исходные данные
| Параметр | Единица измерения | Обозначение | Значение |
| Глубина скважины | м | Lс | |
| Внутренний диаметр эксплуатационной колонны | мм | Dэк | |
| Пластовое давление | МПа | Рпл | 17.04 |
| Забойное давление | МПа | Рзаб | 16.1 |
| Коэффициент продуктивности | м3/(сут∙Мпа) | k | 44.1 |
| Планируемый дебит жидкости | м3/с | Qжд | 0.000910 |
| Объёмная обводнённость продукции | доли ед. | bв | 0.7 |
| Плотность дегазированной нефти | кг/м3 | rнд | |
| Плотность пластовой воды | кг/м3 | rв | |
| Плотность газа (при стандартных условиях) | кг/м3 | rг ст | 1.02 |
| Вязкость воды | Па∙с | nв | 0.00095 |
| Вязкость дегазированной нефти | Па∙с | nнд | 0.03500 |
| Вязкость нефти в пластовых условиях | Па∙с | nпл | 0.00230 |
| Газовый фактор | м3/м3 | Г0 | |
| Давление насыщения нефти | МПа | Рнас | |
| Устьевое давление | МПа | Ру | 1.0 |
| Пластовая температура | ОС | tПЛ | 85.0 |
| Относительная плотность газа | кг/м3 | rго | 0.847 |
| Динамическая вязкость жидкости | Па∙с | μжд | 0.00866 |
| Плотность жидкости | rж | 1070.0 | |
| Диаметр НКТ | м | dНКТ | 0.0503 |
| Динамический уровень | м | Ндин |
|
|
|
Вариант 2 Исходные данные
| Параметр | Единица измерения | Обозначение | Значение |
| Глубина скважины | м | Lс | |
| Внутренний диаметр эксплуатационной колонны | мм | Dэк | |
| Пластовое давление | МПа | Рпл | |
| Забойное давление | МПа | Рзаб | 17.2 |
| Коэффициент продуктивности | м3/(сут∙Мпа) | k | 44.1 |
| Планируемый дебит жидкости | м3/с | Qжд | 0.001510 |
| Объёмная обводнённость продукции | доли ед. | bв | 0.7 |
| Плотность дегазированной нефти | кг/м3 | rнд | |
| Плотность пластовой воды | кг/м3 | rв | |
| Плотность газа (при стандартных условиях) | кг/м3 | rг ст | 0.98 |
| Вязкость воды | Па∙с | nв | 0.00095 |
| Вязкость дегазированной нефти | Па∙с | nнд | 0.03500 |
| Вязкость нефти в пластовых условиях | Па∙с | nпл | 0.00230 |
| Газовый фактор | м3/м3 | Г0 | |
| Давление насыщения нефти | МПа | Рнас | |
| Устьевое давление | МПа | Ру | 1.0 |
| Пластовая температура | ОС | tПЛ | 85.0 |
| Относительная плотность газа | rго | 0.814 | |
| Динамическая вязкость жидкости | Па∙с | μжд | 0.00866 |
| Плотность жидкости | кг/м3 | rж | 1070.0 |
| Диаметр НКТ | м | dНКТ | 0.0503 |
| Динамический уровень | м | Ндин |
Вариант 3 Исходные данные
| Параметр | Единица измерения | Обозначение | Значение |
| Глубина скважины | м | Lс | |
| Внутренний диаметр эксплуатационной колонны | мм | Dэк | |
| Пластовое давление | МПа | Рпл | |
| Забойное давление | МПа | Рзаб | 13.9 |
| Коэффициент продуктивности | м3/(сут∙Мпа) | k | 44.1 |
| Планируемый дебит жидкости | м3/с | Qжд | 0.001110 |
| Объёмная обводнённость продукции | доли ед. | bв | 0.3 |
| Плотность дегазированной нефти | кг/м3 | rнд | |
| Плотность пластовой воды | кг/м3 | rв | |
| Плотность газа (при стандартных условиях) | кг/м3 | rг ст | 1.01 |
| Вязкость воды | Па∙с | nв | 0.00095 |
| Вязкость дегазированной нефти | Па∙с | nнд | 0.03500 |
| Вязкость нефти в пластовых условиях | Па∙с | nпл | 0.00230 |
| Газовый фактор | м3/м3 | Г0 | |
| Давление насыщения нефти | МПа | Рнас | 13.1 |
| Устьевое давление | МПа | Ру | 1.0 |
| Пластовая температура | ОС | tПЛ | 71.0 |
| Относительная плотность газа | rго | 0.839 | |
| Динамическая вязкость жидкости | Па∙с | μжд | 0.16509 |
| Плотность жидкости | кг/м3 | rж | 910.0 |
| Диаметр НКТ | м | dНКТ | 0.0503 |
| Динамический уровень | м | Ндин |
|
|
|
Вариант 4 Исходные данные
| Параметр | Единица измерения | Обозначение | Значение |
| Глубина скважины | м | Lс | |
| Внутренний диаметр эксплуатационной колонны | мм | Dэк | |
| Пластовое давление | МПа | Рпл | |
| Забойное давление | МПа | Рзаб | |
| Коэффициент продуктивности | м3/(сут∙Мпа) | k | 44.1 |
| Планируемый дебит жидкости | м3/с | Qжд | 0.001110 |
| Объёмная обводнённость продукции | доли ед. | bв | 0.3 |
| Плотность дегазированной нефти | кг/м3 | rнд | |
| Плотность пластовой воды | кг/м3 | rв | |
| Плотность газа (при стандартных условиях) | кг/м3 | rг ст | 1.01 |
| Вязкость воды | Па∙с | nв | 0.00095 |
| Вязкость дегазированной нефти | Па∙с | nнд | 0.03500 |
| Вязкость нефти в пластовых условиях | Па∙с | nпл | 0.00230 |
| Газовый фактор | м3/м3 | Г0 | |
| Давление насыщения нефти | МПа | Рнас | 22.3 |
| Устьевое давление | МПа | Ру | 1.0 |
| Пластовая температура | ОС | tПЛ | 100.0 |
| Относительная плотность газа | rго | 0.839 | |
| Динамическая вязкость жидкости | Па∙с | μжд | 0.16509 |
| Плотность жидкости | кг/м3 | rж | 910.0 |
| Диаметр НКТ | м | dНКТ | 0.0503 |
| Динамический уровень | м | Ндин |
Вариант 5 Исходные данные
| Параметр | Единица измерения | Обозначение | Значение |
| Глубина скважины | м | Lс | |
| Внутренний диаметр эксплуатационной колонны | мм | Dэк | |
| Пластовое давление | МПа | Рпл | |
| Забойное давление | МПа | Рзаб | |
| Коэффициент продуктивности | м3/(сут∙Мпа) | k | 44.1 |
| Планируемый дебит жидкости | м3/с | Qжд | 0.001110 |
| Объёмная обводнённость продукции | доли ед. | bв | 0.3 |
| Плотность дегазированной нефти | кг/м3 | rнд | |
| Плотность пластовой воды | кг/м3 | rв | |
| Плотность газа (при стандартных условиях) | кг/м3 | rг ст | |
| Вязкость воды | Па∙с | nв | 0.00095 |
| Вязкость дегазированной нефти | Па∙с | nнд | 0.03500 |
| Вязкость нефти в пластовых условиях | Па∙с | nпл | 0.00230 |
| Газовый фактор | м3/м3 | Г0 | |
| Давление насыщения нефти | МПа | Рнас | |
| Устьевое давление | МПа | Ру | 1.0 |
| Пластовая температура | ОС | tПЛ | 60.0 |
| Относительная плотность газа | кг/м3 | rго | 0.831 |
| Динамическая вязкость жидкости | Па∙с | μжд | 0.16509 |
| Плотность жидкости | кг/м3 | rж | 910.0 |
| Диаметр НКТ | м | dНКТ | 0.0503 |
| Динамический уровень | м | Ндин |
|
|
|
