Расчет нестационарного течения в газовой скважине при использовании микротурбины для увеличения дебита

Задача интенсификации добычи газа является актуальной для нефтегазовой отрасли. Многие крупные газовые месторождения вступили в позднюю стадию разработки, которой характерно падение пластовых давлений, снижение дебита вплоть до прекращения подачи газа. Для решения этой проблемы в работах М.В. Курлени  и С.В. Сердюкова  предлагается воздействовать на призабойную зону интенсивными среднечастотными волнами, возбуждаемыми скважинными источниками. В данной работе исследуется возможность использования в качестве источника колебаний газотурбинного привода, работающего от газового потока. Сформулирована математическая модель привода, выполнены расчеты гидравлических потерь и характеристик, разработан стенд с измерительной аппаратурой и опытной оснасткой для экспериментальной проверки расчетов. Проведенные эксперименты показали, что отклонения между значениями, полученными с помощью уточненной математической модели и экспериментальными данными, лежат в диапазоне допустимых, что подтверждает достоверность математической модели. Выполнено численное моделирование нестационарного течения при запуске скважины, рассчитано потребное время открытия заслонки в зависимости от площади проходного сечения дросселя на входе в газопровод. Установлено, что при уменьшении относительной площади проходного сечения до определенного значения заметно снижается время открытия заслонки с одновременным минимальным падением мощности на турбине. Таким образом, закон открытия заслонки, видимо, является близким к оптимальному. Результаты работы могут быть использованы для интенсификации добычи природного газа и восстановления продуктивности газодобывающих скважин в поздних стадиях разработки месторождений.

Литература

[1] Курленя М.В., Опарин В.Н., Ревуженко А.Ф., Шемякин Е.И. О некоторых особенностях реакции горных пород на взрывные воздействия в ближней зоне. ДАН, 1987, т. 293, № 1, с. 67–70.

[2] Ермилов О.М., Ремизов В.В., Ширковский А.И., Чугунов Л.С. Физика пласта, добыча и подземное хранение газа. Москва, Наука, 1996. 542 с.

[3] Сердюков С.В., Курленя М.В. Механизм сейсмического воздействия на нефтепродуктивные пласты. Геология и геофизика, 2007, т. 48, № 11, с. 1231—1240.

[4] Тер-Саркисов Р.М. Разработка месторождений природных газов. Москва, Недра, 1999. 660 с.

[5] Наталевич А.С. Воздушные микротурбины. Москва, Машиностроение, 1979. 192 с.

[6] Стечкин Б.С. Избранные труды: Теория тепловых двигателей. Москва, Физматлит, 2001. 432 с.

[7] Bjorno L., Cram S., Sreenstrup P.R. Some studies of ultrasonic and associated filtration rates. Ultrasonics. 1978, vol. 16, no. 6, pp. 103—107.

[8] Roberts P.M. Laboratory observations of altered porous fluid-flow behavior in Berea sandstone induced by low-frequency dynamic stress stimulation. Acoustical Physics, 2005, vol. 51, suppl, no. 1, pр. 140—148.