Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Юрчук, А. М. Расчеты в добыче нефти учеб. пособие

.pdf
Скачиваний:
93
Добавлен:
22.10.2023
Размер:
11.22 Mб
Скачать

и часть воды под действием упругой энергии пласта поступит в неф­ тяную часть пласта.

Рассмотрим законтурную кольцевую площадь F х = 12 000 га, занятую напорной водой, и примем при данных условиях коэффи­ циент сжимаемости воды ßB= 4,2-10 5 на 1 кгс/см2 [31].

Тогда коэффициент упругоемкости для указанной законтурной обводненной части пласта найдем по формуле

ß* = mßB+ ß„ = 0,22 - 4 ,2 .10-Ч- 2 ■ю~» = 2,924 • ІО-5.

Как видно из сравнения коэффициентов упругоемкости для нефтяной и обводненной частей пласта, падение давления за конту­ ром будет менее интенсивным, чем внутри контура.

Предположим, что средневзвешенное давление внутри рассма­ триваемой кольцевой площади уменьшится за тот же промежуток времени на

Ар1 = 50 кгс/см2, т. е. на 50% от Ар.

В этом случае количество воды, которое поступит в поры пласта под действием упругой энергии в пределах контура нефтеносности, будет

ДУВ= ß*/7j APl = 2,924 • 10~5• 12 000 • 104-12-50 = 2105 • ІО3 м3.

Таким образом, через начальный контур нефтеносности в резуль­ тате гидродинамического (неупругого) перемещения воды в пласт поступит следующий объем жидкости:

4522-Ю3- 2105-ІО3 = 2417-108 м3.

Остальная часть (до 5-10вм3) представляет суммарный запас, определяемый действием упругих сил. Иначе говоря, больше поло­ вины (приблизительно 51,7%) добычи нефти будет получено за счет упругой энергии нефти, породы и воды, расположенных в пределах начального контура нефтеносности и в его непосредственном окру­ жении.

6.Определение запасов нефти и газа

яоценка эффективности использования пластовой энергии [31]

Задача 7

Нефтяная залежь имеет газовую шапку, составляющую 15%

всего объема залежи в пределах контура нефтегазоносности.

Залежь

нефти

окружена

активной водой. Начальное пластовое давление

р„ =

200

кгс/см2, пластовая

температура

Т пл = 363 К

(90° С).

По данным лабораторных исследований установлено: начальное

количество газа, растворенного в нефти, г0 =

150 м3/м3, начальный

объемный

коэффициент нефти

Ь0 = 1,475, начальный коэффициент

сжимаемости газа

z0 = 0,9, плотность нефти рн = 0,85 т/м3.

 

140

За первый год эксплуатации среднее пластовое давление упало до Р! = 180 кгс/см2. За это время было добыто безводной нефти

Qx =

5-105 т, или

= 5,88-ІО6 м3,

и

газа

Ѵ± = 100-10е м3.

В течение второго

года эксплуатации

пластовое давление

было

почти постоянным pt — 180 кгс/см2. Добыча за этот год

составила:

нефти

Q 2 = 4 . 1 0 в т ,

и л и 4 , 7 - 1 0 5 m 3,

газа

Ѵ2 =

75.10е м3 и

воды

W =

5 -104 м3.

 

 

 

второго года

был

bt =

Объемный коэффициент нефти к концу

= 1,415; содержание

растворенного

газа

уменьшилось

до

rt =

=125 м33 и коэффициент сжимаемости газа снизился до zt = 0,85. Отношение объема газовой шапки к объему нефтяной залежи

а

 

15

= 0,1765.

 

 

100 — 15

 

 

 

 

 

 

Начальный объемный коэффициент газа

 

Т пл

1

_а п

363

1

0,006.

*о = 273

Рп

~

' 273

' 200

Объемный коэффициент газа к концу второго года

вZ?*__ „ Т’пл 1

О ок 363

 

= 0,0063.

- * Ч л Г 7 Г =

085'^ тз-

180

 

 

 

 

Двухфазный объемный коэффициент (нефти и газа) к концу вто­ рого года

Ut = bt + (r0 —rt) Bt = 1,415 + (150-125) -0,0063 = 1,5725.

Всего добыто за время t (2 года):

 

нефти

 

1,06 • 10е м3;

+ (?2= 5,88 • ІО5+ 4,7 • ІО5=

газа

 

175 • 10е м3.

V = Ѵх + Ѵ2= 100 • ІО6+ 75 • 10е =

Средний газовый фактор

 

п

V . . ' 1 7 5 - І О 6 __л д к

 

 

Т ~ '1,06-І05 - 165 М/ М-

В течение второго года эксплуатации общий перепад давления оставался постоянным:

Ар = рнpt = 200 —180 = 20 кгс/см2.

Среднесуточная добыча нефти за второй год

dQn

4,7 • 105

: 1305 м3

dt

360

 

(число дней работы в году принято равным 360).

141

Средний газовый фактор за второй год

 

п

Т72

7 5 - 1 0 е

. г п

о . о

 

Gt

= Т/ГТ05' =

159

м /ы •

Среднесуточная добыча воды за второй год

 

 

dw

5 • |(Н =

139

м3.

 

 

di

360

 

 

Количество контурной воды, внедрившейся в нефтяную залежь,

найдем по формуле

 

і

 

 

 

 

 

 

 

 

 

W =

к пр \ {Рн —

P t ) dt,

где коэффициент пропорциональности

 

 

 

 

[ U t +

B t (<?,-»■„)]

dQа

dw

 

К,np

dt

dt

 

 

 

 

 

Pи — Pt

 

 

 

 

 

1,5725 +

0,0063 ( 1 5 9 - 1 5 0 )

1 3 0 5 4 - 139

113,4 м3/сут на 1 кгс/см2.

 

работа20в

 

 

Так как

течение первого года эксплуатации велась

спеременным перепадом от 0 до 20 кгс/см2 (средний перепад Ар'ср =

=10 кгс/см2), а в течение второго года перепад оставался постоян­

ным (Дрср = 20 кгс/см2), то искомый интеграл возьмем за каждый год t отдельно, поставив пределы времени в месяцах:

f

J (Pu~Pt)dt = \ Ap'cpt |,':f + I Apcpt \\zlt =

о

= 10-12 —10 • 0 -j- 20 *24 — 20 • 12 = 360 (кгс/см2) • мес.

 

Количество

поступившей в

нефтяную

залежь контурной

воды

за время t =

2 года

 

 

 

 

 

 

 

 

W = 113,4 • 30 ■360 = 1225 • 103 м3.

 

 

 

Начальный

запас

нефти в пласте N определим,

подставив

най­

денные величины в

основное

уравнение

материального

баланса,

решенное относительно N:

 

 

 

 

 

 

 

 

Q[Ut + Bt (G0- r 0) ] - W + w

=

 

 

 

 

 

аЬ0 ( J j - - l ) - f ( U t - b 0)

 

 

 

 

_ _ 1,06 10е [1,5725 + 0,0063 (1 6 5 —

150)] — 1225

103 +

5 Ю 1

с

4 nR

_ я

 

/

0 0063

\

 

 

0 , 4

• і и

М .

0,1765 • 1,475

- 1

) + (1,5725-1,475)

 

 

 

142

Начальный запас свободного газа, приведенный к нормальным условиям, будет

у _ aNbn

_

0,1765 5,4 10е 1,475

_ 234 • ІО6 м3

В о

~

0,006

_

Количество растворенного газа, приведенное к нормальным

условиям, составит

 

 

 

r0N =

150 • 5,4 • ІО6= 810 • ІО6 м®.

Общее количество добытых нефти и газа, приведенное к пласто­ вым условиям, будет

Q[Ut + Bt (Gt - г0)| = 1,06 • 10« [1,5725 + 0,0063 (159 -150)] =

= 1767-10® м3.

Определим относительную эффективность отдельных видов энергии.

Доля участия воды в вытеснении нефти

Л

W — w

1225 -ІО3 — 50-103 =

0,664.

 

Q[Ut -^Bt {Gt —r0)]

1767-103

 

Доля участия газовой шапки в вытеснении нефти

 

 

Дѵ Ш-- ' Q W <+-5* ( Д —ro)l

 

 

 

- / inf А,

!•_( 0,0063

1

 

 

c,4 • 10° • 0,1 /6о • І/і/э ( —

 

 

 

0,006

• = 0,039.

 

1767IO3

 

 

 

Доля участия растворенного газа в вытеснении нефти

т

N ( U t - b 0)

5,4 •1041,5725= 1,475)

_ п оо7

р г

Q[Ut + Bt ( G t - r 0)l -

1767-ІО3

Как видно из приведенного расчета, дренирование залежи в тече­ ние первых двух лет происходит в основном вследствие внедрения воды и работы газа, выходящего из раствора. Влияние газовой шапки пока невелико.

Для повышения коэффициента нефтеотдачи пласта необходимо принимать все меры к уменьшению доли участия в вытеснении нефти выделяющегося из раствора газа путем поддержания пластового давления.

Принимая при указанных выше темпах разработки возможные

коэффициенты нефтеотдачи:

при водонапорном режиме Кв = 0,7,

при газопапорном режиме К,. ш =

0,5 и при режиме растворенного

газа К р г = 0,35,

найдем

общий

вероятный коэффициент нефте­

отдачи

 

 

Д . ш Д " г .

Ш ~ Р J р . гАр. Г

Д о т

J

П -Д D 1“

: 0,664 • 0,7

І 0,039 • 0,5

+

0,297 • 0,35 = 0,588.

14 3

Ясно, что найденные нами доли участия в вытеснении нефти различных видов энергии ие будут оставаться постоянными в после­ дующие периоды эксплуатации.

Принимая условие, что за весь период эксплуатации залежи (до экономически выгодного предела) общий вероятный коэффициент нефтеотдачи будет в среднем равен К об = 0,6, определим возможную суммарную добычу нефти из залежи:

<?0б = -Л^0бРн = 5,4 • 10е • 0,6 -0,85 = 2,76 • 10е т.

При отсутствии в залежи газовой шапки (а = 0) начальный запас нефти будет

ЛГ

< ?[t7/ + S , ( G 0- / • „ ) ] - ( Ж - іс)

 

 

 

U t - b o

 

 

= 1,06- Ю 6 [1,5725 + 0,0063 ( 1 6 5 - 1 5 0 ) ] - ( 1 2 2 5 - 1 0 3 - 5 0

• 1Q3) _ „ ПЦ9 . по

3

 

1 . 5 7 2 5 - 1,475

— D , U ö - * l U

М .

При отсутствии в залежи газовой шапки и активной пластовой воды, т. е. при работе залежи под действием энергии растворенного газа, начальный запас нефти составит

at..

Q[Ut + Bt (G0- r 0)] _

 

 

U t - b o

-

 

_ 1 ,0 6 -1 0 ° [1,5725 +

0,0063 (165 — 150)] _

о ,i 9 .ne

з

1 .5 7 2 5 — 1,575

ö ’

м .

7. Расчет гпдронескоструйной перфорации [28, 35]

Задача 8

Для проведения гидропескоструйной перфорации в скважине диаметром D = 15 см и глубиной И — 1500 м требуется определить расход рабочей жидкости, общее количество необходимых жидкости, песка и насосных агрегатов, гидравлические потери напора, давление жидкости на выходе из насадок, предельно безопасную длину под­ вески насосно-компрессорных труб и удлинение этих труб.

1. Расход жидкости (воды) определится из формулы

Q = жр/10 Y ■20рС" Р

СМ3/С,

где п = 4 — число насадок диаметром

4,5 мм; ср — коэффициент

скорости, который можно принять равным коэффициенту расхода 0,82 (для коноидальной насадки); / = 0,158 см2 — сечение отверстия насадки (0,785 • 0,45а); g = 981 см/с2 — ускорение свободного паде­ ния; Ар — перепад давления в насадке (принимаем Ар = 200 кгс/см2; рсм — плотность смеси воды с песком, которая равна рсм =

= С (рп — рв) + рв.

В последней формуле рп = 2,7 г/см3 — плотность песка; рв =

144

= 1 г/см3 — плотность воды;

С — объемная

концентрация

песка,

которая равна

С»____ .

 

 

 

Q_

100

0,0357.

 

 

С о + ІОООРп

 

100 + 1000-2,7

 

 

 

 

 

Здесь С0 = 100 г/л — весовая концентрация песка.

 

Найдем значение рсм:

 

 

 

 

Рем = 0,0357 (2,7 — 1) + 1 = 1,06

г/см3.

 

Определим расход жидкости:

 

 

Q = 4 ■0,82.0,158 • 10 ) /

20'

200 =9920

см3/с = 9,9 л/с.

2. Найдем общее количество жидкости, песка и насосных агре­

гатов, необходимых для проведения перфорации.

расчета

Необходимое количество жидкости устанавливается из

двух объемов скважины (один

объем для транспортировки песка

на забой скважины и один объем для промывки по окончании про­ цесса) плюс 0,3 объема на потерю фильтрации в пласт.

Таким образом,

 

 

 

<?ж = 2,37 = 2,3-26,5 = 61 м3,

 

где объем скважины

V = 0,0177 • 1500 =

26,5 м3.

Необходимое количество кварцевого песка

 

Qn= 1,3FC0= 1,3-26,5 ■100 = 3440 кг, или 3,44 т.

Насосных агрегатов 2АН-500 должно быть два, из них один

рабочий, который

обеспечивает необходимый

расход жидкости

(9,9 л/с), а второй запасной.

при

гидропескоструйной

3. Гидравлические

потери напора Р

перфорации будут

 

 

 

р = Арг + Арк+ Дрн + Арп кгс/см2, *

где Арт— потери напора в трубах

в кгс/см2; Дрк — потери напора

в кольцевом пространстве в кгс/см2;

Дрн — потери напора в насадках

в кгс/см2; Дрп — потери напора в

полости,

образованной струей,

в кгс/см2.

 

 

 

 

 

Определим значения составляющих общей потери напора.

 

Потери напора в трубах

 

 

 

 

 

Дрт = 82,5Лтрсм- ^ - ,

 

 

 

где

= 0,035 — коэффициент трения при движении воды в 6,2-см

трубах (см. табл. 24); Q = 9,9 л/с — расход жидкости; Н =

1500 м —

глубина спуска труб; d = 6,2 см — внутренний

диаметр

насосно­

компрессорных труб.

 

 

 

 

 

Находим Арт= 82,5-0,035-1,06

9,9 .-if00-

=

49,1 кгс/см2.

 

 

UjZ1’

 

 

 

Ю Заказ 625

145

Потери напора в кольцевом пространстве

д. 82,5 • 10-6Х,<Рсм<?2Я

Рк {DZ— dzy2(D— d)g кгс/см2,

где Хк — коэффициент трения при движении воды в кольцевом про­

странстве; Q = 9,9 л/с,

или

9900 см3/с; Н = 1500-ІО2 см;

D =

=

15

см — внутренний

диаметр эксплуатационной колонны;

d =

=

7,3

см — наружный

диаметр насосно-компрессорных труб; g —

= 981 см/с2 — ускорение свободного падения.

 

 

Для определения Я,к

найдем число Рейнольдса по Минцу и Шу­

берту:

 

Re =

Рсм;е6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рсм6(1 — т)

 

где w — скорость движения жидкостной смеси в кольцевом сечении

между 15-см и

7,3-см колоннами труб, которая будет равна

w =

О

9000

= 73 см/с;

0,785 (1)2— ^2)

0,785 (152—7,32)

б = 0,05 см — средний диаметр зерен песка; т — условная пори­ стость твердой фазы в трубах. Значение т определяется из выра­ жения

т = 1 Рем --Рж

■= 1

1,06 —1,0

= 0,98.

Рп

 

2,7

 

Величина цсм — вязкость

песчано-жидкостной смеси в из или

в г/см-с — определяется по формуле

PcM= ßBes'18C,

где С — объемная концентрация песка = 0,0357); е — основание натуральных логарифмов;

(лсм = 1 -2,71S3*1S'0"0357 = 1,119 спз, или 0,01119 пз.

Определяем значение Re:

Re

1,06 • 73 • 0,05

= 2920.

0,0111&- 6 (1 —0,98)

 

 

Режим турбулентный:

 

XК

0,3164

0,3164

0,043;

 

 

1 rF

Г2920

 

 

 

 

 

АРк

82,5 • 10-° ■0,043 • 1,06 • 99002 • 1500 • 102

кгс/см2.

(152— 7,32)2 (15 —7,3) 981

 

 

 

 

В целях облегчения расчетов АрТ и Дрк для промывочных труб условного диаметра 60, 73, 89 и 114 мм при наличии в воде кварце­ вого песка различной концентрации (50, 100 и 160 г/л) можно поль­ зоваться специальными графиками (см. рис. 4, 5, 6 и 7).

146

Потери напора в насадках А/;„ нами приняты равными 200 кгс/см2 при расходе жидкости Q = 9,9 л/с. Они могут быть определены из приведенной выше формулы расхода, решенной относительно Ар:

Л„

5-10-J <?2рсм

І П

„2/2cp2g-

Потери напора в полости Арп, образованной абразивной струей, по опытным данным изменяются в пределах 20 ч- 50 кгс/см2. При­ нимаем среднее значение Ар п = 35 кгс/см2.

Общие гидравлические потери напора составят

Р= 49,1 + 4,0+ 200+ 35 «*288 кгс/см2 (28 МПа)..

4.Давление жидкости с песком на выходе из насадок будет

Ро^Ру + ОЛНры — Р кгс/см2,

где Ру — давление на устье скважины при работе насосного агре­ гата 2АН-500 на V скорости (расход 9,5 л/с), равное 222 кгс/см2;

р0= 222+ 0,1.1500-1,06 —288 = 93 кгс/см2 (9 МПа).

5.Предельно безопасная длина подвески 7,3-см труб при цирку­ ляции жидкости определяется по формуле

Qстр

 

 

 

 

 

— ^

 

І к Ру

м,

 

 

 

 

 

L = ----------------

 

 

 

где

<?стр =

38 800 кгс — страгивающая

нагрузка

для

резьбового

соединения гладких насосно-компрессорных труб

из стали 36Г2С;

К = 1,5 — коэффициент

запаса

прочности; /к =

30,2

см2 — пло­

щадь проходного сечения труб; ру =

222 кгс/см2; qr — вес в жидкости

1 м 7,3-см труб с муфтами;

qT =

9,46 — /трсм =

9,46 — 0,117-1,06 =

= 8,2 кгс

(/т — площадь

поперечного сечения

тела трубы, равная

0,117 дм2).

Тогда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

38 800

. 3 0 ,2 - 2 2 2

 

 

 

 

 

 

1,5

 

 

 

= 2340

м.

 

 

 

Максимально возможная

длина спуска тех же труб при отсутствии

 

 

8,2

 

 

 

 

 

 

циркуляции жидкости (в случае ее полного поглощения) будет

 

 

 

 

 

~ стр

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q

 

кру

 

 

 

 

 

 

 

 

 

к ~

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9т+0,1/кРсм ’

 

 

 

где

= 9,46 кгс — вес 1 м 7,3-см труб с муфтами без учета потери

веса в жидкости, так как в затрубном пространстве жидкость отсут­ ствует;

 

38 880

■30.2-222

 

и —-

1,5

1516 м.

 

 

9,46 + 0,1 • 30,2 • 1,06

 

10*

147

6.

Определим удлинение насосно-компрессорных труб

под дей

ствием общей нагрузки.

 

 

 

 

По закону Гука, удлинение труб

 

 

 

 

 

 

GL

м,

 

 

 

 

 

Б1т

 

 

где G — общая

нагрузка на

трубы в

кгс; L =

1500 м — длина ко­

лонны

труб;

Е = 2,1-10°

кгс/см2 — модуль

упругости;

/т =

=11,66 см2 — площадь поперечного сечения тела 7,3-см трубы. При циркуляции жидкости

G = qr ~ — Ад«/,,-I- /к (Ру—

) =

= 8,2 _У|Ю _ 4,о . 41і84 _і_ зо,2 ^ 2 2 2

= 12090 кгс,

где qr — вес в жидкости 1 м 7,3-см труб с муфтами, равный 8,2 кгс;

qr — нагрузка от собственного веса труб с муфтами; /„ =

= 41,84 см2 — поперечное сечение 7,3-см труб по наружному диа­ метру; /к = 30,2 см2 — площадь проходного сечения 7,3-см труб.

При отсутствии циркуляции жидкости

 

G ' = < 7 т — + /к ( О Д Г г Р с м + Р у

) =

= 9,46

+ 30,2 (0,1 • 1500• 1,06 + 2 2 2 -

= 17 861 кгс,

где q' = 9,46 кгс — вес в воздухе 1 м 7,3-см труб с муфтами. Удлинение труб при наличии циркуляции жидкости

AL

GL

120901500

= 0,74 м.

 

Efт

2,1 • ІО6 • 11,66

 

Удлинение труб при отсутствии циркуляции жидкости

АV

G'L

17 861 • 1500

= 1,09 м.

 

Efт

2,1 10» • 11,66

 

8. Определение плотности перфорации нефтяных скважин

Задача 9

Необходимая плотность перфорации (число отверстий на 1 м мощ­ ности пласта) может быть определена по следующей формуле:

Я = (0,8-И ) ■ ■ Ь£-+т)

^П, К lg Я к

148

где h — И м — мощность

пласта; RK = 500 м — радиус

контура

питания;

гс =

0,075

м — радиус забоя

скважины;

гп_к — радиус

перфорационного канала в м;

 

1„ к — длина перфорационного ка­

нала в м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

гп к =

0,006 м

При нулевой перфорации перфоратором ППЗ-80

и Iп. к =

0.02 м

1

/

2-11 .

500

\

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П

= (0,8- 1)

g V

0,006 "г"

11

)

(36,5-|-45,6) отв/м.

 

0,02 lg

500

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,075

 

 

 

 

При кумулятивной перфорации перфоратором ПК-103

гп к =■

0,005 м и Іп к =

0,1 м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

/

2-11

 

, 500 \

 

 

 

П =

(0,8-М)

lg l"000^

+ —

)

= (77-1-96)

отв/м.

 

 

 

 

 

 

0,1 lg

 

500

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,075

 

 

 

 

При гидропескоструйной перфорации перфоратором ГПА-6 гп к =

= 0,006 м и Іп к = 0,35 м

 

 

 

 

 

 

 

Я = (0,8-И )

 

 

 

 

 

 

(2,2 —^-2,76)

отв/м.

 

 

9.

Определение

пропускной

способности

 

 

 

противопесчаных

фильтров

 

 

 

Задача 10

Исходя из прямоугольного сечения щелей фильтра, рассчитываем его пропускную способность по формуле

_

gièlölh

4

бѵЬ/бх+ ба) ’

где q — расход жидкости в

см3/с; g = 981 см/с2 — ускорение сво­

бодного падения; I = 3 см — длина щели; бх — ширина щели на входе в см; б2 — ширина щели на выходе в см (в щелях прямоуголь­ ного сечения 6Х= 62= б = 0,1 см); h = 10 см — потери напора в филь­ тре; Ъ — 0,65 см — глубина щели (толщина стенки трубы); ѵ =

=0,5 см2/с — кинематическая вязкость жидкости. Следовательно,

981 • 3 • 0,12 • 0,12 ■Ю

= 7,5 см3/с.

q ~ 6 • 0,5 • 0,65 • (0,1+ 0,1)

 

Скорость жидкости при входе в фильтр

* = f = - / H w =25cM/c

(/ — сечение щели в см2).

149!

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ