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:

t(h) = t _заб - wh + w [1-exp (- ], (1)

где t(h) – температура на глубине h, отсчитываемой от забоя скважины, ; t _заб_–температура на забое скважины (принимается равной пластовой температуре t_пл), ; w - геометрический градиент, град/м; - удельная теплоемкость жидкости, Дж/ (кг град); - плотность жидкости, кг/ ; q – объемный расход жидкости, ; K – коэффициент теплопередачи через стенку трубы, Вт/ ( d – внутренний диаметр подъемника скважины, м.

Наиболее трудно определяется коэффициент теплопередачи. Обобщение температурных режимов работы добывающих скважин и использования управления (1) позволяют записать следующие выражения для расчета тепрературы по глубине добывающей скважины:

при расчете от забоя скважины:

t (h) = (1 – St cos , (2)

при расчете от устья скважины:

t (H) = / (1 – St cos , (3)

где , – соответственно температура пластовая и на устье скважины, h - высота, отсчитываемая от забоя, м; H – глубина, отсчитываемая от устья, м; St – безразмерный критерий Стантона; - угол отклонения скважины от вертикали, градус.

Зависимость критерия Стантона от массового дебита скважины можно записать в следующем виде (рис.1):

St = – 0,202 , (4)

где – массовый дебит скважины, т/сут.

Рис.1.Зависимость критерия Стантона от массового дебита скважины

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 труб в обсадных колоннах.

Критерий Стантона можно записать так:

St = . (5)

Распределение температуры по глубине скважины можно установить и по следующему выражению:

T(H) = – ( – Н) ,РР

(6)

где – пластовая температура, К; – глубина кровли пласта, м; Н – текущая глубина, отсчитываемая от устья скважины, м; q – дебит жидкости, приведенный к стандартным условиям, ; d – диаметр скважины (подъемника), м.

Геометрический градиент:

= , (7)

– температура нейтрального слоя, К; – глубина нейтрального слоя, м.

Температура нейтрального слоя для некоторых нефтяных районов: Коми АССР – 277 К; Западная Сибирь – 278 К; Урало – Поволжье – 279 К; Белоруссия и Украина – 282 К; Краснодарский край и Чечено-Ингушская АССР – 286,5 К; Азербайджан, Казахстан и Средняя Азия – 289 К. 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 и известной плотности нефти в стандартных условиях дебит жидкости q рассчитывается так: