Распределение температуры вдоль вертикального ствола газоконденсатной скважины

Abstract

Распределение температуры вдоль ствола газоконденсатной скважины является важным параметром для прогнозирования ее работы и успешной добычи на газоконденсатных месторождениях. Температура влияет на оценку прогноза образования газовых гидратов, выпадение жидкости и образования коррозии в насосно-компрессорных трубах, что сказывается на капитальных затратах, которые необходимо закладывать на ранних этапах разработки месторождений. Целью данной работы является разработка методики экспресс-оценки температуры газоконденсатной смеси вдоль ствола скважины. Приведены примеры месторождений, для которых данная тема является актуальной. Рассмотрено одномерное уравнение теплопроводности с учетом конвективного переноса тепла и потерь теплоты через боковую стенку скважины. Показано, что точное аналитическое решение данного уравнения дает адекватное описание температурного поля вдоль скважины как в стационарном режиме, так и в процессе его установления. Получено также численное решение этого уравнения методом сеток с использованием явной схемы. Результаты аналитического и численного решений сопоставлены с результатами расчетов на специализированном программном продукте, а также с фактическими данными 4 скважин 3 газоконденсатных месторождений на различных режимах работы, и получено хорошее согласие этих результатов друг с другом. На основе этих решений построены графики, позволяющие определить температуру вдоль ствола скважины с момента ее запуска до выхода на стационарный режим, а также на стационарном режиме. Показана возможность оценки коэффициента теплообмена скважины с окружающим ее грунтом и описана методика этой оценки.

The temperature distribution along the wellbore of a gas condensate well is an important parameter for predicting its operation and successful production at gas condensate fields. Temperature affects the assessment of gas hydrate formation, liquid dropout, and corrosion in tubing, which impacts capital expenditures, which must be factored in during the early stages of field development. The objective of this paper is to develop a method for rapidly estimating the temperature of a gas condensate mixture along a wellbore. Examples of fields for which this topic is relevant are provided. A one-dimensional heat conduction equation is considered, taking into account convective heat transfer and heat loss through the wellbore sidewall. It is shown that an exact analytical solution to this equation provides an adequate description of the temperature field along the wellbore, both in steady-state conditions and during its establishment. A numerical solution to this equation is also obtained using a grid method with an explicit scheme. The results of the analytical and numerical solutions were compared with the results of calculations using specialized soft ware, as well as with actual data from four wells at three gas condensate fields under various operating conditions. Good compliance was found between these results. Based on these solutions, graphs were constructed to determine the temperature along the wellbore from startup to reaching steady-state conditions, as well as during steady-state conditions. The feasibility of estimating the heat transfer coefficient between the wellbore and the surrounding soil is demonstrated, and a methodology for this assessment is described.