3.1.3 Расчет давления на забое при наличии жидкости в стволе скважины

Наличие жидкости в продукции скважин может обусловливаться следующим: выпадением конденсата при изменении термодинамических условий при движении газоконденсатной смеси в пласте и по стволу скважины; конденсацией водяных паров, содержащихся в газе; обводнением скважин пластовой водой.

В большинстве случаев отношение объема жидкости, выносимой из скважины газом, к объему газа в единице объема газожидкостной смеси составляет небольшую долю. В этом случае выносимая жидкость движется в ядре газожидкостного потока в виде капель различного размера и пленки на стенке скважины. Экспериментально доказано, что размеры капель не превосходят двух-трех миллиметров, так как более крупные капли дробятся в турбулентном потоке. С хорошим приближением можно считать, что скорость движения капель практически равна скорости движения газа, так как ввиду небольших размеров капель и соответствующей этим размерам их малой массе требуется незначительная разница в скоростях жидких частиц и газа, чтобы возникла сила, достаточная для их выноса.

Если остановить движущийся газожидкостный поток в скважине, то на забой будет передаваться давление столба газа, утяжеленного находящейся в ней диспергированной жидкостью. Условно столб смеси может быть разложен на два взаимопроникающих столба: столб газа, давление которого на забой определяется формулой (3.21), и столб диспергированной жидкости с некоторой фиктивной плотностью . Фиктивная плотность приближенно может быть определена из следующего условия

, (3.28)

где - фиктивная плотность диспергированной жидкости, кг/м³;

- средняя скорость движения диспергированной жидкости, равная средней скорости движения газа, м/с;

- средняя площадь сечения в лифтовой трубе занятая газом, м²;

- масса жидкости, добытая из скважины в течение суток, кг.

Произведение будет равно секундному расходу газа при и

, (3.29)

где - дебит газа, тыс.м³/сут.

Из равенств (3.28) и (3.29) находится

. (3.30)

Далее по формуле находится давление создаваемое на забое диспергированной жидкостью в Па.

, (3.31)

где - ускорение силы тяжести ( =9,80665м/с²);

- глубина вертикальной скважины.

Потери на трение при относительно небольшом по объему присутствии жидкости в газожидкостной смеси практически не будут влиять на потери давления от трения. Поэтому сначала, используя формулу (3.20) или (3.21), необходимо рассчитать давление на забое работающей газовой скважины при условии отсутствия жидкости в добываемом газе, а затем добавить к полученному результату давление столба диспергированной жидкости по формуле (3.31).

Пример. Рассчитать забойное давление в скважине глубиной 3150 м, эксплуатируемой по лифтовым трубам диаметром 0,076 м, со следующими исходными данными:

- (плотность газовой смеси); Па; К ; ;

тыс. м³/сут м³/с - дебит газа;

кг – масса, добываемая из скважины жидкости в сутки;

По формуле (3.20) с использованием исходных данных находим забойное давление Па. Потери на трение при этом составляют 7,25 10⁵ Па. Среднее давление между устьевым и забойным будет равно Па. По формуле (3.30) находится фиктивная плотность диспергированной жидкости

кг/м³.

По формуле (3.29) рассчитывается давление столба жидкости с фиктивной плотностью

Па

Следовательно, давление на забое приближенно будет равно

Па.

На конкретных месторождениях для оценки значения забойного давления при наличии жидкости в стволе скважины могут быть использованы другие приближенные методы и эмпирические формулы, адаптированные к условиям этого месторождения.