Температурный технологический режим работы горизонтальной скважины с малым радиусом кривизны

При малом радиусе кривизны длина искривленного участка составляет несколько метров и на этом участке изменение температуры пренебрежимо мало. Поэтому при определении температурного технологического режима работы горизонтальных скважин с малым радиусом кривизны, конструкцию ствола можно разделить на два участка: вертикальный, включающий в себя и искривленный участок, и горизонтальный. При таком допущении следует увеличить реальную длину вертикального участка на величину длины искривленного участка, что в реальных условиях составляет около 10 метров.

Для такой конструкции горизонтальной скважины, в случае отсутствия в разрезе зоны многолетней мерзлоты, ее температурный технологический режим следует определить, как изменение температуры газа по длине горизонтального и вертикального участков ствола.

Распределение температуры газа на горизонтальном участке ствола. Изменение температуры газа на горизонтальном участке ствола горизонтальной скважины с малым радиусом кривизны, связано с изменением давления от условного контура питания до его стенки и с изменением давления вдоль него из-за потерь давления, вызванных движением газа на этом участке. При этом изменение температуры в результате создания депрессии на пласт и по длине горизонтального участка определяется по формулам (3.137) и (3.146) или (3.148).

Распределение температуры газа на вертикальном участке следует определять по формуле (3.155), при этом к длине вертикального участка необходимо добавлять длину искривленного участка. Величина добавляемой величины должна равняться длине искривленного участка от нижней границы вертикального участка до начала горизонтального участка. При этом средние значения давления и температуры, используемые для расчета коэффициентов Джоуля-Томпсона и теплоемкости газа должны определяться исходя из величины давления и температуры на сечении перехода горизонтального участка к искривленному и расчетного сечения с длиной х_в.

При обосновании температурного режима работы горизонтальной скважины с малым радиусом кривизны также необходимо обеспечить условия, когда температура газа на устье скважины Т_у больше равновесной температуры гидратообразования Т_р, т.е. Т_у>Т_р.

Определение температурного технологического режима работы горизонтальных газовых скважин со средним и большим радиусами кривизны при наличии зоны многолетнемерзлых пород только в вертикальном участке ствола

Практически на всех газовых и газоконденсатных месторождениях расположенных за полярным кругом имеется зона многолетней мерзлоты. Толщина этой зоны закономерно увеличивается в северном и северо-восточном направлениях. Нижняя граница зон многолетней мерзлоты в северо-восточных районах Российской Федерации доходит до 1300 м. Например, на Мархинской площади (Якутия) глубина мерзлой зоны доходит до 1200 м. Такая толщина многолетнемерзлых зон показывает, что при освоений месторождений шельфа Баренцева и Карского морей, полуострова Ямал и северной Якутии возможны конструкции горизонтальных скважин, когда мерзлая зона будет располагаться не только на вертикальном участке ствола скважины, но и частично охватывать и искривленный участки ствола скважины.

Поэтому метод определения температурного технологического режима работы горизонтальной скважины разработана при наличии зоны многолетней мерзлоты только в вертикальном участке и при наличии этой зоны в вертикальном и частично в искривленном участках.

При наличии зоны многолетней мерзлоты только на вертикальном участке ствола температурный технологический режим работы горизонтальных скважин определяется в следующей последовательности (см. рисунок 6.9):

– сначала определяется распределение температуры в пласте в зоне от R_к до R_с;

– затем ее изменение на горизонтальном участке ствола на переходе этого участка в искривленную зону, где отсутствует зона многолетней мерзлоты;

– далее определяется температура газа на верхней границе искривленного участка;

– по известному значению температуры газа на верхней границе искривленного участка, где начинается зона мерзлоты, рассчитывается температура газа на нижней границе зоны мерзлоты на вертикальном участке;

– затем по известной температуре газа на нижней границе зоны мерзлоты определяют температуру газа до глубины нейтрального слоя в пределах мерзлой зоны.

 

Рисунок 6.9 – Схема горизонтальной скважины при наличии зоны многолетнемерзлых пород в разрезе ствола скважины.

В соответствии с этой последовательностью температурный технологический режим работы горизонтальной скважины:

– снижение температуры газа в пласте в результате создания депрессии на пласт в зоне от R_к до R_с определяется по формуле (3.137);

- на горизонтальном участке распределение температуры определяется по формулам (3.146) или (3.148) для значения х_г=L_гор при условии того, что отсчет температуры производится от торца горизонтального участка ствола скважины;

- на искривленном участке для распределения температуры следует использовать формулу (3.151) до верхней границы этого участка.

- на вертикальном участке, начиная от перехода горизонтального ствола к искривленному, используют формулу (3.155), но при этом верхней границей вертикального участка (снизу вверх), которая является нижней границы зоны мерзлоты, т.е. в этом случае величина х_в, подставляемая в формулу (3.154), максимально равна х_в=Н_в–Н_мв.

- значение температуры при х_в=Н_в–Н_мв будет соответствовать температуре газа на входе в зону мерзлоты, т.е. Т_м. Характер изменения температуры в зоне многолетней мерзлоты определяется по формуле (3.137), а геотермический градиент мерзлой зоны Г_м по формуле (3.129).

Размерный параметр α_м определяется по формуле (3.139), а значение f_м(t), входящий в эту формулу из равенства (3.140).