5.7.2 Метод расчета забойного давления по замеренному уровню

Расчет забойного давления представляет собой достаточно сложную задачу из-за широкого диапазона изменения эксплуатационных условий и физико-химических свойств добываемой продукции. В настоящее время наиболее универсальным методом расчета распределения давления в стволе скважины является метод В.Г.Грона.

Сущность метода заключается в расчете суммарного градиента давления потока газожидкостной смеси (dp/dH), вычисляется по формуле:

(dp/dH) = 10^-6 • _см • cos +(dp/dH)_тр, (8)

где _с.м - плотность газожидкостной смеси, кг/м³;

 - угол отклонения скважины от вертикали, градус;

(dp/dH)_тр - градиент потерь на трение, МПа/м.

Плотность газожидкостной смеси определяется по формуле:

_см = _ж • (1-_г) + _г • _г,(9)

где _ж - плотность жидкой фазы, кг/м³;

_г - плотность газовой фазы, кг/м³;

_см - плотность газожидкостной смеси, кг/м³;

_г - истинное газосодержание в потоке смеси (объемная доля газа в смеси).

Для расчета истинного газосодержания в работе используется Критерий Фруда, зависящий от скорости смеси и корреляционные коэффициенты, учитывающие особенности потока смеси и физические свойства фаз, определяется по формуле:

_г = _г w_см / w_ги = _г (C1+C2 Fr_см^-0,5), (10)

где _г - объемное расходное газосодержание в потоке смеси;

w_см - средняя приведенная скорость движения смеси, м/с;

w_ги - средняя истинная скорость газовой фазы, м/с.

Fr_см - критерий Фруда.

В то же время было установлено, что при расчетах среднюю относительную скорость газовой фазы в стволе вертикальных девонских скважин Башкирии необходимо принимать равной 2 см/с при обводненности продукции до 40% и 17 см/с при обводненности более 40%. В вертикальных скважинах относительная скорость является функцией обводненности, а в наклонных, в следствие наличия наклонной стенки, пузырьки меняют свою форму и продвигаются вдоль верхней стенки. Изменение формы пузырька оказывает влияние на скорость их подъема, т.е. относительная скорость газовой фазы изменяется в зависимости от угла наклона ствола скважины, причем влияние угла наклона при больших значениях газосодержания возрастает. Впервые выводы работ были обобщены в методике расчета характеристик глубинных скважинных насосов, работающих в наклонно-направленных скважинах.

Таким образом, чтобы учесть влияние наклона профиля скважины истинное газосодержание следует определять непосредственно используя значения скоростей фаз. Для этого формулу (10) надо записать в следующем виде:

_г = _г w_см / (w_см +w_го) (11)

где w_го - средняя относительная скорость газовой фазы, м/с.

Способ определения истинного газосодержания на основе непосредственного использования скоростей фаз был применен для расчета забойного давления на скв. 8677 Николо-Березовской площади НГДУ Арланнефть. Расчетные давления были сравнены с давлениями, полученными глубинным манометром. Расхождение замеренных и расчетных значений сопоставимы с погрешностью измерений (1,3 и 2,1 %).

Градиент потерь на трение в формуле (10) определяется следующим образом

(dp/dH)_тр =  w²_см _см 10^-6/(2d_вн), (12)

где d_вн - внутренний диаметр подъемника, м;

 -коэффициент гидравлического сопротивления для жидкой фазы, движущейся со скоростью смеси и рассчитываемый в зависимости от числа Рейнольдса по жидкой фазе, определяется по формуле:

Re_ж = w²_см d_вн _ж/_ж, (13)

_ж - вязкость жидкости, мПа/с.

 = 0,067·(158/Re_ж +2/d_вн)^0,2,(14)

где  - абсолютная шероховатость внутренней поверхности труб нефтяного сортамента (для, труб не загрязненных отложениями солей, смол и парафина,  = 1,4·10^-5).