Методика определения устьевого давления в горизонтальных скважинах при различных длинах и диаметрах обсадных колонн, фонтанных труб, дебитах скважины и радиусах кривизны

3.4.1 Определение устьевого давления при отсутствии на горизонта-льном участке фонтанных труб и жидкости в продукции

Для расчета устьевого давления в горизонтальных скважинах не оборудованных фонтанными трубами на горизонтальном участке (рисунок 3.3), необходимо определить: забойное давление по известным пластовому давлению Рпл. и депрессии на пласт ∆Р по следующей формуле

(3.32)

Далее по формулам для определения устьевого давления при отсутствии на горизонтальном участке фонтанных труб и жидкости в добываемом газе

(3.33)

где

, (3.34)

, (3.35)

, (3.36)

, (3.37)

 

где – относительная плотность газа по воздуху;

Hвер – глубина вертикального участка;

Ниск – вертикальная составляющая искривленного участка, равная Rиск;.

Lгор – длина горизонтального участка.

Рисунок 3.3 - Схема горизонтальной скважины не оборудованной на горизонтальной участке фонтанными трубами.

 

Тср.вер., Тср.иск., Zср.вер., Zср.иск., Рср.вер., Рср.иск.. необходимо определять по следующим формулам

; ; (3.38)

; ;

(3.39)

 

λвер, λиск., λгор. – коэффициенты гидравлического сопротивления труб.

Как правило dфт.вер., dфт.иск., dфт.гор. При отсутствии фонтанных труб на горизонтальном участке λгор ≠ λвер и λгор ≠ λиск.

, (3.40)

где

Результаты расчетов зависимости устьевого давления от радиуса кривизны и диаметра НКТ, при отсутствии жидкости в продукции скважины представлены в таблице 3.5 и рисунках 3.4 - 3.6.

Таблица 3.5 – Результаты расчетов зависимости устьевого давления от радиуса кривизны и диаметра НКТ скважин №№ 14060,15072, 15073

Pпл 6,570 Pпл 10,0 Pпл 15,98
∆Р 0,686 ∆Р 2,65 ∆Р 4,7
Pу Rкр dнкт Pу Rкр dнкт Pу Rкр dнкт
МПа м мм МПа м мм МПа м мм
4,186 0,062 5,637 0,062 8,892 0,062
4,780 0,076 5,982 0,076 9,215 0,076
4,934 0,088 6,076 0,088 9,304 0,088
4,076 0,062 5,508 0,062 8,692 0,062
4,680 0,076 5,859 0,076 9,020 0,076
4,835 0,088 5,954 0,088 9,110 0,088
3,966 0,062 5,381 0,062 8,495 0,062
4,581 0,076 5,737 0,076 8,828 0,076
4,738 0,088 5,833 0,088 8,920 0,088

 

Рисунок 3.4 – Зависимость устьевого давления от радиуса кривизны скважины № 14060

 

 

Рисунок 3.5 – Зависимость устьевого давления от радиуса кривизны скважины № 15072

 

 

Рисунок 3.6 – Зависимость устьевого давления от радиуса кривизны скважины № 15073

 

3.4.2 Определение устьевого давления при наличии на горизонтальном участке фонтанных труб и отсутствии жидкости в продукции скважины

При расчёте устьевого давления горизонтальной скважины большую роль играет её конструкция. В основном это касается глубины спуска НКТ.

Принципиальная схема горизонтальной скважины с частично оборудованным фонтанными трубами горизонтальным стволом представлена на рисунке 3.7.

 

Рисунок 3.7 – Схема горизонтальной скважины частично оборудованной фонтанными трубами на горизонтальном участке.

 

Устьевое давление горизонтальной скважины частично оборудованной фонтанными трубами на горизонтальном участке определяется по формуле

(3.41)

параметры Sв, Sиск определяются из равенств:

, (3.42)

, (3.43)

ρ̅ – относительная плотность газа;

Нв – глубина вертикального участка ствола;

Ниск - вертикальная составляющая искривленного участка;

Zср.в, Тср.в, Zср.иск., Тср.иск. – средневзвешенные коэффициенты сверхсжимаемости и температуры газа на вертикальном и искривленном участке. Значения этих параметров определяются из зависимостей

 

 

, (3.44)

, (3.45)

(3.46)

где Ту – температура газа на устье скважины;

Тк.в. Тк.иск. – температура газа у конечных сечений вертикального и искри-вленного участков;

Ркв, Рк иск и Ркр – соответственно давление на концах вертикального, искривленного участков и критическое давление газа.

Параметры qв, qиск, qг, qг.нкт определяются по формулам

 

, (3.47)

, (3.48)

, (3.49)

, (3.50)

 

где dв, dиск, dг.нкт, Dэкс – внутренние диаметры фонтанных труб и эксплуата-ционной колонны;

λв, λиск, λг, λг.нкт – коэффициенты гидравлического сопротивления НКТ и эксплуатационной колонны.

Значение параметра

(3.51)

где Lиск – длина дуги с радиусом Rиск,

 

Рассмотрим случай, когда НКТ спущены до конца искривлённого участка.

Расчёт устьевого давления для скважины такой конструкции аналогичен приведенному выше. Исключение составит лишь слагаемое, характеризующее потери давления на горизонтальном участке.

(3.52)

Параметр θг рассчитывается по формуле (3.39). Параметры qв, qиск, Sв, Sиск определяются по формулам (3.37), (3.38), (3.33) и (3.34) соответственно.

Результаты расчета зависимости устьевого давления от длины и диаметра фонтанных труб, при отсутствии жидкости в продукции скважины представлены в таблице 3.6 и рисунке 3.8.

Таблица 3.6 – Результаты расчета зависимости устьевого давления от длины и диаметра фонтанных труб скважины №14060

dнкт 0,062 0,062 0,062 0,076 0,076 0,076 0,088 0,088 0,088
Lнкт
Pу 4,1002 4,0200 3,9655 4,7517 4,7288 4,7134 4,9181 4,9080 4,9012
Pз 5,884  

 

 

Рисунок 3.8 – Зависимость устьевого давления от длины и диаметра фонтанных труб скважины №14060