Расчет распределения давления в добывающей скважине

Решение большинства задач при добыче нефти из скважин связано со знанием характера распределения давления по длине подъемника p=f(H). Существует много методов расчета кривых распределения давления, но каждый из них можно применять только для определенных эксплуатационных условий. В настоящее время наиболее универсальный метод расчета распределения давления – метод В.Г.Грона, апробированный в широком диапазоне эксплуатационных условий и физико-химических свойств добываемой продукции. Метод учитывает не только влияние изменяющейся по длине подъемника температуры, но и фазовые переходы в движущемся при пузырьковой и пробковой структурам потоке смеси.

Сущность метода заключается в расчете суммарного градиента давления потомка газожидкостной смеси (dp/dH) (в предположении пренебрежимо малой составляющей инерционных потерь).

(dp/dH) = g cos + , (35)

где (dp/dH) – суммарный (общий) градиент давления при движении газожидкостной смеси в подъемнике, МПа/м; – плотность газожидкостной смеси, кг/м³; – угол отклонения скважины от вертикали, градус; – градиент потерь на трение, МПа/м;

Плотность газожидкостной смеси:

= (1 - + , (36)

где – соответственно плотность жидкой и газовых фаз при соответствующих термодинамических условиях рассматриваемого сечения потока смеси, кг/м³; - истинное газосодержание в потоке смеси (объемная доля газа в смеси), которое рассчитывается по следующему аналитическому выражению

= / = ( + ), (37)

где – объемное расходное газосодержание в потоке смеси, вычисляемое так:

= /( + ), (38)

, – соответственно объемный расход жидкой и газовых фаз при соответствующих термодинамических условиях, м³/с; , – соответственно средняя истинная скорость газовой фазы и средняя приведенная скорость смеси; – безразмерные корреляционные коэффициенты, учитывающие гидродинамические особенности потока смеси и физические свойства фаз; – критерия Фруда, зависящий от скорости смеси :

= /(g ), (39)

=4( + ), (40)

– внутренний диаметр колонны НКТ, по которой движется газожидкостная смесь,м.

Для расчета корреляционных коэффициентов используются следующие зависимости:

= – 0,5447 _ж^-0,6( –0, 015), (41)

= – x( – 0, 015), (42)

где - относительная вязкость жидкости, равная отношению вязкости движущейся в подъемнике при известных термодинамических условиях жидкости (в мПа с) к вязкости воды при стандартных условиях ( = 1 мПа с)

= / , (43)

0,5447, 6,707 и 0,168 – числовые коэффициенты, имеющие размерность 1/м.

Зависимость (41) справедлива при следующих соотношениях внутренних диаметров труб и диапазонов изменения относительной вязкости жидкости:

= 0,0381м 1< 1500

= 0,0508 м 1< 750

= 0,0635 м 1< 0 (44)

= 0,0762 м 1< 300

Выражение (42) справедливо в интервале 1< 40. Если >40, то корреляционный коэффициент

= (45)

Градиент потерь на трение

= /(2 ) (46)

– коэффициент гидравлического сопротивления для жидкой фазы, движущейся со скоростью смеси и рассчитываемый в зависимости от числа Рейнольдса по жидкой фазе

= / (47)

по следующей формуле:

=0,067 , (48)

где абсолютная шероховатость внутренней поверхности труб (для труб нефтяного сортамента, не загрязненных отложениями солей, смол и парафина =1,4 ), м.

Следует указать, что зависимости (41), (42) и (45) можно использовать при внутренних диаметрах подъемника 0,015 м 0,0762м.