Раздел 1. Параметры скважин и пгжс

1. Выбор параметров профиля горизонтальной скважины:

H_В – расстояние по вертикали до оси горизонтальной скважины, м

Н_в

R

P_ПЛ

L_Г

• L_Г – длина горизонтального участка скважины.

2. Определение величины пластового давления флюидов продуктивного коллектора в условиях аномально-низкого пластового давления (АНПД):

– величина нормированного снижения пластового давления, Па

Необходимо принять величину (можно расширить значения):

= ; ; ; ; ; ;

3. Определение необходимой величины объемного содержания газа в основе ПГЖС для обеспечения равновесия между пластовым давлением столба ПГЖС на глубине :

где: – атмосферное давление, Па;

– плотность водного раствора ПАВ – пенообразователя с регулирующими добавками, кг/м³

4. Определение необходимой величины степени аэрации ПГЖС для вскрытия продуктивной залежи на равновесии:

5. Расчет величины плотности ПГЖС на устье скважины при P₀:

где ρ – плотность воздуха, ρ = 1,2 кг/м³

6. Величины плотности ПГЖС на глубине H_Впри давлении :

7. Определение величины средней плотности ПГЖС по скважине:

8. Определение объемного расхода (воздуха) при заданной величине объемного расхода пенообразующего раствора для получения ПГЖС с рассчитанными выше параметрами:

где Q_Ж – объемный расход пенообразующего раствора, м³/с.

Выбрать пределы изменения значений Q_Ж в зависимости от диаметра скважины (долота):

Dд, мм	QЖ, м3/с
98,4	0,55·10-4 0,61·10-4 0,63·10-4 0,66·10-4 0,68·10-4
120,6	0,70·10-4 0,71·10-4 0,73·10-4 0,76·10-4 0,78·10-4
132,0	0,79·10-4 0,80·10-4 0,81·10-4 0,83·10-4 0,85·10-4
151,0	0,86·10-4 0,89·10-4 0,93·10-4 0,96·10-4 0,98·10-4
161,0	0,09·10-4 1,01·10-4 1,02·10-4 1,03·10-4 1,04·10-4
190,5	1,05·10-4 1,08·10-4 1,1·10-4 1,12·10-4 1,14·10-4
215,9	1,15·10-4 1,18·10-4 1,21·10-4 1,25·10-4 1,27·10-4
244,5	1,26·10-4 1,33·10-4 1,35·10-4 1,38·10-4 1,45·10-4
269,0	1,45·10-4 1,46·10-4 1,47·10-4 1,48·10-4 1,51·10-4
295,0	1,43·10-4 1,52·10-4 1,61·10-4 1,73·10-4 1,75·10-4

9. Расчет необходимой величины объемного расхода воздуха, для получения пгжс с заданной величиной α при разных диаметрах скважины (долота).

Необходимо построить графики Q₀ = f(Q_Ж)при различных значениях диаметра скважины.

Раздел 2. Расчет параметров промывки горизонтальной скважины с применением газожидкостных смесей (гжс) – пен.

И сходной для этого расчета является схема сил взаимодействия частицы бурового шлама с потоком ПГЖС в наклонном стволе скважины (По Куликову В.В., Соловьеву Е.Н.).

F_A

N

F_тр

Т

F_т

90º-θ

θ

F_тр – сила трения частицы о поверхность стенки скважины;

T – суммарная сила внутреннего трения и критико-химических воздействий на поверхность частицы;

F_А – Архимедова сила;

N – сила нормального давления частиц;

F_Т – сила трения;

θ – зенитный угол.

1. Критическая скорость газожидкостной смеси, при которой частица шлама удерживается во взвешенном состоянии:

где:

R_П – параметр пенной ГЖС, ПГЖС

М_Ж – массовый расход жидкости пенного раствора (пенного раствора ПАВ)

ρ_Ж= 1000 кг/м³ – плотность жидкости;

Q_Ж – расход жидкости, м³/с.Принимаем Q_Жпо п. 1.2.

Р – давление, Па;

М – массовый расход воздуха, кг/с

ρ₀ – плотность воздуха

P₀ = 1·10⁵Па – атмосферное давление;

R – газовая постоянная

T = T₀ – температура, градус Кельвина.

• Принимаем Т = Т₀ = 293ºК;

µ_П – пластическая вязкость, для воды µ_П = 0,01 Па·с;

d_ш – диаметр частиц шлама, м.

d_ш = 0,003; 0,005; 0,007; 0,008; 0,013

Ar – число Архимеда

ρ_ш – плотность шлама

• Принимаем ρ_ш = 2600 кг/м³

ρ_п – плотность пены

_П – параметр ПГЖС (см. выше)

He – число Хедстрёма

τ₀ – динамическое напряжение сдвига ПГЖС;

• Принимаем τ₀ = 15 Па или τ₀ = 5; 10; 15; 25; 30; 45 Па

a – коэффициент учитывающий физико-химический свойства поверхности частиц шлама и водного раствора ПАВ – пенообразователя

С – коэффициент лобового сопротивления шлама при движении в ПГЖС;

2. Расчет величины критической скорости для различных значений диаметра частиц шлама

d_ш= 0,003; 0,005; 0,007; 0,008; 0,013

Построить график зависимости: V_кр. = f(d_ш).

График нужен для того чтобы после определения характерного размера частиц шлама скорректировать критическую скорость потока ПГЖС.

3. Рассчитать величину V_кр. При различных значениях С – коэффициента лобового сопротивления.

Расчет вести последовательно, определяя значения параметров d; He; C; Ar=f(d_ш); V_кр.

По результатам расчетов построить график зависимости V_кр = f(C).

4. Рассчитать значение критической скорости при различных значениях давления в скважине – Р по формуле (8).

При этом необходимо принять соответствующие значения ρ₀;М; М_Ж; Q₀; a; d_ш.

Расчет вести последовательно, определяя значения следующих параметров при различных значениях давления Р: R_П; ρ_п; Ar; He; C.

По результатам расчетов построить график зависимости V_кр. = f(P).

5. Рассчитываем значения V_кр. ­при различных значенияхстепени аэрации ПГЖС:

Степень аэрации определяется по формуле:

где: Q_Ж – принятые значения расхода жидкости в п.1.8.

Расчет вести последовательно, определять значения параметров: Q₀; M; ρ_п; Ar; He; С.

По результатам расчетов построить график зависимости V_кр. = f(α).

6. Рассчитать значения параметра Хедстрёма (He) и критической скорости (V_кр.) падения частиц шлама для принятых значений динамического напряжения сдвига ПГЖС.

Значения динамического сдвига принять в пределах τ₀ = 5÷45 Па при определенных значениях необходимых параметров: Р₀; ρ₀; М; М_Ж; Q₀; d_ш.

По результатам расчета построить графики зависимостей He = f(τ₀) и V_кр. = f(τ₀).

7. После получения расчетных значений параметров и их графических зависимостей отметить на графиках выбранные значения параметры ПГЖС и занести значения технологических параметров и показателей свойств ПГЖС, используя данные по их составу, в таблицу.

Состав водного пенообразующего раствора	ρж, кг/м3	Параметры ПГЖС
		Qж, м3/c	Q0, м3/c	α	τ0, Па	µп, Па·с	Vкр, м/с	м
См. справочник данных в источниках

8. Расчет расхода воздуха при принятых и обоснованных значениях параметров:

где:α – степень аэрации;

Q_ж – расход водного раствора ПАВ, м³/с.

Поскольку величина Q_ж зависит от диаметра скважины, то рекомендуемую величину расхода пенообразующей жидкости (Q_ж) необходимо увязать с диаметром скважины, в которой осуществляется промывка с применением ПГЖС (см. раздел 1.8.)

9. Рассчитываем расход пенной ГЖС:

10. Принять диаметр долота (скважины) и бурильных труб:

D_C – диаметр скважины, м;

D_Н – диаметр наружных бурильных труб, м;

d_В – внутренний диаметр бурильных труб, м.

11. Рассчитаем скорость потока ПГЖС в горизонтальной скважине:

12. Сравниваем величину скорости потока ПГЖС со скоростью витания (критической скоростью):

• Если скорость V_П близка к значению V_кр., то можно увеличить подачу воздуха, обеспечив рекомендуемое (от 10 до 50%) превышение V_п:

• Если V_П существенно меньше по величине, чем расчетное значение критической скорости, то увеличив расходные параметры М, М_Ж, Q и Q_Ж провести вновь расчет величины критической скорости потока ГЖС или необходимо принять ГЖС с более высокими значениями реологических параметров;

• Для промывки горизонтальных скважин с применением пенных ГЖС можно принимать, что: