Файл: Сборник задач по технологии и технике нефтедобычи Учеб, пособие для ву.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 20.03.2024
Просмотров: 282
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
ReB1 = 1,3(0,1503 — 0,089) 1000/0,001 = 79690.
Режим движения турбулентный и Я = 0,3164/79 690|/4 = 0,0188. Потери на трение
Аркз В 2 =0,0188-2000 (1,3)М000/((0,1503 — 0,089) 2] =0,518 МПа.
Суммарные потери в кольцевом зазоре при Q2 = 0,015 м3/с составляют Аркз 2 = 1,129 + 0,518 = 1,647 МПа.
Расчет потерь на трение в кольцевом зазоре с наличием местных сопротивлений (муфт)
Задача 3.3. Рассчитать потери на трение в кольцевом зазоре между концентричными колоннами труб большого диаметра с внутренним диаметром DBH = 0,1503 м и малого диаметра с наружным диаметром dnap = 0,089 м. Колонна малого диаметра состоит из труб длиной /т = 8 м, соединенных муфтами с наружным диаметром d„ = 0,107 м. Длина колонн Н = 2000 м. Объемный расход жидкости Q = 0,04 м3/с. Межтрубное пространство заполнено глинистым раствором с плотностью ргл = 1200 кг/м3,
79
который замещается водой с плотностью рв = 1000 кг/м3. Ранее определено, что г) = 0,0176 Па-с, т0 = 3,2 Па.
Решение. Рассчитываем среднюю скорость движения в кольцевом зазоре
+<з =4/[я(о2н-4ар)]= 4-0,04/(3,14-0,01467) =3,47 м/с.
Определим число Рейнольдса
Re™ =3,47(0,1503 —0,089) 1200/0,0176 = 14 503.
В предыдущей задаче рассчитано критическое число Рейнольдса ReKp = 5823,4. Так как Re™>ReKp, режим движения в межтрубном пространстве турбулентный. Потери на преодоление гидравлических сопротивлений вычисляются по формуле
ДРкз = 0,012рглЛэЯш*/ (Рвн — 4Нар), (3.20)
где k
3 — коэффициент увеличения гидравлических сопротивлений от муфтовых соединений
= 1 + 6 (DBH — 4нар)/(Х/т) а (3.21)
| — коэффициент местных сопротивлений
£Ч(Д2вн-4ар)/(Д2вН-4)^]2. (3-22)
Рассчитываем:
коэффициент местных сопротивлений
|гл = {[(0,1503)2 _ (0,089)2]/[(0,1503)2 — (0,107)2] — 1 }2 = 0,1003;|j
коэффициент гидравлического сопротивления по формуле Бла- зиуса кгл = 0,3164/145031/4 = 0,0288;
коэффициент k3 гл
кэгл = 1 +[0,1003(0,1503 —0,089)]/(0,0288-8) = 1,0267.
Определяем потери на преодоление гидравлических сопротивлений при движении глинистого раствора
Дркз ГЛ = о, 012 • 1200 ■ 1,0267 • 2000 (3,47)2/(0,1503 — 0,089) = 5,81 МПа. Рассчитываем:
число Рейнольдса при движении воды
ReB = 3,47 (0,1503 — 0,089) 1000/0,001 = 212711;
коэффициент гидравлического сопротивления по формуле Г. К. Филоненко
Яа = 1/(1,821gj212!711 —1,64)2 =0,0154;
коэффициент k3B = 1 + [0,1003 (0,1503—0,089)/(0,0154 - 8) ] = = 1,05.
Определяем потери на преодоление гидравлических сопротивлений при движении воды
Дркз в = 0,012-1000-1,05-2000 (3,47)2/(0,1503 —0,089) = 4,95 МПа.
Таким образом, суммарные потери на преодоление гидравлических сопротивлений при замене глинистого раствора водой в кольцевом зазоре составляют
ДРкз = Дркз гл + ДРкз в = 5,81 + 4,95 = 10,76 МПа.
80
РАСЧЕТ ПРОЦЕССА ОСВОЕНИЯ СКВАЖИНЫ МЕТОДОМ ЗАМЕНЫ ЖИДКОСТИ
Расчет основных параметров процесса освоения
Задача 3.4. Рассчитать основные параметры процесса освоения скважины методом замены жидкости для следующих условий: глубина скважины Lc = 2000 м, глубина спуска колонны НКТ Я = 2000 м, пластовое давление рпл = 22,5 МПа. Скважина, обсаженная 168-мм обсадной колонной с внутренним диаметром DBH = 0,1503 м, полностью заполнена глинистым раствором плотностью 1280 кг/м3. Диаметр насосно-компрессорных труб 0,060 м (внутренний диаметр dB„ = 0,0503 м). Необходимо рассчитать давление р3, объем жидкости V3 и продолжительность Т3 прямой (жидкость закачки подается в колонну насосно-компрессорных труб) и обратной (жидкость закачки подается в кольцевой зазор между трубами) закачек. Закачка жидкости ведется агрегатом 4АН-700. Жидкость закачки — вода.
Решение. 1. Прямая закачка.
Рассчитать расстояние х, на которое должна подняться жидкость закачки (считая от забоя) в кольцевом зазоре для случая,
КОГДа Рзаб =
Рпл-
Забойное давление в данном случае равно
Рзаб = Рпл = РглЯ (Н — *) + РзЯ* + АРкз гл "Ь АрЛЗ 3, (3.23)
где ргл, р3 — соответственно плотности жидкости глушения и закачки, кг/м3; Аркзгл— потери давления на преодоление гидравлических сопротивлений при движении жидкости глушения в кольцевом зазоре на расстоянии (Я— х), Па; Аркзз — потери давления на преодоление гидравлических сопротивлений при движении жидкости закачки в кольцевом зазоре на расстоянии х, Па.
Откуда
х Н (Ргл§ 4 А КЗ гл) Рпл 24)
8 (Ргл Рз) "Ь (А КЗ ГЛ А кз з)
где Лкзгл, Лкзз — соответственно градиент давления от гидравлических потерь при движении жидкости глушения и закачки в кольцевом зазоре, Па/м.
100>
АРкз
Режим движения турбулентный и Я = 0,3164/79 690|/4 = 0,0188. Потери на трение
Аркз В 2 =0,0188-2000 (1,3)М000/((0,1503 — 0,089) 2] =0,518 МПа.
Суммарные потери в кольцевом зазоре при Q2 = 0,015 м3/с составляют Аркз 2 = 1,129 + 0,518 = 1,647 МПа.
Расчет потерь на трение в кольцевом зазоре с наличием местных сопротивлений (муфт)
Задача 3.3. Рассчитать потери на трение в кольцевом зазоре между концентричными колоннами труб большого диаметра с внутренним диаметром DBH = 0,1503 м и малого диаметра с наружным диаметром dnap = 0,089 м. Колонна малого диаметра состоит из труб длиной /т = 8 м, соединенных муфтами с наружным диаметром d„ = 0,107 м. Длина колонн Н = 2000 м. Объемный расход жидкости Q = 0,04 м3/с. Межтрубное пространство заполнено глинистым раствором с плотностью ргл = 1200 кг/м3,
79
который замещается водой с плотностью рв = 1000 кг/м3. Ранее определено, что г) = 0,0176 Па-с, т0 = 3,2 Па.
Решение. Рассчитываем среднюю скорость движения в кольцевом зазоре
+<з =4/[я(о2н-4ар)]= 4-0,04/(3,14-0,01467) =3,47 м/с.
Определим число Рейнольдса
Re™ =3,47(0,1503 —0,089) 1200/0,0176 = 14 503.
В предыдущей задаче рассчитано критическое число Рейнольдса ReKp = 5823,4. Так как Re™>ReKp, режим движения в межтрубном пространстве турбулентный. Потери на преодоление гидравлических сопротивлений вычисляются по формуле
ДРкз = 0,012рглЛэЯш*/ (Рвн — 4Нар), (3.20)
где k
3 — коэффициент увеличения гидравлических сопротивлений от муфтовых соединений
= 1 + 6 (DBH — 4нар)/(Х/т) а (3.21)
| — коэффициент местных сопротивлений
£Ч(Д2вн-4ар)/(Д2вН-4)^]2. (3-22)
Рассчитываем:
коэффициент местных сопротивлений
|гл = {[(0,1503)2 _ (0,089)2]/[(0,1503)2 — (0,107)2] — 1 }2 = 0,1003;|j
коэффициент гидравлического сопротивления по формуле Бла- зиуса кгл = 0,3164/145031/4 = 0,0288;
коэффициент k3 гл
кэгл = 1 +[0,1003(0,1503 —0,089)]/(0,0288-8) = 1,0267.
Определяем потери на преодоление гидравлических сопротивлений при движении глинистого раствора
Дркз ГЛ = о, 012 • 1200 ■ 1,0267 • 2000 (3,47)2/(0,1503 — 0,089) = 5,81 МПа. Рассчитываем:
число Рейнольдса при движении воды
ReB = 3,47 (0,1503 — 0,089) 1000/0,001 = 212711;
коэффициент гидравлического сопротивления по формуле Г. К. Филоненко
Яа = 1/(1,821gj212!711 —1,64)2 =0,0154;
коэффициент k3B = 1 + [0,1003 (0,1503—0,089)/(0,0154 - 8) ] = = 1,05.
Определяем потери на преодоление гидравлических сопротивлений при движении воды
Дркз в = 0,012-1000-1,05-2000 (3,47)2/(0,1503 —0,089) = 4,95 МПа.
Таким образом, суммарные потери на преодоление гидравлических сопротивлений при замене глинистого раствора водой в кольцевом зазоре составляют
ДРкз = Дркз гл + ДРкз в = 5,81 + 4,95 = 10,76 МПа.
80
РАСЧЕТ ПРОЦЕССА ОСВОЕНИЯ СКВАЖИНЫ МЕТОДОМ ЗАМЕНЫ ЖИДКОСТИ
Расчет основных параметров процесса освоения
Задача 3.4. Рассчитать основные параметры процесса освоения скважины методом замены жидкости для следующих условий: глубина скважины Lc = 2000 м, глубина спуска колонны НКТ Я = 2000 м, пластовое давление рпл = 22,5 МПа. Скважина, обсаженная 168-мм обсадной колонной с внутренним диаметром DBH = 0,1503 м, полностью заполнена глинистым раствором плотностью 1280 кг/м3. Диаметр насосно-компрессорных труб 0,060 м (внутренний диаметр dB„ = 0,0503 м). Необходимо рассчитать давление р3, объем жидкости V3 и продолжительность Т3 прямой (жидкость закачки подается в колонну насосно-компрессорных труб) и обратной (жидкость закачки подается в кольцевой зазор между трубами) закачек. Закачка жидкости ведется агрегатом 4АН-700. Жидкость закачки — вода.
Решение. 1. Прямая закачка.
Рассчитать расстояние х, на которое должна подняться жидкость закачки (считая от забоя) в кольцевом зазоре для случая,
КОГДа Рзаб =
Рпл-
Забойное давление в данном случае равно
Рзаб = Рпл = РглЯ (Н — *) + РзЯ* + АРкз гл "Ь АрЛЗ 3, (3.23)
где ргл, р3 — соответственно плотности жидкости глушения и закачки, кг/м3; Аркзгл— потери давления на преодоление гидравлических сопротивлений при движении жидкости глушения в кольцевом зазоре на расстоянии (Я— х), Па; Аркзз — потери давления на преодоление гидравлических сопротивлений при движении жидкости закачки в кольцевом зазоре на расстоянии х, Па.
Откуда
х Н (Ргл§ 4 А КЗ гл) Рпл 24)
8 (Ргл Рз) "Ь (А КЗ ГЛ А кз з)
где Лкзгл, Лкзз — соответственно градиент давления от гидравлических потерь при движении жидкости глушения и закачки в кольцевом зазоре, Па/м.
100>
4т„
Ркз (DBh — 4Нар)
k3 Шг
0,012рг
(D вн — 4нар)
А кз з = *Л»»Рз/[(0вн — 4нар) 2]
структурный режим движения,
турбулентный режим движения,
При рзаб = Рпл давление закачки р3 определяется так:
Рз — (Ргл Рз) 8(Я — х) -(- Дрт 3 -р Дркз гл -р Аркз 3. (3.25)
где Дртз — потери давления на преодоление гидравлических со
81
противлений при движении жидкости закачки в насосно-компрес-
сорных трубах на расстоянии Н, Па.
Объем закачиваемой жидкости V3 рассчитываем следующим
образом:
Vs = VT + v£, (3.26)
где VT — объем насосно-компрессорных труб, м3;
VT= nd2BBH/ 4, (3.27)
Укз — объем части кольцевого зазора, заполненный жидкостью
закачки, м3,
<* = n(Dl-dlap)Xl4. (3.28)
Таким образом
V3 = nld2BHH + (Dlti-dlap)x]lT. (3.29)
Продолжительность закачки Т3 (с) определяется так:
T3 = V3!Q, (3.30)
где Q — подача насоса, закачивающего жидкость, м3/с.
При выборе оборудования (насосных агрегатов) необходимо
знать максимальное давление закачки р3 тах- Приближенно эту
величину рассчитываем следующим образом:
Рз max == Ргл — Рз) "Ь ДРтЕгл "Г ДРкз гл “Ь ДРтз > (3.31)
где Артгл, Дртэ — соответственно потери давления на преодоле-
ние гидравлических сопротивлений при движении жидкостей глу-
шения и закачки в насосно-компрессорных трубах на расстоянии Н,
Па; Аркз гл — потери давления на преодоление гидравлических
сопротивлений при движении жидкости глушения в кольцевом за-
зоре на расстоянии Н, Па.
-
Обратная закачка.
Рассчитать расстояние х (считая от забоя), на которое должна
подняться жидкость закачки в насосно-компрессорных трубах для
случая, когда рзаб = рпл.
Забойное давление в данном случае определяем
Рзаб = Рпл = Рглg^H — х) + p3g* + Дрт гл + ДРтз.В (3.32)
где Артгл, Дртз — соответственно потери давления на преодоле-
ние гидравлических сопротивлений при движении в насосно-ком-
прессорных трубах жидкости глушения на расстоянии (Н—х) и
жидкости закачки на расстоянии х, Па.
Из данного выражения получаем
X = [Н (Рглв "Ь гл) Рпл]/[£ (Ргл Рз) Т (Вт гл Атз)]> (3.33)
где Втгл, Дтз — соответственно градиент "давления от гидравли-
82
ческих потерь при движении в [насосно-компрессорных трубах жидкости глушения и закачки, Па/м,
С4т0/(РТДВН) — структурный режим движения,
St гл = |
10,012рглш2/^Вн — турбулентный режим движения,
St3 = ^2Рз/(2^ВН)-
При рэаб = рпл давление закачки рэ определяем так:
Рг = (Ргл — Рз) § (Н — х) + ДРкз з + ДРтз + ДРт гл> (3.34)
где Аркз— потери давления на преодоление гидравлических сопротивлений при движении в кольцевом зазоре жидкости закачки на расстоянии Я, Па.
Объем жидкости закачки
V3 = я \й\шх + (D2BH - d2Hap) Л]/4. (3.35)
При известной подаче насосного агрегата Q рассчитываем продолжительность закачки Т3
Т3 = VJQ. (3.36)
Максимальное давление приближенно определяем по формуле
Рз max — (Ргл — Рз) “Ь ДРт гл -f- ДРкз гл 4" ДРкз з> (3.37)
где Дртгл, Аркз гл — соответственно потери давления на преодоление гидравлических сопротивлений при движении жидкости глушения в насосно-компрессорных трубах и в кольцевом зазоре на расстоянии Я, Па.
Задача 3.5. Рассчитать процесс освоения скважины методом замены жидкости для следующих условий: глубина скважины Lc = 1750 м, глубина спуска колонны НКТ Я = 1300 м, пластовое давление рпл = 17,5 МПа. Скважина, обсаженная 146-мм обсадной колонной с внутренним диаметром Овн = 0,13 м, полностью заполнена глинистым раствором плотностью 1100 кг/м3. Диаметр насосно-компрессорных труб 0,048 м (внутренний диаметр d„H = = 0,0403 м). Необходимо рассчитать давление р3, объем V3 Ц продолжительность Т3 закачки при прямом и обратном процессах. Закачка ведется агрегатом 4АН-700. Жидкость закачки — нефть плотностью 880 кг/м3, вязкостью рн = 0,004 Па-с.
Решение. 1. Пр ямая закачка.
При Рзаб = Рпл
Рзаб = Рпл — Ргл£ (Sc — X.) -f- p3g* 4
АРкз
Обратная закачка.