ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 17.03.2024
Просмотров: 45
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Тема: Гидравлический расчет промывки
Для успешного выноса песка на поверхность необходимо, чтобы скорость восходящего потока промывочной жидкости превышала скорость падения частиц песка в жидкости, находящейся в покое. Скорость падения частиц больше для частиц с большим диаметром. Поэтому при расчете промывки необходимо ориентироваться на максимальные размеры зерен песка по фракционному составу. Скорость подъема размытой пробки будет
vn = v,-wcp,
где vn - скорость подъема размытых песчинок;
vв - скорость восходящего потока жидкости;
wcp - средняя скорость свободного падения песка в жидкости (критическая скорость).
Если обозначить глубину, на которой производится промывка, через Н, то время, потребное для подъема на поверхность размытого песка, будет
T = H/vn
Общие гидравлические потери при промыве будут равны
h = h1 + h2 + h3 + h4,
где h1 - потери при прохождении нисходящего потока жидкости;
h2 - потери при прохождении смеси жидкости с размытым песком;
h3 - потери от уравновешивания разности удельных весов в трубах;
h4 - потери на пути от насоса до промывочных труб (в шланге, в вертлюге и в промывочной линии от насоса до шланга).
Давление на забой скважины при обратной промывке будет больше, чем при прямой промывке, на величину разности в гидравлических потерях в кольцевом пространстве и подъемных трубах.
Это давление равно
p = (H + h2 + h3) ρжg
где H - глубина промывки в м;
рж - плотность промывочной жидкости в кг/м3.
При прямой промывке hменьше, чем при обратной.
Промывка водой. Потери напора при прямой промывке определяются по формуле
h1 = λ H1/d * vн2/2g
где H1 - длина промывочных труб в м;
d - диаметр промывочных труб в м;
vn- скорость нисходящего потока жидкости в промывочных
трубах в м/сек;
g- ускорение силы тяжести, равное 9,81 м/сек2;
λ – коэффициент трения для воды, зависящий от диаметра труб и равный:
Диаметр
Труб, мм
38
50
63
75
100
125
150
175
200
λ
0,040
0,037
0,035
0,034
0,032
0,030
0,028
0,025
0,020
Потери при движении жидкости с размытым песком в кольцевом пространстве при прямой промывке равны
H2 = φλH/D –d1 * vв2/2g,
где φ - коэффициент, учитывающий повышение гидравлических потерь от наличия песка в жидкости; принимается φ = 1,1 ÷ 1,2;
D - внутренний диаметр колонны в м;
d1 - наружный диаметр промывочных труб в м;
vв - скорость восходящего потока жидкости в м/сек.
При определении потерь обратной промывке необходимо в формулу подсчёта потерь в кольцевом пространстве подставить скорость нисходящего потока чистой жидкости vв, а коэффициент φ учитывать в формуле движения смеси (воды с песком) по центральной трубе со скоростью vв.
Добавочный напор, который необходимо преодолеть в связи с разностью статических напоров в промывочных трубах и в кольцевом пространстве вследствие наличия песка в восходящем потоке, можно определить по формуле К. А. Апресова
h3 = (1 – m) * Fl/f * [pп/pж * (1 –wc/vв) – 1]
где m - объем пустот между отдельными частицами песка, заполняемый жидкостью; принимается равным 0,25 - 0,40;
1 - т - объем зерен песка, приходящийся на единицу объема пробки;
F - площадь сечения эксплуатационной колонны в м2;
l - высота пробки, промытой за один прием (одно – и двухтрубка) в м;
f - при прямой промывке - площадь сечения кольцевого пространства; при обратной промывке - площадь сечения промывочных труб в м2;
pп - плотность песка, для кварцевого песка рп = 2600 ÷ 2700 кг/м3;
рж - плотность промывочной жидкости; рж = 800 ÷ 1000 кг/м3;
wс - скорость свободного падения частиц песка в жидкости (критическая скорость) в м/сек;
vв - скорость восходящего потока в м/сек.
Потери напора в шланге и вертлюге (при прямой промывке водой) могут быть определены по следующим опытным данным:
Тема: Гидравлический расчет промывки
Для успешного выноса песка на поверхность необходимо, чтобы скорость восходящего потока промывочной жидкости превышала скорость падения частиц песка в жидкости, находящейся в покое. Скорость падения частиц больше для частиц с большим диаметром. Поэтому при расчете промывки необходимо ориентироваться на максимальные размеры зерен песка по фракционному составу. Скорость подъема размытой пробки будет
vn = v,-wcp,
где vn - скорость подъема размытых песчинок;
vв - скорость восходящего потока жидкости;
wcp - средняя скорость свободного падения песка в жидкости (критическая скорость).
Если обозначить глубину, на которой производится промывка, через Н, то время, потребное для подъема на поверхность размытого песка, будет
T = H/vn
Общие гидравлические потери при промыве будут равны
h = h1 + h2 + h3 + h4,
где h1 - потери при прохождении нисходящего потока жидкости;
h2 - потери при прохождении смеси жидкости с размытым песком;
h3 - потери от уравновешивания разности удельных весов в трубах;
h4 - потери на пути от насоса до промывочных труб (в шланге, в вертлюге и в промывочной линии от насоса до шланга).
Давление на забой скважины при обратной промывке будет больше, чем при прямой промывке, на величину разности в гидравлических потерях в кольцевом пространстве и подъемных трубах.
Это давление равно
p = (H + h2 + h3) ρжg
где H - глубина промывки в м;
рж - плотность промывочной жидкости в кг/м3.
При прямой промывке hменьше, чем при обратной.
Промывка водой. Потери напора при прямой промывке определяются по формуле
h1 = λ H1/d * vн2/2g
где H1 - длина промывочных труб в м;
d - диаметр промывочных труб в м;
vn- скорость нисходящего потока жидкости в промывочных
трубах в м/сек;
g- ускорение силы тяжести, равное 9,81 м/сек2;
λ – коэффициент трения для воды, зависящий от диаметра труб и равный:
Диаметр
Труб, мм
38
50
63
75
100
125
150
175
200
λ
0,040
0,037
0,035
0,034
0,032
0,030
0,028
0,025
0,020
Потери при движении жидкости с размытым песком в кольцевом пространстве при прямой промывке равны
H2 = φλH/D –d1 * vв2/2g,
где φ - коэффициент, учитывающий повышение гидравлических потерь от наличия песка в жидкости; принимается φ = 1,1 ÷ 1,2;
D - внутренний диаметр колонны в м;
d1 - наружный диаметр промывочных труб в м;
vв - скорость восходящего потока жидкости в м/сек.
При определении потерь обратной промывке необходимо в формулу подсчёта потерь в кольцевом пространстве подставить скорость нисходящего потока чистой жидкости vв, а коэффициент φ учитывать в формуле движения смеси (воды с песком) по центральной трубе со скоростью vв.
Добавочный напор, который необходимо преодолеть в связи с разностью статических напоров в промывочных трубах и в кольцевом пространстве вследствие наличия песка в восходящем потоке, можно определить по формуле К. А. Апресова
h3 = (1 – m) * Fl/f * [pп/pж * (1 –wc/vв) – 1]
где m - объем пустот между отдельными частицами песка, заполняемый жидкостью; принимается равным 0,25 - 0,40;
1 - т - объем зерен песка, приходящийся на единицу объема пробки;
F - площадь сечения эксплуатационной колонны в м2;
l - высота пробки, промытой за один прием (одно – и двухтрубка) в м;
f - при прямой промывке - площадь сечения кольцевого пространства; при обратной промывке - площадь сечения промывочных труб в м2;
pп - плотность песка, для кварцевого песка рп = 2600 ÷ 2700 кг/м3;
рж - плотность промывочной жидкости; рж = 800 ÷ 1000 кг/м3;
wс - скорость свободного падения частиц песка в жидкости (критическая скорость) в м/сек;
vв - скорость восходящего потока в м/сек.
Потери напора в шланге и вертлюге (при прямой промывке водой) могут быть определены по следующим опытным данным:
Тема: Гидравлический расчет промывки
Для успешного выноса песка на поверхность необходимо, чтобы скорость восходящего потока промывочной жидкости превышала скорость падения частиц песка в жидкости, находящейся в покое. Скорость падения частиц больше для частиц с большим диаметром. Поэтому при расчете промывки необходимо ориентироваться на максимальные размеры зерен песка по фракционному составу. Скорость подъема размытой пробки будет
vn = v,-wcp,
где vn - скорость подъема размытых песчинок;
vв - скорость восходящего потока жидкости;
wcp - средняя скорость свободного падения песка в жидкости (критическая скорость).
Если обозначить глубину, на которой производится промывка, через Н, то время, потребное для подъема на поверхность размытого песка, будет
T = H/vn
Общие гидравлические потери при промыве будут равны
h = h1 + h2 + h3 + h4,
где h1 - потери при прохождении нисходящего потока жидкости;
h2 - потери при прохождении смеси жидкости с размытым песком;
h3 - потери от уравновешивания разности удельных весов в трубах;
h4 - потери на пути от насоса до промывочных труб (в шланге, в вертлюге и в промывочной линии от насоса до шланга).
Давление на забой скважины при обратной промывке будет больше, чем при прямой промывке, на величину разности в гидравлических потерях в кольцевом пространстве и подъемных трубах.
Это давление равно
p = (H + h2 + h3) ρжg
где H - глубина промывки в м;
рж - плотность промывочной жидкости в кг/м3.
При прямой промывке hменьше, чем при обратной.
Промывка водой. Потери напора при прямой промывке определяются по формуле
h1 = λ H1/d * vн2/2g
где H1 - длина промывочных труб в м;
d - диаметр промывочных труб в м;
vn- скорость нисходящего потока жидкости в промывочных
трубах в м/сек;
g- ускорение силы тяжести, равное 9,81 м/сек2;
λ – коэффициент трения для воды, зависящий от диаметра труб и равный:
Диаметр
Труб, мм
38
50
63
75
100
125
150
175
200
λ
0,040
0,037
0,035
0,034
0,032
0,030
0,028
0,025
0,020
Потери при движении жидкости с размытым песком в кольцевом пространстве при прямой промывке равны
H2 = φλH/D –d1 * vв2/2g,
где φ - коэффициент, учитывающий повышение гидравлических потерь от наличия песка в жидкости; принимается φ = 1,1 ÷ 1,2;
D - внутренний диаметр колонны в м;
d1 - наружный диаметр промывочных труб в м;
vв - скорость восходящего потока жидкости в м/сек.
При определении потерь обратной промывке необходимо в формулу подсчёта потерь в кольцевом пространстве подставить скорость нисходящего потока чистой жидкости vв, а коэффициент φ учитывать в формуле движения смеси (воды с песком) по центральной трубе со скоростью vв.
Добавочный напор, который необходимо преодолеть в связи с разностью статических напоров в промывочных трубах и в кольцевом пространстве вследствие наличия песка в восходящем потоке, можно определить по формуле К. А. Апресова
h3 = (1 – m) * Fl/f * [pп/pж * (1 –wc/vв) – 1]
где m - объем пустот между отдельными частицами песка, заполняемый жидкостью; принимается равным 0,25 - 0,40;
1 - т - объем зерен песка, приходящийся на единицу объема пробки;
F - площадь сечения эксплуатационной колонны в м2;
l - высота пробки, промытой за один прием (одно – и двухтрубка) в м;
f - при прямой промывке - площадь сечения кольцевого пространства; при обратной промывке - площадь сечения промывочных труб в м2;
pп - плотность песка, для кварцевого песка рп = 2600 ÷ 2700 кг/м3;
рж - плотность промывочной жидкости; рж = 800 ÷ 1000 кг/м3;
wс - скорость свободного падения частиц песка в жидкости (критическая скорость) в м/сек;
vв - скорость восходящего потока в м/сек.
Потери напора в шланге и вертлюге (при прямой промывке водой) могут быть определены по следующим опытным данным:
| Диаметр Труб, мм | 38 | 50 | 63 | 75 | 100 | 125 | 150 | 175 | 200 |
| λ | 0,040 | 0,037 | 0,035 | 0,034 | 0,032 | 0,030 | 0,028 | 0,025 | 0,020 |
| Расход, л/сек | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 |
| Потери напора, кг/см2 | 0,4 | 0,8 | 1,2 | 1,7 | 2,2 |
| Потери напора, н/м2 | 0,4*103 | 0,8*105 | 1,2*105 | 1,7*105 | 2,2*105 |
| Расход л/сек | 8 | 9 | 10 | 15 | 20 |
| Потери напора, кг/см2 | 2,9 | 3,6 | 5 | 11 | 20 |
| Потери напора, н/м2 | 2,9*103 | 3,6*105 | 5*105 | 11*105 | 20*105 |
Потери напора и нагнетательной линии можно определить по общей формуле гидравлики.
Остальными потерями (от поворота струи при выходе из промывочных труб, от сообщения скорости восходящему потоку и др.) ввиду их малой величины в техническом расчете можно пренебречь.
Промывка нефтью. При промывке нефтью изменения в подсчете будут только при определении коэффициента трения λ, который при турбулентном режиме подсчитывается по формуле Блазиуса и предварительно определяется число Рейнольдса.
Лекция № 11
Тема: Крепление пород призабойной зоны
С целью уменьшения и даже прекращения поступления песка в скважину осуществляют крепление пород призабойной зоны путем закачки:
а) цементного раствора;
б) песчаноцементной смеси;
в) химических реагентов.
Сущность крепления цементом заключается в закачке в пласт цементного раствора, который, затвердевая в призабойной зоне, укрепляет породу и повышает ее устойчивость размыву. В пласты с небольшой мощностью и слабым поглощением закачивают небольшое количество цемента (2-3 т). При больших интервалах фильтра в высоких коэффициентах продуктивности нагнетают большую порцию (порядка 4-6 т). При большой длине фильтра или при одновременной эксплуатации двух или нескольких объектов закачивать цемент рекомендуется в два или несколько этапов. Сначала крепят в призабойную зону в верхней части фильтра. Для изоляции нижней части в скважину засыпается песок. После крепления верхней части фильтра песок вымывается и обрабатывается нижняя часть.
Сущность крепления пород призабойной зоны цементнопесчаной смесью заключается при закачивании в прифильтровую часть через отверстия фильтра слоем песка и цемента. Весовое соотношение песка и цемента 3 : 1 дает наиболее проницаемую и устойчивую.
К размыву бетонную массу.
Для отделения нефти из призабойной зоны и создания условий дли лучшего схватывания цемента перед обработкой в скважину закачивают несколько кубических метров воды с добавкой ПАВ (например, 0,01% сульфонола), после этого приступают к непосредственной обработке.
В колонну заливочных труб закачивают 0,5 м 3 водо-цементного раствора с целью предотвращения осадка песка из песчаноцементной смеси внутри заливочной колонны. При больших фильтрах смесь прокачивают в несколько приемов. Вначале обрабатывают верхнюю часть фильтра, затем среднюю и, наконец, нижнюю. После продавливания смеси скважину оставляют в покое для затвердения цемента на 48 ч, после чего разбуривают стакан, забой промывают и определяют поглотительную способность пласта.
Другим методом борьбы с поступлением песка на забои — крепление рыхлых пород при помощи пластмасс. Применяемые пластмассы, в условиях нормальной температуры представляющие собой жидкости, под влиянием полимеризации, конденсации и реакций в скважине переходят в нерастворимую прочную твердую пластмассу. В качестве такого вещества применяют фенолформальдегидную смолу, растворимую в воде и не растворимую в нефти. Исходными реагентами для получения смолы служат: сырые фенолы, 40%-ный формалин и раствор технического едкого натра.
АзНИИ ДН рекомендует следующий рецепт приготовления смолы (в весовых частях):
а) сырые фенолы - 100;
б) 40%-ный формалин - 100;
в) 40%-ный технический едкий натр 7,5.
Получающаяся смола представляет собой легко подвижную жидкость вишнево-коричневого цвета плотностью 1130-1150 кг/м3. Смола затвердевает при низкой температуре, ниже 603 С - только в присутствии соляной кислоты, а при температуре свыше 130° С - без нее. В соответствии с этим свойством смолы призабойную зону крепят в зависимости от температуры двумя способами: для скважин с температурой на забое 60° С и выше и для скважин с температурой на забое ниже 60° С. Сущность первого способа заключается в следующем. В призабойную зону задавливают смолу в таком количестве, чтобы все поровое пространство намеченной зоны крепления было заполнено смолой. После задавки смолы в пласт скважину оставляют в покое на время, необходимое для затвердения смолы. Чем выше температура пласта, тем процесс твердения происходит быстрее: при температуре 60° С в течение 12 суток, при 70° С 8 суток, при 80° С — 5 суток и при 90° С - 3 суток.
Не рекомендуется обрабатывать смолами следующие скважины:
а) с дефектами эксплуатационной колонны;
б) при притоке в скважину посторонних вод;
в) при низких столбах жидкости в скважине (менее 100 м);
г) при наличии обвалов в призабойной зоне с разрушением кровли пласта.
Краснодарский филиал ВНИИнефть разработал и внедрил крепление рыхлых пород крепителем «М» - карбамидной смолой. Под действием катализатора - соляной кислоты - происходит поликонденсация крепителя и образуется гель, который затем превращается в твердую массу. Отвердение в присутствии соляной кислоты происходит при температуре 30°С и выше. С повышением содержания соляной кислоты и ростом температуры отвердение ускоряется.
Лекция № 12
Тема: Капитальный ремонт скважин
Нормальная эксплуатация скважин иногда нарушается по тем или иным причинам. При неумеренных депрессиях происходят смятие или сломы обсадных колонн. По небрежности обрываются трубы, желонки и другое оборудование. При прорыве вод скважина начинает резко снижать производительность, и для восстановления нормальной эксплуатации нужно произвести те или иные ремонтные работы.
Скважины, в которых нельзя произвести ремонт силами бригад по подземному ремонту, переводят в категорию скважин, требующих капитального ремонта. В этот фонд переводят скважины, вышедшие из бурения, но не поступившие в эксплуатацию. Перечень работ, входящих в состав капитальных ремонтов, следующий:
а) ликвидация крупных аварий с подземным оборудованием;
исправление сломанных и смятых колонн; разбуривание и промывка
крепких песчаных пробок;
б) крепление пород призабойной зоны цементом, песком, смолами и др.;
в) изоляция верхних и подошвенных вод, возврат на другие
горизонты;
г) работы, связанные с воздействием на призабойные зоны для увеличения производительности: соляно-кислотные обработки, гидравлический разрыв и др.;
д) зарезка и бурение второго ствола.
Перечисленные работы выполняют конторы по капитальному
ремонту, в распоряжении которых имеются бригады, оснащенные всем необходимым оборудованием и инструментом. На промыслах, где отдельные виды работ носят массовый характер, например, соляно-кислотные обработки, в составе контор по капитальному ремонту выделяются самостоятельные цехи.
Бригады по капитальному ремонту производят спуско-подъемные операции при помощи передвижных подъемников типа «Бакинец», А-40 и А-50. Для сложных работ устанавливают оборудование, применяемое при бурении, и усиливают эксплуатационную вышку. На промыслах Башкирии для капитального ремонта применяют также передвижные мачты ПТМГ-40.
Вследствие неудачного цементирования или повреждения обсадных колонн (слом, трещины, пропуск в резьбовом соединении) в скважину прорываются посторонние воды. При обводнении скважины не всегда удается возобновить эксплуатацию одним лишь
цементированием. Иногда требуется ремонт поврежденной обсадной колонны. Так, слом исправляют оправочными долотами или оправками. Если оправить не удается, то поврежденное место фрезеруют. Иногда выше слома отворачивают трубу, извлекают ее из скважины и после подъема спускают новую колонну с направляющей воронкой на конце и затем свинчивают ее с оставшимися в скважине трубами. Смятые места выправляют оправками. Если не удается оправить, то в колонне прорезают окно выше испорченного места. Из окна бурят второй ствол и через окно в пробуренную часть спускают трубы.
Бригады не только исправляют дефекты колонн, но и производят сложные работы, связанные с извлечением труб, сидящих в песчаной пробке.
Для извлечения труб, прихваченных при тампонаже цементом, применяют трубные фрезеры, которые также используют для освобождения труб от песчаной пробки.
При прорыве в скважину подошвенных или
