Температурное поле горизонтальных скважин

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 550.3

Башкирский государственный университет

Температурное поле горизонтальных скважин

Хисматуллина Г.Ф., Хисматуллин И.Ф.

E-mail: hismatullina.galiya@mail.ru

Аннотация

горизонтальный скважина температурный

Рассмотрены особенности горизонтальных скважин и сложности их исследования. Изложена информация о температурных полях. Измерение температуры в стволе скважины несет большое количество информации и является одним из основных методов при исследовании нефтегазовых скважин. Построены модели температур в программе расчета температурных полей в стволе горизонтальных скважин.

Ключевые слова: температура, горизонтальный ствол, эффект, расширение, дебит, азимут.

Annotation

Temperature field of horizontal wells

Khismatullina G.F., Khismatullin I.F.

The features of horizontal wells and the complexity of their investigation are considered. The information on temperature fields is presented. The measurement of temperature in the wellbore carries a large amount of information and is one of the main methods in the study of oil and gas wells. Temperature models are constructed in the program for calculating the temperature fields in the horizontal wellbore.

Keywords: Temperature, horizontal barrel, effect, expansion, flow rate, azimuth.

Сегодня все больше внимания уделяется методам интенсификации разработки нефтяных и газовых месторождений. В связи с этим бурение горизонтальных скважин стало широко применяться в мировой нефтяной отрасли. В настоящее время в России многие нефтяные компании проводят бурение горизонтальных или наклонно-направленных скважин с большим зенитным углом, заканчиваемых открытым стволом или нижней трубой обсадной колонны со щелевидными продольными отверстиями. До недавнего времени проведение измерений в горизонтальных скважинах для анализа продуктивного пласта или дебита было затруднительным из-за большой длины скважины, пробуренной в пласте, и проблем, связанных с измерениями и интерпретацией результатов. Существенный прогресс в области исследований и технологии проведения измерений позволяет сейчас решать комплексную задачу по профилированию потока в горизонтальных скважинах, проводить диагностику поведения и дебита скважин. В настоящей работе обсуждаются проблемы, связанные с оценкой работы горизонтальных скважин, в отличие которых от вертикальных скважин и наклонных скважин, требует использования другого теоретического подхода и новых научно-технических средств. [4]

Целью данной работы является изучение температурного поля в стволе горизонтальных скважин опытным путем. Опыт эксплуатации горизонтальных скважин показывает, что отбор в них в среднем не более чем в два раза превосходит дебит вертикальных скважин. Иначе говоря, горизонтальные скважины не используют весь свой потенциал. [5] Причинами этого могут быть:

• неравномерное распределение давления в пласте по стволу скважины, т.к. большинство горизонтальных скважин были пробурены на уже действующих промыслах;

• неоднородность коллектора по площади, больше всего для очень длинных скважин;

• ухудшение коллекторных свойств продуктивного пласта по стволу скважины при бурении;

• местные водопоглотительные колодцы и газовые ловушки по стволу скважины;

• недостаточное или некачественное завершение скважины или неподходящий процесс очистки.

Известно, что в России наблюдается резкое ухудшение работы горизонтальных скважин в результате быстрого обводнения скважин или спада продуктивности. Это вызвано рядом причин -- частично из-за дренажных скважин, оказывающих влияние на уровень добычи, быстрого спада давления в продуктивном пласте, повышения обводненности и блокировки дренажных скважин. Из-за этого не следует недооценивать важность получения данных каротажа на горизонтальных скважинах. [7] Полученная информация поможет проводить диагностирование причин снижения продуктивности скважин и вырабатывать необходимую стратегию для улучшения эксплуатационных параметров скважин. Я надеюсь, что результаты программы проведения геофизических исследований в скважинах помогут в планировании создания горизонтальных скважин в будущем.

Рисунок 1 - Схема опыта Джоуля-Томсона.

Температурное поле характеризуются следующими понятиями: эффектом ДжоуляТомсона, адиабатическим эффектом, теплопроводностью и конвективным теплопереносом.

Эффект Джоуля-Томсона был обнаружен и исследован английским учёными Дж. Джоулем и У. Томсоном в 1852--62. В опытах Джоуля и Томсона измерялась температура в двух последовательных сечениях непрерывного и стационарного потока газа. [1]

В теплоизолированной трубке создаётся стационарный проток газа. После прохождения газа через дроссель его давление P, уд. Объём V и температура Т изменяются. [2]

Адиабатический эффект характеризует термодинамический процесс, протекающий в системе без теплообмена с окружающей средой. [3] Изменение температуры при этом определяется как ДT=з·ДP, где ДT - приращение температуры, ДP - малое изменение давления, з - дифференциальный адиабатический коэффициент флюида:

з=

= ,

где б - коэффициент термического расширения,

- удельная теплоемкость флюида при постоянном давлении. [1] Адиабатический эффект в стволе скважины проявляется, когда темп изменения давления существенно превышает темп теплообмена между жидкостью в скважине и окружающими породами. [2]

Теплопроводность - один из видов переноса теплоты от более нагретых частей тела к менее нагретым, проводящей к выравниванию температуры. Количество передаваемого теплоты q по закону Фурье равно: q=лГ,

где л- коэффициент теплопроводности, Г- геотермический градиент. [6] Для нестационарных процессов вводится коэффициент температуропроводности вещества: б=л/(c·p)

где с - удельная теплоемкость, с - плотность вещества. [6]

Конвективный теплоперенос обусловлен переносом тепла жидкостью, движущейся по пластам, в стволе скважины и в пространстве за колонной. Различают естественную и вынужденную тепловую конвекцию. Естественная конвекция возникает при различии плотностей жидкости, связанной с ее минерализаций или с различием температуры. Более нагретые и, следовательно, более легкие жидкости обычно стремятся двигаться вверх, тогда как холодные и плотные движутся вниз. Естественная тепловая конвекция может возникать и в однородной среде при градиенте температуры, большем критического, величина которого зависит от радиуса скважины, вязкости и коэффициента термодинамического расширения жидкости. Интенсивность конвективного теплопереноса зависит от плотности среды и скорости её движения. Вынужденная конвекция возникает за счет перепада давлений [4].

В программе расчета температурных полей в стволе горизонтальных скважин были получены следующие результаты:

1. Перфорированные интервалы от 100- до 200 м., при атмосфере 50атм., точка записи 150 м. - получили следующий график:

Рисунок 2 - Температура в точках записи.

2. Перфорированные интервалы от 200 - до 300 м., при атмосфере 50 атм. график имеет следующий вид:

Рисунок 3 - Температура в точках записи.

После проведения опыта было изменено мгновенное давление на линейное, и были получены следующие графики (рис.3,4):

Рисунок 4 - Температура в точках записи (при изменение мгновенного давления)

Рисунок 5 - Температура в точках записи (при изменение мгновенного давления)

Измерение температуры в стволе скважины несет большое количество информации и является одним из основных методов при исследовании нефтегазовых скважин. Метод термометрии хорош тем, что для решения задач в скважинах эксплуатационного фонда проще, надежнее и достовернее метода на сегодняшний день не существует. В программе расчета температурных полей в стволе горизонтальных скважин были проанализированы скважины с разными давлениями и точками записи, где видно, что в работающих интервалах отмечается проявление дроссельного разогрева жидкости.

Список литературы

1. Азиз Х., Сеттари Э. Математическое моделирование пластовых систем. Ижевск. Институт компьютерных исследований. - 2004.

2. Патанкар С.В. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости. М., Энергоатомиздат. - 1984.

3. Валиуллин Р.А. Рамазанов А.Ш. Шарафутдинов Р.Ф. Термометрия многофазных потоков. Уфа, изд-во БашГУ, - 1995г.

4. Алишаев М.Г., Розенберг М.Д. Неизотермическая фильтрация при разработке нефтяных месторождений. М., Недра. - 1985.

5. Мирзаджанзаде А.Х., Хасанов М.М., Бахтизин Р.Н.. Моделирование процессов нефтегазодобычи. Ижевск. Институт компьютерных исследований. - 2004.

6. Мирзаджанзаде А.Х., Булгакова Г.Т.. Нелинейные и неравновесные эффекты в реологически сложных средах. Ижевск. Институт компьютерных исследований. - 2003.

7. Басниев К.С., Кочина И. Н., Максимов В. М.. Подземная гидромехника. М., Недра. - 1993.

Размещено на Allbest.ru