18.5. Температурний режим газових свердловин

Температура в зупиненій газовій свердловині розподіляється з глибиною згідно з фор­мулою

(18.35)

або

де - температура на глибині х, °С; - температура пласта з глибиною залягання °С; - температура нейтрального шару, °С; - глибина залягання нейтрального ша­ру, м; Г - середній геотермічний градієнт, °С/м.

При відсутності в розрізі свердловини багаторічномерзлих порід

Г= (18.36)

при наявності в розрізі зони багаторічномерзлих порід

Г = (18.37)

для зони багаторічномерзлих порід

(18.38)

де - температура мерзлих порід, яка відповідає температурі замер-зання мінералізованих фунтових вод, °С; - глибина нижньої межі мерзлоти, м.

На території нашої країни глибина залягання нейтрального шару з постійною темпера­турою становить 10-40 м.

При відсутності зони багаторічної мерзлоти температура в працюючій газовій свердло­вині на глибині ж визначається за формулою

(18.39)

де

- перепад температури у привибійній зоні пласта, який визначається за формулою (18.24), °С; Г - середній геотермічний градієнт на ділянці стовбура свердловини від х до °С/м; - тиск на глибині де, МПа; - диференційний коефіцієнт Джоуля-Томсона на ділянці від х до К/МПа; - середня ізобарна тепломісткість газу на ділянці від х до Дж/кг^:0С; (ккал/кг°С); А - термічний еквівалент роботи, 9,8Дж/кг-м; (1/427

471

ккал/кг-м); - середньозважений коефіцієнт теплопровідності гірських порід для інтервалу від х до Дж/м· год°С; (ккал/м· год· °С); — теплопровідність окремих типів порід товщиною Дж/м·год ·°С (ккал/м· год ·°С); - об'ємна тепломісткість гірских порід, Дж/м³ · °С; ( ккал/м³ • °С); - дебіт газу при стандартних умовах, тис.м³/добу; -безрозмірна функція часу роботи свердловини г (год) з початку її експлуатації. D_{ обчис­люють за значеннями і за формулою (18.25) або знахо­дять з номограм. використовуючи і - за формулою (18.26). Для спрощення розрахунків і можна наближено знаходити за середніми значеннями тиску і темпе­ратури в стовбурі свердловини Тоді у формулі (18.39) комплекс замінюють на

Теплопровідність сухих порід істотно залежить від їх густини і змінюється від 1256 Дж/м год °С; (0,3 ккал/м год⁰ С) для кварцевого піску до 22608,72 - 25120,8 Дж/м год°С; (5,4 - 6 ккал/м год⁰ С) для кам'яної солі. Для глин становить 4886,8- 12560,4 Дж/м.год°С (1,17-3 ккал/м· °С), зростаючи з глибиною. Вплив вологості на коефіцієнт тепло­провідності враховується множенням на поправочний коефіцієнт, який змінюється від 1 до 3,2 при об'ємній вологості породи 0-40%.

Розподіл температури в працюючій свердловині при наявності в розрізі бага-торічномерзлих порід знаходять для інтервалу від вибою до початку зони багаторічної мерз­лоти за формулою (18.39), в якій геотермічний градієнт Г визначають за формулою (18.37). Щоб розрахувати температуру на вході в зону багаторічної мерзлоти в формулу (18.39) замість х і підставляють відповідно глибину нижньої межі мерзлоти і тиск га­зу на цій глибині.

У межах зони багаторічномерзлих порід розподіл температури в свердловині описується формулою

(18.40)

де

де - геотермічнийградієнт в зоні багаторічноїмерзлоти, який визначається за форму­лою (18.38); - теплопровідність мерзлих порід, Дж/м год °С; (ккал/м год °С), -об'ємна тепломісткість мерзлих порід, Дж/м³ °С; (ккал/м³ °С); - безрозмірний ко­ефіцієнт, який враховує швидкість теплообміну при наявності мінусових температур; середня температура мерзлих (талих) порід в зоні багаторічної мерзлоти, °С; — серед­ньорічна температура поверхні грунту, °С.

Коефіцієнти теплопровідності і об'ємної тепломісткості мерзлих порід зале­жать від їх густини В області зміни від 1000 до 2200 кг/м³ = 1674,7 -15072,48Дж/м год °С; (0,4-3,6 ккал/м год°С), - 0,837 - 2,512 Дж/м°С (0,2·10^-3 -0,6·10^-3ккал/м°С).

Температуру газу на гирлі свердловини при наявності зони багаторічної мерзлоти зна­ходять за формулою (18.40) при х=0 і

472