Розрахунок розподілу температури по стовбуру свердловини
Мета: визначення геотермічного градієнта, геотермічного ступеня у зупиненій свердловині та геотермічний градієнт у працюючій свердловині.
Завдання: навчити студентів використовуються дані термометричних досліджень свердловин визначати продуктивні та поглинаючі інтервали, теплофізичні та гідродинамічні параметри пласта.
p align="justify"> При розробці нафтових і газових родовищ широко використовуються термометричні дослідження свердловин для вирішення наступного виду завдань:
1. Початковий розподіл температури за пластом. За наслідками дослідження будують карти ізотерм.
2. Розподіл температури по стовбуру зупиненої свердловини – криві геотермограми.
3. Розподіл температури по стовбуру свердловини, що працює.
4. Визначення продуктивних чи поглинаючих інтервалів.
5. Визначення теплофізичних та гідродинамічних параметрів пласта.
Крива розподілу температури по розрізу стовбура свердловини, знята в свердловині, що довго простоює, називається геотермограмою (див. рис. 6.1). Відношення різниці температур між двома точками до різниці глибин називається геотермічним градієнтом і показує інтенсивність наростання температур з глибиною. Величина зворотна геотермічного градієнта називаєтьсягеотермічним щаблем(див. рис. 6.2). Для практичних розрахунків геотермічний ступінь обчислюють по відношенню до глибини 100м.
При роботі свердловини за рахунок конвективного перенесення тепла пластовою рідиною або газом та теплопередачі у навколишнє середовище природний розподіл температури навколо стовбура свердловини порушується за рахунок теплофізичних параметрів пласта та рідини:
Теплоємність порід, рідини та газуСп, Сж, Сг– це кількість тепла, яка необхіднадля нагрівання 1 г породи, рідини або газу
Коефіцієнт теплопровідностіl дорівнює кількості тепла, що протікає в одиницю часу через одиничну поверхню, при перепаді температур 1°С, l – кккал/(м×°С)» вт/(м×°С);
Коефіцієнт температуропровідності”a” характеризує швидкість поширення температури, м 2 /с:
, (1)
r - густина, кг/м 3 .
Коефіцієнт теплопередачіКл – це коефіцієнт теплообміну між потоком речовини та навколишнім середовищем
(2)
Відношення зміни температури газу внаслідок його адіабатичного розширення (дроселювання) до зміни тиску називається дросельним ефектом або ефектом Джоуля-Томсона.
Зміна температури при зниженні тиску на 1 атм називається коефіцієнтом Джоуля-Томсона, який змінюється в широких межах і може бути позитивним або негативним.
Завдання 1. Розподіл температури по стовбуру зупиненої свердловини
1. За вихідними даними таблиці 5.1 побудувати графік розподілу температури по стовбуру зупиненої свердловини (див. рис. 5.1)
м 3 /сут
МПа
Вихідна інформація:
м,
атм,
Вт/м 2 0
м 3 /сут
кг/м 3
Вт · год / кг · 0 С
2. Визначити геотермічний градієнт між двома точками по стовбуру свердловини використовуючи таблицю 6.1 за формулою: 0 С/м
(3)
3. Визначити геотермічний ступінь та нанести на графік (див. рис. 6.2): м/0 С
(4)
4. Обчислити середньозважений геотермічний градієнт Гср.в.: 0 С/м
(5)
5. Результат розрахунків занести до таблиці 5.2
Мал. 5 (1.2.3) Розподіл температури по зупиненій та працюючій свердловині
1 –геотермограма по стовбуру у зупиненій свердловині
2 – геотермічний ступінь
3 - геотермограма по стовбуру в свердловині, що працює.
Завдання 2. Розрахувати розподіл температури по стовбуру свердловини, що працює.
За даними експлуатації свердловин на режимі роботи свердловини з дебітом м 3 /сут перевести кг/годину за формулою 6. Також обчислити щільність рідини за формулою 7.
(6)
(7)
Обчислити температуру на вибої свердловини: 0 С
(8)
де: - Коефіцієнт Джоуля - Томсона
- депресія на вибої, атм
Обчислити температуру по стовбуру свердловини на глибинах: 0 С
метрів від вибою свердловини.
(9)
(10)
де: -
d– діаметр прохідного перерізу, яким рухається рідина, м
– 17 Вт/м 2 0 З – лінійний коефіцієнт теплопередачі.
Ср - 0,58 Вт · год / кг · 0 С - коефіцієнт теплоємності
Результати розрахунків занести до таблиці 5.3 і нанести на графік геотермограма по стовбуру в свердловині, що працює (див. рис. 5.3).
| Н, м |
| t, 0 С |
Контрольні питання
1. Розкажіть призначення та сутність термометричних досліджень.
2. Що називається геотермічним ступенем та геотермічним градієнтом.
3. У чому різниця досліджень на зупиненій та працюючій свердловині.
4. За рахунок яких теплофізичних параметрів пласта та рідини утворюється новий розподіл по стовбуру та пласту?
5. Що називається коефіцієнтом Джоуля - Томсона.