22

МІНІСТЕРСТВО НАУКИ І ОСВІТИ УКРАЇНИ

ПОЛТАВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ІМЕНІ ЮРІЯ КОНДРАТЮКА

КАФЕДРА ВИДОБУВАННЯ НАФТИ І ГАЗУ ТА ГЕОТЕХНІКИ

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

ДО КУРСОВОГО ПРОЕКТУ

„ТЕХНОЛОГІЯ ВИДОБУТКУ ГАЗУ”

ПОЛТАВА 2006

Міністерство освіти і науки України

Полтавський національний університет імені Юрія Кондратюка

Кафедра видобування нафти і газу та геотехніки

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

ДО КУРСОВОГО ПРОЕКТУ

„ТЕХНОЛОГІЯ ВИДОБУТКУ ГАЗУ”

для студентів ІV курсу

спеціальності 6.090.300

”Видобування нафти і газу”

усіх форм навчання

Затверджено:

на засіданні кафедри ВНГГ

протокол № ____ від ___________ 2006

Розробив:

Ст. викладач, к.т.н. Воскобійник С.П.

Полтава 2004

I. Загальні вказівки

Дисципліна „Технологія видобутку газу “ є однією з основних профілюючих дисциплін для спеціальності 7.090300 „Видобування нафти і газу“. В ній на підставі узагальнення теоретичних положень фізики нафтового і газового пласта та підземної гідравліки розглядається рішення задач прикладного плану з питань видобутку газу та конденсату, термінів розробки та техніко-економічної оцінки. Формулюються завдання управління технологічними процесами розробки родовищ. Призначена для набуття студентами знань про техніку і технологічні процеси видобутку газу, зосередження уваги на реалізаціі цих процесів і методах розрахунку оцінки режимних параметрів покладу.

У результаті виконання курсового проекту „Технологія видобутку газу” студенти повинні здобути наступні практичні навички та теоретичні знання:

1) про основні технологічні і супутні процеси розробки родовищ газу, пов’язані з підготовкою, експлуатацією, дослідженням газових і нагнітальних свердловин;

2) про особливості і закономірності процесів, які протікають в покладах при русі газу та конденсату в пласті до свердловини та методи керування цими процесами з метою одержання найбільшої газовіддачі;

3) про основи методик газопромислових розрахунків, їх алгоритм виконання;

4) про засоби рішення задач, які пов’язують процеси, що відбуваються в пласті, процесами підйому газу ту конденсату на поверхню;

5) про методи підвищення газовіддачі ;

6) вирішувати конкретні задачі з проектування розробки і експлуатації родовищ газу;

7) виконувати конкретні обчислювання при аналізі процесів розробки родовищ газу в умовах практичної роботи на промислі;

8) розв’язувати технічні задачі в галузі проектування розробки, вибору та експлуатації обладнання для видобутку газу:

9) проектувати технологічні процеси з підвищення газовіддачі.

II. Завдання на проект.

Для виконання курсового проекту з дисципліни „Технологія видобутку газу” студент користується реальними газопромисловими даними. Для цього студент користується „Технологічними режимами роботи свердловини”. Родовище та номер свердловини призначає викладач. Для забезпечення різноманітності варіантів курсового проектування додаткові данні для розрахунків студент, за номером залікової книжки, вибирає з табл. 1, додаток 1.

III. Розрахункова частина.

3.1. Розрахунок колон свердловини на міцність.

Зусилля від колони спрямоване до вибою, а вижтовхувальна сила має зворотній напрямок дії (при зборі навантажень вижтовхувальною силою нехтуємо). Власна вага комбінованої колони визначається вагою кожної секції:

(3.1.1)

де  площа перерізу труб відповідної частини колони (м);

 довжина відповідної секції колони (м);

 густина матеріалу труб кг/м³.

3.1.1. Визначення геометричних параметрів та характеристик міцності труб.

Визначаємо площу перерізу труб, значення внутрішнього діаметру знаходимо згідно сортаменту труб (табл. 2.1) [1] або розраховуємо.

В курсовому проекті (для спрощення) беремо односекційну конструкцію труб свердловини. По аналогії з (3.1.1) для визначення навантаження на трубну головку, знаходимо: вагу колони НКТ, експлуатаційної та проміжної колони, а також кондуктора.

Згідно завдання та сортаменту:

мм, мм, мм, м,

мм, мм, м,

мм, мм, м,

мм, мм, м,

Звідси:

мм;

мм;

мм;

Знаходимо площу перерізу труб НКТ, експлуатаційної, проміжної колони, та кондуктора:

;

Знаходимо власну вагу кожної колони, приймаючи густину металу кг/м³. Згідно сортаменту труб вага 1пог.м труби НКТ

Н= кН;

Н= кН;

Н= кН;

Н= кН.

Загальне навантаження на трубну головку фонтанної арматури буде становити:

кН.

Для підвішеної колони найбільше зусилля розтягу виникає у верхньому перерізі. Тому напруження в розтягу не повинні перевищувати границю текучості металу при . Тобто  ,  ,  ,  . Звідси в першому наближенні визначаємо марку сталі для труб.

Значення напруження у верхньому перерізі труби можна знайти за наступною формулою:

(3.1.2)

Звідси:

МПа;

МПа;

МПа;

МПа;

Розрахунок проводимо для труб виготовлених за стандартами СНД та труб виготовлених за стандартами АНІ (Американський нафтовий інститут). Значення межі текучості на розтяг визначаємо згідно (табл. 2.3) [1]

З умови   МПа  МПа

З умови   МПа  МПа

приймаємо колону НКТ із сталі марки “Д” за стандартами СНД;

приймаємо колону НКТ із сталі марки “J55” за стандартами АНІ;

З умови   МПа  МПа

З умови   МПа  МПа

приймаємо експлуатаційну колону із сталі марки “Д” за стандартами СНД;

приймаємо експлуатаційну колону із сталі марки “J55” за стандартами АНІ;

З умови   МПа  МПа

З умови   МПа  МПа

приймаємо проміжну колону із сталі марки “Д” за стандартами СНД;

приймаємо проміжну колону із сталі марки “Н40” за стандартами АНІ;

З умови   МПа  МПа

З умови   МПа  МПа

приймаємо кондуктор із сталі марки “Д” за стандартами СНД;

приймаємо кондуктор із сталі марки “Н40” за стандартами АНІ;

3.1.2. Розрахунок на міцність колони за стандартами СНД

Для труб з гладкими (невисадженими) кінцями максимальне зусилля, яке руйнує різьбові з’єднання в момент, коли напруження в металі відповідають границі текучості, визначають за формулою:

(3.1.3)

де  середній діаметр різьби в основній частині по западені першої повної нитки різьби, що перебуває в зачепленні (м);

 довжина різьби до основної площини (м);

 кут, складений напрямком опорної поверхні різьби з віссю труби;

 кут тертя.

Згідно сортаменту (табл.2.2) [1]:

мм, мм.

Звідси:

Н= кН;

З   МПа МПа  значить умова міцності різьбових з’єднань для труб із сталі марки “Д” не виконується. Необхідно збільшувати марку сталі для труб верхнього перерізу колони НКТ. Приймаємо трубу НКТ із сталі марки “К” з границею текучості МПа.

Звідси:

Н= кН;

З   МПа МПа  значить умова міцності різьбових з’єднань для труб із сталі марки “К” виконується.

Допустиму глибину підвіски колони обчислюють за наближеною формулою, яка враховує навантаження тільки від дії власної ваги колони та від дії тиску на виході бурового насосу.

(3.1.4)

де  коефіцієнт запасу міцності для труб, який приймається в межах 1,31,5;

 тиск на вихідній лінії бурового насосу приймається в межах 3540МПа;

Звідси:

З     значить використовувати односекційну колону НКТ неможливо. Необхідно приймати і розраховувати багатосекційну колону НКТ.

3.1.3. Розрахунок на міцність колони за стандартами АНІ.

При використанні труб, виготовлених за стандартами АНІ, додатково враховують їх здатність протидіяти зусиллям, що виникають внаслідок дії внутрішнього тиску за заступними формулами:

Для сталі “H40” та “J55”:

(3.1.5)

Звідси:

МПа

Граничний значення тиску в трубах з урахуванням коефіцієнту запасу міцності на опір зминанню визначається за формулою

(3.1.6)

де 1,25 коефіцієнт запасу міцності на опір зминанню.

Звідси:

МПа

З   МПа МПа  значить умова міцності при дії зусиль зминання для труб із сталі марки “H40” виконується.

Найменший внутрішній тиск, при якому напруження в тілі труби досягають границі текучості, визначають за формулою:

(3.1.7)

Значення визначаємо згідно (табл. 2.3) [1]

Звідси:

З   МПа МПа  значить умова міцності при дії внутрішнього тиску для труб із сталі марки “H40” виконується.