Определение распределения температуры газа по стволу горизонтальной скважины при наличии многолетне мерзлых пород на вертикальном участке ствола.

1. Изменение температуры на горизонтальном участке ствола приближенно может быть определено по формуле:

,

α- размерный коэффициент, определяемый по формуле:

,

Ср – средневзвешенная теплоемкость; к – коэффициент теплопередачи между газом в горизонтальном стволе и пластом

,

где λ_пл – коэффициент теплопроводности пласта, Дж/кг^.с^.К; h₀ – глубина залегания горизонтального ствола, м.

При расчетах температуру газа на переходе ствола от горизонтального участка к искривленному можно принять, как Т_зп, величину, которую в пределах толщины пласта можно оценить по формуле:

,

где Di – коэффициент Джоуля-Томпсона; G – массовый расход газа, кг/с; τ – время работы скважины на данном режиме,с; Ср – теплоемкость газа; h- толщина пласта, м; Сп – теплоемкость горных пород; R_c – радиус скважины,м; R_k – радиус контура питания,м.

2. Распределение температуры газа при его движении по искривленному участку ствола скважины, определяется по формуле:

,

где х_иск – произвольное расстояние в пределах искривленного участка, м. Естественно, что геотермический градиент в пределах искривленного участка определяется как градиент по вертикали к этому участку Н_иск. α – размерный коэффициент определяемый по формуле:

,

,

где R_иск – радиус кривизны ствола, м; φ – угол охвата заданного отклонения ствола от вертикали.

Г- геотермический градиент определяемый по формуле:

Г = (Тни - Тнс)/(L - hнс)

3. Распределение температуры газа при его движении по вертикальному участку ствола скважины до ММП, следует определять по формуле:

,

где Т_нв – температура газа на нижней границе вертикального участка ствола, х_в – произвольное расстояние в пределах вертикального участка, начиная от сечения перехода искривленного к вертикальному участку, м; α – размерный коэффициент, определяемый по формуле:

,

где λ_пв – теплопроводность горных пород, окружающих ствол скважины на вертикальном участке, Дж/кг^.с^.К; Ср_в – теплопроводность газа; f_в(τ) – безразмерная функция времени, определяемая по формуле:

,

где τ – время работы скважины после последней остановки, с; С_п – объемная теплоемкость пород окружающих ствол скважины.

При х_в=L_верт определяется температура газа на устье горизонтальной.

4.Характер изменения температуры в зоне многолетней мерзлоты определяется по формуле:

,

где β-коэффициент учитывающий присутствие низких температур и опр.по формуле:

β = (Тм - Тсг)²/Тсг²

где Т_ом – температура газа на нижней границе мерзлой зоны, К; Г_м – геотермический градиент мерзлой зоны, определяемый по формуле:

,

Н_ом – глубина нижней границы мерзлой зоны, м; Н_нс – глубина нейтрального слоя, м; Т_нс – температура нейтрального слоя, К; х_м – глубина, отсчитываемая от нижней границы мерзлой зоны, м; α_м – размерная величина, определяемая по формуле:

,

где λм – коэффициент теплопроводности мерзлых пород; Ср_м – теплоемкость газа при известных средних значениях давления и температуры в зоне мерзлоты.