1202

Учитывая, что рабочий объем желонки Уж = 0,033 м3 и объем жидкости в цилиндре насоса Vn = 0,0045 м3, получим по формуле (Х.16)

ный диаметр навивки каната при положении гидробура на забое:

где В — ширина барабана (длина бочки), равная 91 см. Необходимая для подъема гидробура на скорости IV мощность

двигателя составит по формуле (Х.15)

N = PDmlan/\9,\v\o6 = 12120-0,538-170/19,1 -0,74 = 78,4 кВт.

Поскольку подъемник ЛТ11КМ-80 имеет мощность 59 кВт (80 л. с.), чистка пробки гидробуром на этом подъемнике возможна только на первых трех скоростях. При больших глубинах сква­ жин следует пользоваться более мощными агрегатами АзИНМаш-32М (см. табл. Х.8).

4. РАСЧЕТ ПРОМЫВКИ ПЕСЧАНОЙ ПРОБКИ СТРУЙНЫМ НАСОСОМ

Задача 93. Расчет провести на основании следующих данных: глубина скважины Н = 1000 м; диаметр эксплуатационной колонны

0,38 см2 — площадь поперечного сечения струи жидкости, выхо­ дящей из сопел; F = 177 см2 — площадь внутреннего сечения 150-мм колонны (см. прил. 3).

211

При работе промывочного агрегата на разных скоростях раз­ мывающая сила струи жидкости равна по формуле (Х.17):

при скорости I

Такая сила обеспечивает высокую интенсивность размыва песка при любой плотности песчаной пробки.

Время, затрачиваемое на промывку 1 м песчаной пробки,

пробки в колонне диаметром 0,15 м (пористостью пробки пренебре­ гаем, что ведет к завышению затрат времени); tp = 3 мин — время размыва пробки мощностью 7 м; / = 7 м — средняя длина промы­ вочной трубы; фд = 0,75 л/с — количество жидкости, отбираемое из скважины струйным насосом; QA.r, = Q J6 — количество песка в жидкости, отбираемое струйным насосом в единицу времени (при средней концентрации песка в жидкости 1 : 5);

U = QA/QP — относительный расход струйного насоса, который зависит от соотношения площадей камеры смешения и выходного

площадь сечения центральной колонны сдвоенных промывочных труб размером 6 0 x 4 8 мм; F]lon = 9,2 см2 — площадь сечения коль­ цевого пространства колонны сдвоенных труб.

2 1 2

Подставив числовые значения, упростим третий член выражения (Х.18)

HU [2 F B. T + FK(W( l + £ / ) ( l — £ - )

Увеличение подачи струйного насоса (отбора жидкости из сква­ жины) в три раза (от Q'A = 0,75 л/с до Q"A = 2,25 л/с) сократит время чистки пробки в следующее число раз:

213

Увеличение основного геометрического параметра струйного насоса {F Jf) при постоянном отборе жидкости из скважины при­ водит, наоборот, к увеличению затрат времени на чистку песча­ ной пробки.

Из приведенных расчетов видно, что снижения затрат времени на чистку песчаной пробки струйным насосом можно достигнуть двумя способами: 1) увеличением отбора жидкости из скважины; 2) снижением значения основного геометрического параметра струйного насоса {F Jf).

Фактором, ограничивающим увеличение отбора жидкости из скважины при выбранном диаметре промывочных труб, служит рабочее давление на силовом промывочном агрегате.

Уменьшение основного геометрического параметра струйного насоса потребует больших расходов рабочей жидкости, что может также привести к росту рабочего давления на насосе промывочного агрегата за счет увеличения гидравлических сопротивлений в про­ мывочных трубах.

Эксплуатационные показатели работы струйного насоса можно улучшить за счет изменения рабочих режимов промывки песча­ ной пробки, что требует применения более мощных агрегатов. Это позволит увеличить отбор жидкости и сократить затраты вре­ мени на разрушение и извлечение пробки.

В настоящее время уже освоены и выпускаются промывочные агрегаты АзИНМАШ-32М, в которых используются трехплунжер­ ные горизонтальные насосы одинарного действия (см. табл. Х.8).

Затраты времени на ликвидацию песчаной пробки в скважине при помощи струйного насоса состоят их двух основных частей: затрат на спуск и подъем сдвоенных промывочных труб и затрат на промывку пробки. Первая составляющая основных затрат вре­ мени зависит от размера промывочных труб, ее можно снизить, применяя трубы малого диаметра.

При использовании для промывки пробки сдвоенных труб 6 0 x 4 8 мм вместо труб 7 3 x 4 8 мм выигрыши во времени на спуско­

=2,3 мин — время на подъем одной трубы 6 0 x 4 8 мм. Подставив числовые значения, найдем

= 128 мин = 2 ч 8 мин.

Таким образом, переход на трубы меньшего диаметра сокра­ щает затраты времени на спуско-подъемные операции на 2 ч 8 мин.

214

V

5. РАСЧЕТ КРЕПЛЕНИЯ ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЫ СКВАЖИН ЦЕМЕНТНЫМ И ЦЕМЕНТНО-ПЕСЧАНЫМ РАСТВОРОМ

Задача 94. Для крепления призабойной зоны скважины цемент­ ным раствором требуется определить количество сухого цемента, количество воды для затворения цемента и продавки цементного раствора в пласт, а также давление и время его закачки в пласт.

Исходные данные: наружный диаметр эксплуатационной ко­ лонны Dn = 168 мм; глубина скважины Н = 1620 м; глубина спуска заливочных труб L = 1600 м; внутренний диаметр заливоч­ ных труб d = 76 мм; эффективная мощность пласта к = 10 м; плотность сухого цемента рц = 3,15 кг/м3; плотность воды рн =

=1 Мг/м3.

Объем закрепляемой зоны

где DK— диаметр зоны крепления, зависящий от радиуса воз­ можного разрушения породы, м; т — условная пористость закре­ пляемой зоны,{.которая зависит от темпа поглощения воды при промывке скважины и устьевого давления. Значением D Kзадаются, исходя из особенностей обрабатываемой скважины, длительности ее предшествующей эксплуатации, количества вынесенного песка, поглотительной способности и др. Принимаем D K = 1 м. Условную пористость обычно принимают равной 1 при темпе поглощения воды 0,5 м3/мин при отсутствии давления на устье; т = 0,5 при том же расходе воды и давлении до 2 МПа.

При более высоком давлении на устье скважины и расходе поглощаемой воды обработка призабойной зоны цементным рас­ твором не рекомендуется.

Примем давление на устье равным 1 МПа при поглощении 0,5 м3/мин воды, что примерно соответствует условной пористости т = 0,75.

Находим объем закрепляемой зоны, который определяет коли­ чество цементного раствора, по формуле (Х.22)

V = 0,785 (I2 - 0.1682) - 10-0,75 = 5,7 м3.

Принимая водоцементный фактор равным 0,5, определим массу сухого цемента из следующего уравнения:

где Уц — объем сухого цемента, м3; V — объем цементного рас­ твора, м3; рц. р — плотность цементного раствора, которую опре­ деляем по формуле

215

Находим массу сухого цемента по формуле (Х.23)

Оц = - § - КР„.р = - Г 5'7 1.84-10» = 7,0 Мг.

Учитывая возможные потери в процессе цементажа, количество сухого цемента увеличивают на 5— 10%, т. е.

Qu = 7 ,0 + 0,7 = 7,7 Mr.

Количество воды для затворения цемента при водоцементном факторе 0,5

QB = Qu,/2 = 7,7/2 = 3,85 Mr или 3,85 м3.

Количество воды, необходимое для продавки цементного рас­ твора в пласт:

V. = 0,785 [t?L + D\(H — L)] =

= 0,785 [0,0762 ■1600 + 0 ,152 (1620 - 1600)1 = 7,6 м3.

Здесь D B — внутренний диаметр эксплуатационной колонны, м. Общее количество потребной воды составит

QB = QB + VB = 3,85 + 7 ,6 = 11,45 м3.

Давление продавки цементного раствора ориентировочно опре­ деляют, исходя из поглотительной способности скважины и сте­ пени дренированности призабойной зоны. Обычно давление про­ давки для подбора насосного агрегата и определения его подачи принимают равным четырех- и пятикратному давлению поглоще­ ния воды при той же скорости нагнетания.

Продолжительность закачки цементного раствора в скважину и продавки его в пласт

Задача % . Для крепления призабойной зоны скважины цемент­ но-песчаным раствором рассчитать необходимое количество сухого цемента и песка, а также количество воды для затворения цемента и продавки его в пласт.

Исходные данные: наружный диаметр эксплуатационной ко­ лонны DH= 141 мм; глубина скважины Н = 1070 м; глубина спуска заливочных труб L = 1050 м; эффективная мощность пласта h = 10 м; внутренний диаметр заливочных труб d = 62 мм; диаметр зоны крепления DK = 0,75 м; условная пористость закре­ пляемой зоны т = 1 ; плотность сухого цемента рц = 3,15Мг/м3; плотность песка рп = 2,65 Мг/м3.

Процесс крепления призабойной зоны ведется в следующем порядке: после промывки скважины от песчаной пробки предва­ рительно закачивают в заливочные трубы 0,5 м3 цементного рас­

216

твора, затем закачивают цементно-песчаную смесь, которую про­ давливают водой; по истечении 48 ч разбуривают цементно-пес­ чаный «стакан».

Объем цементно-песчаной смеси, необходимый для укрепления зоны разрушения пород,

V = 0,785 (£>к - Л ) hm + 0,785D\h =

= 0,785 (0,752 - 0 . 1 4 1 2) 10-1 + 0,785-0,1252- 10 = 4,4 м3.

Здесь £>в — внутренний диаметр эксплуатационной колонны. Так как для обработки скважины рекомендуется применять смесь цемента и песка в соотношении 1 3 при водоцементном и водопесчаном факторе 0,5, то потребное количество сухого це­

мента можно определить по формуле

гДе Рц. п — плотность цементно-песчаной смеси. Масса сухого цемента из формулы (Х.24)

(Х.25)

Плотность цементно-песчаной смеси при указанных весовых соотношениях цемента и песка, водоцементном и водопесчаном факторе определяется по формуле

= 1,74 Мг/м3.

Следовательно, по формуле (Х.25) сухого цемента потребуется

<2ц = Урц. п/6 = 4,4 •1,74/6 = 1,28 Мг.

С учетом 10% на потери

<2ц = 1,28 + 0 ,1 2 8 = 1,4 Мг.

Дополнительное количество сухого цемента для приготовления

217

в призабойную зону скважины определяется объемом заливочных труб

Время, необходимое для закачки в скважину и продавки в пласт цементного раствора, определяется так же, как и в предыдущей задаче.

6. РАСЧЕТ КРЕПЛЕНИЯ ПРИЗАБОЙНОЙ ЗОНЫ ФЕНОЛФОРМАЛЬДЕГИДНОЙ СМОЛОЙ

Задача 96_. Рассчитать крепление пород призабойной зоны фенол­ формальдегидной смолой в условиях забойной температуры Т = = 353 К.

Исходные данные: глубина нижних отверстий фильтра £ ф =

=2250 м; наружный диаметр эксплуатационной колонны DH=

=168 мм; глубина статического уровня hcr = 1060 м; коэффи­ циент пористости породы призабойной зоны пг = 0,4; эффектив­ ная мощность пласта h = 5 м; внешний диаметр зоны крепления

DK = 1 м; внутренний диаметр заливочных труб d = 62 мм; длина заливочных труб колонны L = 2230 м.

После проведения подготовительных работ (очистка забоя, замер глубины забоя, статического уровня и температуры, опре­ деление поглотительной способности скважины, проверка состоя­ ния эксплуатационной колонны, спуск заливочных труб с пакером и герметизация устья) процесс обработки состоит в последователь­ ном выполнении следующих операций:

1) при наличии в скважине воды в заливочную колонну нагне­ тают нефть для вытеснения из скважины воды;

2)вслед за нефтью в эти трубы закачивают требуемый объем смолы;

3)вытесняют в пласт из заливочной колонны смолу соответ­ ствующим объемом нефти; срок продавки в пласт смолы при тем­

5)закачивают в заливочную колонну 0,25 м3 воды, чтобы смыть со стенок труб пленку смолы;

6)для затвердения смолы скважину оставляют в состоянии покоя на 5 сут (при Т = 353 К);

2 1 8

7)по истечении этого срока замеряют глубину забоя и уро­ вень жидкости в скважине;

8)определяют поглотительную способность скважины и осваи­ вают ее методом плавного запуска. При этом отбор жидкости в пер­ вые дни освоения скважины снижают на 20—30% от среднего от­ бора до обработки. Через 10— 15 дней работы режим откачки уси­ ливают, постепенно доводя его до установленной нормы отбора жидкости.

Определим объемное количество смолы, которое равно объему порового пространства зоны крепления

= 0,785 (D2 - D\)hm = 0,785 ( l2 - 0 ,1682) 5-0,4 = 1,52 м3.

Объем продавочной нефти найдем по формуле

Если в скважине перед ее обработкой воды не было, то объем продавочной нефти находят с учетом глубины статического уровня

V, = 0,785 [d2 (L - h„) + Dl ( £ ф- L)] =

= 0,785 [0.0622 (2230 — 1060) + 0,152 (2250 — 2230)] = 3,9 м3.

Задача 97 Рассчитать крепление пород призабойной зоны фе­

эксплуатационной колонны DH= 168 мм; внутренний диаметр заливочных труб d — 62 мм; глубина статического уровня hCT = = 400 м; эффективная мощность пласта h = 8 м; коэффициент пористости породы призабойной зоны пг = 0,4; содержание в по­ роде пласта углекислого кальция с — 6% ; внешний диаметр зоны крепления DK = 1м; относительная плотность песка призабойной зоны рп = 2.

При низкой температуре для затвердения смолы требуется дли­ тельное время (до 30 сут). В присутствии соляной кислоты и при относительно низких температурах смола затвердевает в более короткие сроки.

Затвердению смолы препятствует углекислый кальций, нахо­ дящийся в породе, который оказывает на смолу нейтрализующее действие. Поэтому пески, содержащие углекислый кальций (кар­ бонат кальция), необходимо предварительно обработать соляной кислотой. Для этого в зону крепления сначала закачивают 15%- ный раствор соляной кислоты, а затем смолу, причем в смолу перед закачкой добавляют небольшое количество 15%-ной соляной кислоты. После продавливания нефтью смолы в пласт для уско­ рения затвердения смолы в скважину закачивают 20%-ную соля­

219

ную кислоту, которую продавливают в пласт водой. При этих условиях смола затвердевает в течение двух суток.

При обработке скважин с температурой забоя ниже 330 К кроме определения количества смолы и продавочной жидкости необходимо рассчитать также количество соляной кислоты в со­ ответствии с ее назначением (для добавки к смоле с целью раство­ рения карбонатов и в качестве катализатора).

Количество 15% -ной соляной кислоты для растворения угле­ кислого кальция, содержащегося в породе, определим по фор­ муле

К15 = Лфп/9,65 = 8-6-2/9,65^10 м3.

Этот раствор соляной кислоты закачивается отдельными пор­ циями в 6 —12 приемов через каждые 30—60 мин.

Остаток кислоты из заливочных труб и эксплуатационной ко­ лонны продавливается в пласт легкой нефтью в объеме

V» = 0,785 [# L + Dl (£ ф - £ )] =

= 0,785 (0.062М 000 -|- 0,152(1010 — 1000)] = 3,19 м3.

Здесь DB = 0,15 м — внутренний диаметр эксплуатационной колонны.

Через 10—16 ч после закачки 15%-ного раствора соляной кис­ лоты в скважину закачивают смолу, в которую добавляют малыми порциями при постоянном перемешивании 15%-ную соляную кис­ лоту в объеме 30—50 л на 1 м3 смолы.

Количество смолы для обработки скважины равно

Vc = 0,785 (D l - Dl) hm = 0,785 ( l 2 - 0Д682) - 8-0,4 = 2,44 м3.

Количество 15%-ной соляной кислоты для добавки к смоле, принимая 50 л на 1 м3, составит

Соляной кислоты 20% -ной, которая служит катализатором при застывании смолы с температурой ниже 330 К, берут вдвое больше, чем смолы

К20 = 2VC= 2 •2,44 = 4,88 м3.

Эта кислота закачивается отдельными порциями в 3 —4 приема через каждые 30 мин.

Для продавливания в пласт 20% -ной соляной кислоты потре­ буется воды столько же, сколько нефти при продавливании 15 %- ной соляной кислоты (3,19 м3).

2 2 0