Modeling of the lifting of a heat transfer agent in a geothermal well of a gas condensate deposit

Abstract

Мета. Розробка математичної моделі неізотермічного притоку та ліфтингу видобувної газоподібної суміші (геотермального флюїду) свердловини з урахуванням динамічного коефіцієнта теплопровідності та теплової дифузії, коефіцієнта дроселювання флюїду при неадіабатичному процесі, впливу середньоінтегральної температури середовища на ефективність теплопередачі, зміни молярної маси флюїду протягом терміну експлуатації свердловини, процесу охолодження продуктивного пласта на первинному етапі (місяці – роки) експлуатації. Методика. Застосовано метод матеріально-енергетичного балансу потоків флюїду і тепла у продуктивному пласті та свердловині, прогнозування видобутку геотермального флюїду, чисельні методи термогазодинаміки рідини, методи Ранге-Кута четвертого порядку та Квазіньютонівський метод вирішення нелінійних рівнянь. Результати. Показано, що термічний градієнт гірських порід та теплообмін "теплоносій – порода" змінюється залежно від режиму роботи покладу та свердловини. Це обумовлюється впливом температури, перепаду температури на вологість, в’язкість, стисливість, інші властивості порід, які визначають ефективність теплової дифузії та коефіцієнт теплообміну між флюїдом та гірськими породами. Наукова новизна. Розроблено уточнені рівняння теплового балансу енергії при радіальній фільтрації та ліфтингу продукції свердловини, які вигідно відрізняються від застосовуваних в сучасних методах розрахунку введенням коефіцієнта дроселювання флюїду в пласті при неадіабатичному процесі, врахуванням впливу середньоінтегральної температури середовища на ефективність теплопередачі (відомі методики враховують середньогеометричну температуру пласта). Враховується фактична зміна молярної маси видобувного геотермального флюїду протягом терміну експлуатації свердловини (до 50 років). Термогазодинамічну модель "свердловинний притік – ліфтинг" вдосконалено врахуванням перехідного процесу охолодження продуктивного пласта на первинному етапі (місяці – роки) видобування геотермального флюїду. Практична значимість. Розроблена математична модель дозволяє уточнити розрахунок дебіту свердловини на 10-15%. Розроблена модель відносно базових методик дозволяє в умовах термобаричної інтенсифікації видобутку флюїду і бінарних технологій видобутку "флюїд – геотепло" уточнювати на 20-30% видобування тепла газоконденсатною свердловиною. Математична модель уточнює гирлові температури природного газу.