2.2 Выбор режима работы газовой скважины

Режим работы газовой скважины задается совокупностью пара­метров, входящих в общее уравнение притока, а также име­ющимся в наличии оборудованием. При этом учитывается большое количество факторов, ограничивающих дебит газовой скважины. К основным из этих факторов относятся вынос частиц породы из пласта в скважину; образование водяного конуса; образование конденсата в пласте или в скважине; чрезмерное охлаждение газа в местах его дросселирования и возможность образования гидратов, вероятность смятия обсадной колонны и т.д.

При эксплуатации газовых скважин наиболее часто встречающее­ся осложнение — поступление жидкой фазы (воды или конденсата).

В этом случае необходимо определение минимального дебита газовой скважины, при котором еще не происходит накопления жидкости на за­бое с образованием жидкостной пробки.

Минимальный дебит газовой скважины (в м³/с), при котором не образуется на забое жидкостная пробка, рассчитывают по форму­ле (при глубине спуска подъемника до забоя)

V _{r min} ꞊ (2.17)

Минимальная скорость газа (в м/с), при которой не образуется пробка воды

v _{rв min} ꞊ (1,23(45 -0,45 р_заб)^0,25)/ , (2.18)

а минимальная скорость газа (в м/с), при которой не образуется проб­ка конденсата

v _{rк min} ꞊ (1,71(67 -0,45 р_заб)^0,25)/ , (2.19)

где р_заб ^— забойное давление, МПа.

Задача 2.4 Рассчитать минимальный дебит обводненной газовой скважины без образования на забое водяной пробки для следующих условий: d_вн = 0,062 м; р_заб = 16 МПа; Т_за6 = 330 К; z_заб= 0,83.

Решение. Вычисляем по (2.18) минимальную скорость газа, при которой не происходит осаждения водяных капель:

v _{rв min} ꞊ (1,23(45 -0,45 ∙16)^0,25)/ ꞊1,14 м/с

По (2.17) рассчитываем минимальный дебит газа

v _{r min} ꞊(1,14∙239∙16∙3,14∙(0,062) ²)/(4∙0,1∙0,83∙330)= 0,5888 м³ /с

или

v _{r min} = 0,5888 ∙86400 = 5,087 ∙ 10⁴ м³/сут.

Таким образом, минимальный дебит данной газовой скважины, при котором не будет образования водяной пробки на забое, равен 50870 м³/сут.

Задача 2.5 При каком минимальном дебите газовой скважины не будет происходить осаждение конденсата на забое скважины? Со­храняются условия предыдущей задачи.

Решение. Минимальная скорость газа, при которой весь конден­сат выносится на поверхность, вычисляется по (2.19):

v _{rк min} ꞊ (1,71 (67 - 0,45 ∙16)^0,25)/ ꞊1,77 м/с.

Определяем по (2.17) минимальный дебит газа

V _{rк min} ꞊(1,77∙ 293∙ 16∙3,14∙ (0,062) ²)/4∙0,1∙0,83∙330= 0,9142 м³/с

или

V _{r min} = 0,9142 ∙86400 = 78987 м³/сут.

Сравнивая решение задачи 2.4 с решением задачи 2.5 отмечаем, что при прочих неизменных условиях полный вынос конденсата воз­можен при более высоких дебитах газовой скважины, чем полный вынос воды. Данный вывод является принципиальным.

2.3 Определение условий гидратообразования газовых скважин

Одним из основных процессов, осложняющих эксплуатацию га­зовых скважин, является процесс образования кристаллогидратов. Кристаллогидраты образуются при определенных термобарических условиях при наличии в газе капель влаги. Отложения гидратов в виде снегообразной массы или льда в подъемнике газовой скважины сни­жают пропускную способность (дебит), повышают расход энергии на добычу газа и могут полностью перекрыть живое сечение потоку газа.

Условия образования гидратов могут быть определены экспери­ментально, графоаналитически и аналитически.

2.3.1 Расчет образования кристаллогидратов

при положительных и отрицательных температурах

При положительных температурах взаимосвязь между равновесной температурой и равновесным давлением гидратообразования имеет вид:

t_р = 18,47 (1+lgp_p) –В (2.25)

или lg p_p꞊ - 1,

а при отрицательных температурах:

t_р = -58,5(1 + lg p_p)+ В₁ (2.26)

или lg p_p꞊ - 1,

где t_р - равновесная температура гидратообразования, °С; р_р - рав­новесное давление гидратообразования, МПа; В, В₁ - числовые ко­эффициенты (таблица 2.1).

Ρг	В	В1	Ρг	В	В1	Ρг		В	В1
0,56	24,25	77,4	0,71	13,85	43,9	0,86		12,07	37,6
0,57	21,8	70,2	0.72	13,72	43,4	0,87		11,97	37,2
0,58	20	64,2	0,73	13,57	42,9	0.88		11,87	36,8
0,59	18,53	59,5	0,74	13,44	42,4	0,89		11,77	36,5
0,6	17,67	56,1	0,75	13,32	42	0,9		11,66	36,2
0,61	17	53,6	0,76	13,2	41,6	0,91		11,57	35,8
0,62	16,45	51,6	0,77	13,08	41,2	0.92		11,47	35,4
0.63	15,93	50	0.78	12,97	40,7	0,93		11,37	35,1
0,64	15,47	48,6	0,79	12,85	40,3	0,94		11,27	34,8
0,65	15,07	47,6	0,8	12,74	39,9	0,95		11,17	34,5
0,66	14,76	46,9	0,81	12,62	39,5	0,96		11,1	34,2
0,67	14,51	46,2	0,82	12,50	39,1	0.97		11	33,9
0,68	14,34	45,6	0,83	12,4	38.7	0,98		10,92	33,6
0,69	14,16	45	0,84	12,28	38,3	0,99		10,85	33,3
0,7	14	44	0,85	12,18	37,9	1		10,77	33,1

Таблица 2.1 - Зависимость коэффициентов В и В₁ от относительной плотности р_г

Задача 2.6 Определить возможность образования кристаллогид­ратов в скважине, если давление на устье скважины р_у = 12 МПа, тем­пература t_у = 28,5°С, а относительная плотность газа при этом давлении р_г = 0,65.

Решение. По таблица 2.1 для р_г = 0,65 определяем В꞊15,07 и В₁= 47,60. Рассчитываем по формуле (2.25) равновесную температуру

t_p = 18,47 (1 + lg 12) - 15,07 = 23,33 °С.

Вычисляем равновесную температуру по (2.26):

t_p = -58,5 (1 + 12) + 47,60 = -74,03 °С.

Сравнивая температуру на устье t_у = 28,5 °С с рассчитанной по (2.25) t_p = 23,33 °С, устанавливаем, что образование кристаллогид­ратов в скважине невозможно, так как t_у > t_p.