Фонтанирование скважин под действием гидростатического напора

Условие фонтанирования скважины под действием гидростатиче­ского напора определяется неравенством

Рзаб>#_Р#, (93)

где Рзаб — ^в Па; Я — в м; р — в кг/м³; § — в м/с².

При этом р_за6 должно быть выше давления насыщения р_нас. При других условиях скважина будет фонтанировать как за счет гидро­статического напора, так и за счет энергии расширяющегося газа.

При установившемся движении жидкости забойное давление уравновешивается давлением столба жидкости в скважине Яр# плюс давлением, созданным на устье скважины р_у, и плюс давле­нием, необходимым для преодоления трения при движении жидкости в скважине р_тр. В этом случае

Р₃аб^Нр8 + Ру + Р?р- (94)

Потери давления, необходимые на преодоление трения, зависят от условий подъема жидкости и могут быть определены по формуле Дарси—Вейсбаха:

* Н • с2 /г\г\

Р_ТР==Л^-Р, (95)

где К — коэффициент гидравлического сопротивления, зависящий от шероховатости труб и критерия Рейнольдса; с — линейная ско­рость движения жидкости в трубах, м/с; и — диаметр труб, м; р — плотность жидкости, кг/м³.

Скорость движения жидкости можно найти из выражения рас­хода жидкости, т. е. (? = Р -см³/с, где Р — площадь сечения трубы;

О

отсюда скорость с =- %•. р

Коэффициент гидравлического сопротивления Я, определяется для ламинарного и турбулентного режимов соотношениями:

(96) (97)

Забойное давление, определенное по этой формуле, и является тем минимальным давлением, при котором еще возможно фонтани­рование скважины под действием гидростатического напора.

Практически фонтанирование только под действием гидростати­ческого напора встречается очень редко. Обычно по мере подъема жидкости в скважине давление снижается и на некотором расстоя­нии от забоя достигает величины, равной давлению насыщения, при этом из жидкости начинает выделяться газ, который способствует дальнейшему подъему жидкости на поверхность.