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:
207
Добавлен:
22.10.2023
Размер:
11.22 Mб
Скачать

 

 

41.

Расчет потерь

тепла по стволу

скважины

 

 

при

паротепловой

обработке 1

 

 

Задача

61

 

по стволу скважины

 

 

Потери

тепла

 

 

 

 

 

^

~ K + rBkf(-z)

ОН2

]■

 

 

 

 

2

 

где Q — потери тепла по стволу скважины в ккал/ч; гв = 0,031 м —

внутренний радиус насосно-компрессорных труб; к =

159 ккал/м2 •

■°С • ч — суммарный коэффициент теплопередачи; Я,п

= 0,245 ккал/

м •

°С • ч — средний коэффициент теплопроводности горных пород;

І (т)

= 3,8 (по графику рис. 30) — функция времени, определяющая

потери тепла в породе за время прогрева А= 10 сут;

Т0 = 195° С —

температура рабочего агента (пара) на устье скважины;

0О=

2° С —

среднегодовая

температура

воздуха на

устье скважины;

Н =

= 1300 м — глубина

интервала

закачки рабочего

агента; о —

= 0,0154° С/м — геотермический

градиент.

Следовательно,

 

2 • 3,14 • 0,031 • 159 • 0,245

[(195 — 2) 1300— 0’0154ѴІЭ-в°- ]

=

0,245 + 0,031-159-3,8

 

 

 

 

 

 

= 95 431 ккал/ч (400-10е Дж/ч).

 

 

Суммарные

потери

тепла

 

 

 

 

 

Qo6 = 2AQt = 24*95431 »10 = 22903,4 тыс. ккал (96-109 Дж),

где t = 10 сут — время прогрева.

Общее количество тепла, подведенное к скважине,

Q' = iG = 672,9 • 300 000 = 201 870 тыс. ккал,

где і — энтальпия пара, характеризующая его тепловые свойства (при давлении 12 кгс/см2 и температуре 195° С і — 672,9 ккал/кг); = 300 т, или 300 000 кг, — весовой расход закачанного пара.

Количество тепла, дошедшего до забоя,

Q" = <?* - Qo6 = 201 870 тыс. ккал —22 903,4 тыс. ккал =

= 178 966 тыс. ккал (75 • 1010 Дж).

Процент потерь тепла

,' = ^ L ' 100=

i

i i f - 100=

11-3 “/-

1 Я. А. М у с т а е в и В.

А.

И л ю к о в.

Паротепловая обработка

■скважин на промыслах Башкирии. «Нефтепромысловое дело», 1967, № 8, с. 20—25.

250

42. Определение радиуса распространения тепловой волны 1

Задача 62

Для оценки величины зоны пласта, охваченной тепловой обра­ боткой, необходимо определить радиус распространения тепловой волны. Для этого можно пользоваться следующей формулой:

R-T. в = 1,5 | / 0 ,1 8 3 - ^ * ,

где Дт-В — радиус распространения тепловой волны в см; е"— сред­ ний коэффициент Джоуля—Томсона в °С см2/кгс; Q — установив­ шийся дебит скважины до снятия кривой восстановления темпера­ туры в см3/с; і — тангенс угла наклона температурной кривой; h — мощность пласта в см; ß* — коэффициент упругоемкости пласта

см2/кгс;

t — время восстановления температуры в с.

данных:

Определим радиус

тепловой волны

при

следующих

е = 0,29° С см2/кгс;

Q — 661 см3/с; і =

1,56;

h = 2120 см; ß* =

= 1,134 . IO'4; t = 73

500 с:

 

 

 

Дт. в = 1,5 j/"0,183

0,29 • 661 • 73 500

:3930 см = 39,3

м.

1,56 • 2120 • 1,134 -10-

Такие

температурные исследования пластов позволяют

судить

о термодинамическом состоянии нефтяных и газовых коллекторов на значительном удалении от изучаемых объектов.

43. Определение скорости перемещения фронта горения и удельного расхода воздуха при методе ВДОГ [32]

Задача 63

Скорость перемещения фронта горения может быть определена по формуле

(12

+ п ) q k x

и ф =

~f 1

11, К

яі+ 1

где Нф — скорость перемещения фронта горения в м/ч; п = 1,6 — отношение числа атомов водорода к числу атомов углерода в топливе; q = 3 м3/ч • м2 — удельный поток воздуха; к = 0,98 — коэффи­ циент использования кислорода воздуха; х = 0,21 — содержание кислорода в воздухе; z = 40 кг/м3 — концентрация топлива (со­ держание твердого остатка в единице объема пласта); т — отношение числа молей С02 к числу молей СО в газообразных продуктах го­ рения (стремится к бесконечности).

1

ІО. А.

Б а л а к II р о в п др. Количественная оценка тепловой волны

по кривым

изменения забойной температуры. «Нефтяное хозяйство», 1970т

№ 6,

с. 37—41.

251

При указанных данных находим скорость перемещения фронта горения:

 

(12 +

1,6) - 3-0,98-0,21

= 0,002 м/ч=5,52 см/сут.

 

«•2 4o( ' ^ - + 4

2

l )

 

Удельный

 

оо

"

 

 

 

расход воздуха

 

ч_

11,2

(

~г1

I

п \

11,2 -40- -Ьр

 

\

іи+1

^

2 )

1280 м3/м3.

«Ф

 

(12Ч* и) кх

 

 

 

 

 

 

 

(12 + 1,6) -0,98-0,21

44.

Гидравлический

расчет промывки забойных

песчаных пробок [17]

Задача 64

Произвести гидравлический расчет промывки водой забойной песчаной пробки, для чего определить давление на выкиде насоса, необходимую мощность двигателя, давление на забой скважины, время на промывку пробки и разрушающее действие струи.

Данные для расчета: глубина скважины Н = 2000 м, диаметр эксплуатационной колонны D = 168 мм; диаметр промывочных труб d = 73 мм; максимальный размер песчинок (зерен), составля­ ющих пробку, 6 = 1 мм; песчаная пробка находится в эксплуата­ ционной колонне выше фильтра.

Промывка ведется промывочным агрегатом ПАВ-80, который состоит из трактора С-80 с дизелем КДМ-46 максимальной мощ­ ностью (при 1000 об/мин) 93 л. с. и поршневого двухцилиндрового насоса двойного действия НГ-80. Этот насос имеет три скорости. Диаметр цилиндра 115 мм, длина хода поршня 250 мм.

Эксплуатационная характеристика

агрегата ПА8-80 приведена

ранее

в табл. 27.

п р о м ы в к а . 1.

Гидравлическое сопротивле­

а.

П р я м а я

ние при движении

жидкости в 73-мм трубах

,, Я

K —h л 2е

где % = 0,035 — коэффициент трения при движении воды в 73-мм

трубах

(см. табл. 22); dB =

0,062

м — внутренний

диаметр 73-мм

промывочных труб; ѵп — скорость

нисходящего

потока

жидкости

в 73-мм

трубах (находится

интерполированием

из

табл.

22); g

ускорение свободного падения. Скорость движения жидкости в цент­ ральных трубах в см/с (приведена в табл. 22).

Подставив числовые значения в формулу, получим: при работе агрегата на I скорости

 

2000

1,522

= 133 м вод. ст.;

^ = ^ ^ = ° ’035 - 0,062

2 ■9,81

 

при работе агрегата на II скорости

 

7^ = 0,035 ■ 2000

2,152

266 м вод. ст.;

0,062

2 • 9,81

 

 

252

при работе агрегата на III скорости

h± =- 0,035 •

2000

4,242

1040 м вод. ст.

2-9,81

 

0,062

 

2.Гидравлическое сопротивление при движении смеси жидкости

с песком в кольцевом пространстве скважины

Я

h 2 = срЯ, D — dH 2g

где ер = 1,1—1,2 —

коэффициент,

учитывающий повышение гид­

равлических потерь

в результате

содержания песка в жидкости;

X — коэффициент трения при движении воды в кольцевом простран­

стве; величина X определяется по разности диаметров 168-мм и 73-мм

труб и равна 150

— 73 = 77 мм

(150 мм — внутренний диаметр

168-мм труб), что почти соответствует 89-мм трубам, для которых X = 0,034 (см. табл. 24); d„ = 0,073 м — наружный диаметр про­ мывочных 73-мм труб; ѵв — скорость восходящего потока жидкости в кольцевом пространстве в см/с (определяется интерполированием по табл. 23).

Определим сопротивление, возникающее при движении жидкости

спеском в кольцевом пространстве: при работе агрегата на I скорости

Я

Vі_

 

 

 

2000

0,342

— фЯ D du

2g

1,2-0,034 • 0,15—0,073

2 • 9,81 = 6,3 м вод. ст.;

при работе агрегата

на

II скорости

 

 

 

 

 

2000

0,4812

 

 

h2 = 1,2 *0,034» 0,15—0,073

19,62

12,9

м вод. ст.;

при работе агрегата

на

III скорости

 

 

Ла = 1,2-0,034*

 

2000

0,9472

48

м вод. ст.

0,15— 0,073

19,62

3. Потери напора на уравновешивание столбов жидкости раз­ ной плотности в промывочных трубах и кольцевом пространстве определяются по формуле К. А. Апресова (см. табл. 25):

ь

3—

(1 - m ) F l

»

п

f

где т = 0,3 — пористость песчаной пробки; F = 177 см2 — пло­ щадь сечения 168-мм эксплуатационной колонны; I = 12 м — вы­ сота пробки, промытой за один прием (длина двухтрубного колена тРУб); / — площадь сечения кольцевого пространства скважины в см2 (между 168-мм и 73-мм трубами); рп = 2,6— относительная плотность песка; рж = 1 — относительная плотность воды; ѵкр — скорость свободного падения песчинок (критическая скорость, определяется по табл. 52).

253

Т а б л и ц а 52

Критическая скорость падения песчинок ѵкр

Максималь­

Скорость

Максималь­

Скорость

Максималь­

Скорость

ный размер

свободного

ный размер

свободного

ный размер

свободного

зерен,

падения,

зерен,

падения,

зерен,

падения,

мм

см/с

мм

см/с

мм

см/с

0,01

0,01

0,23

2,80

1,00

9,5

0,3

0,07

0,25

3,00

1,20

11,02

0,05

0,19

0,30

3,50

1,40

12,54

0,07

0,36

0,35

3,97

1,60

14,0

0,09

0,60

0,40

4,44

1,80

14,9

0,11

0,90

0,45

4,9

2,00

15,7

0,13

1,26

0,50

5,35

2,20

16,5

0,15

1,67

0,60

6,25

2,40

17,2

0,17

2,14

0,70

7,07

2,60

17,9

0,19

2,39

0,80

7,89

2,80

18,6

0,21

2,60

0,90

8,7

3,00

19,2

Подставив числовые значения в формулу, найдем потери напора: при работе агрегата на I скорости

(1- m ) F l

 

 

 

(1—0,3) -177 -1200

X

 

 

 

 

 

 

 

135

 

 

 

 

 

 

 

 

x [ | - ^ - ( l — Ц

- ) - і ]

= 955

см,

или 9,6

м вод. ст.;

при работе

агрегата

на II

скорости

 

 

 

 

,

(1—0,3) • 177-1200

Г 2,6

( А

9,5 \

 

Л

 

^з = ------------І35---------L ~ r l 1 _

484 j _ 1 J =

 

 

= 1180 см, или 11,8 м вод. ст.;

 

 

при работе агрегата на III скорости

 

 

 

 

7

(1—0,3) • 177 • 1200 Г 2,6

( А

9,5 \

'

л~\

 

 

135

L 1

V

94,7

)

J

 

=1470 см, или 14,7 м вод. ст.

4.Гидравлическое сопротивление в шланге в вертлюге при дви­

жении воды определяется по опытным данным,

приведенным ранее

в

табл. 26.

 

 

 

 

 

 

 

 

в

При работе агрегата на I скорости сопротивление, возникающее

шланге и вертлюге (угольнике), составляет

в

сумме /і4 +

hb =

= 10,4 м вод.

ст.; при работе на II скорости

\ + hb =

19,5 м

вод. ст.; при

работе

на III скорости Л4

+ 1пь

= 62,6 м вод. ст.

 

5. Гидравлическое сопротивление в 73-мм

нагнетательной

ли­

нии от насоса до шланга (принимаем длину этой линии /„ =

40

м):

 

при работе

агрегата на I

скорости

 

 

 

 

 

 

h e ~

^

= 0,035--

40 • 1,522

= 2,7

м вод. ст.;

 

 

 

dX B 2 g

 

0,062 • 2 • 9,81

 

 

 

 

 

254

при

работе

агрегата

на

II

скорости

 

 

 

 

 

h6= 0,035-

 

40 ■2,152

5,3 м вод. ст.;

 

 

0,062 • 19,62

при работе

агрегата иа

III

скорости

 

 

 

 

 

ha= 0,035-

 

40 ■4,242

20,7 м вод. ст.

 

 

 

 

 

0,062 • 19,62

 

 

 

 

6.

 

Давление на выкиде иасоса,

определяемое суммой гидравли­

ческих сопротивлений, будет:

скорости

 

 

 

при работе

агрегата

на

I

 

 

 

Рн =

 

Ьобщ

hi + hg 3+

/14+

hg + hg

133 ~р6,3 —р 9,6 -р 10,4 -р 2,7

~1сП

 

 

10

 

 

 

 

~

 

 

10

 

 

 

 

= -^р- = 16,2 кгс/см2 (1,6 МПа);

 

при

работе

агрегата

иа

II

 

скорости

 

 

 

р н =

266 + 12,9 +

11,8 + 19,5+5,3

 

=

JH|5_ =

31)6 к гс/см 2 (3Д МПа);

при

работе

агрегата

на

III

скорости

 

 

р „=

1040+48 + 14,J + 62,6+ 20,7

=

 

 

=

1 1 8 ,6

кгс/см 2 (11,6 МПа).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

7.

 

Давление на забой скважины:

 

 

 

 

при

работе

агрегата

на

I

 

скорости

 

 

 

Рзаб

 

-р/гг-р hg) рж

(2000+6,3 + 9,6)-1

: 201,6 кгс/см2 (19,8 МПа);

 

10

 

 

 

 

 

 

10

 

при работе агрегата на II скорости

 

 

 

 

Рзаб = (2000+l2f0+ 11,8)' 1 •

 

202,5 кгс/см2 (19,85 МПа);

при работе

агрегата

на

III скорости

 

 

 

 

 

Рзаб :

(2000 + 48+14,7)-1

: 206,3

кгс/см2

(20 МПа).

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8.

Мощность,

необходимая

для промывки песчаной пробки:

при

работе

агрегата

на

I

 

скорости

 

 

 

 

 

 

лг

йобщ<?Рж

_

162 • 4,6 ■1

к

Q „

 

 

 

 

75т)а

 

 

 

75-0,65

 

 

Л-

С<’

где Q — производительность

агрегата иа

I скорости (см. табл. 27);

рж — относительная плотность

воды;

р а =

0,65 — общий механи­

ческий к. и. д. агрегата;

иа

 

II

скорости

 

 

при

работе

агрегата

 

 

 

 

 

 

 

 

315,5

 

■6,5 ■1

42

л. с.;

 

 

 

 

 

 

 

75 ■0,65

 

 

 

 

 

255

при работе агрегата

на

III

скорости

N =

1186 • 12,8 • 1

= 311 л. с.

 

75

• 0,65

 

Агрегат имеет максимальную

мощность двигателя 93 л. с.,

апотому работа его на III скорости невозможна.

9.Использование максимальной мощности промывочного агре

гата:

при работе на I скорости

К = N ' 100 -

15,3• 100

16,5%;

N макс

93

 

при работе на II скорости

 

 

К

42 • 100

= 45%.

 

 

 

93

 

10.

Скорость

подъема

размытого песка

на

I скорости

агрегата

 

 

ѵп = ѵв—укр= 0,34 — 0,095 = 0,24 м/с;

на II скорости агрегата

уп = 0,481 —0,095 = 0,39 м/с.

11. Продолжительность подъема размытой пробки после про­ мывки ее каждым коленом до чистой воды:

на I скорости агрегата

= Л_ = 2000 =8330 с _ 2 ч 19 мин;

ѵ „ 0,24

па II скорости агрегата

t = = 5120 с = 1 ч 25 мин.

12. Размывающая сила струи жидкости [3]. Сила удара струи промывочной жидкости может быть определена по следующей фор­ муле:

Р = 2 ,0 4 ^ г кгс/см2,

где Q — производительность агрегата в л/с; /ц = 30,2 см2 — пло­ щадь поперечного сечеиия струи жидкости, нагнетаемой в скважину

по 73-мм колонне; F = 177 см2 — площадь

внутреннего попереч­

ного сечения 168-мм эксплуатационной колонны.

При работе на I

скорости

 

р = 2,04-

з о У т = 0 ’008 кгс/см2

(7’8 кПа);

256

при

работе на II скорости

 

 

Р = 2,04 • 'зо2,5| 77 ~ 0,01(3 кгс/см2 (15,6 кПа).

б.

О б р а т н а я п р о м ы в к а .

1. Гидравлическое сопро­

тивление при движении жидкости в кольцевом пространстве между 468-мм и 73-мм трубами:

при работе

на

I

скорости

 

 

 

= X

Н

■ІР =

 

0,034

 

200

0,342

5,2 м вод. ст.;

 

 

0,15— 0,073

2 • 9,81

 

D d H 2g

 

 

 

 

при работе

на

II

скорости

 

 

 

 

/^ = 0,034-

 

2000

 

0,4812

10,8 м вод. ст.;

 

0,15— 0,073

2 • 9,81

при работе

на

III

скорости

 

 

 

 

hx= 0,034 •

 

2000

 

0,9472

40 м вод. ст.

 

 

0,15— 0,073

2 ■ 9,81

2.Гидравлическое сопротивление при движении смеси жидкости

спеском в 73-мм трубах:

при работе на I скорости

h2 = cpÄ.-S- -jp- =

1,2- 0,035 ■

2000

1,522

160 м ВОД. CT.

“ В

£>g

 

 

0,062

*2-9,81

 

при работе на II скорости

 

 

 

 

Ля = 1,2-0,035- 2000

 

2,152

= 320

м вод. ст.;

 

 

0,062

 

19,62

 

 

при работе

на III

скорости

 

 

 

 

А-2 = 1,2- 0,035 - 2000

4,242

1250

м вод. ст.

 

 

0,062

19,62

 

 

3. Потери напора на уравновешивание разности плотности жид­ кости в промывочных трубах и кольцевом пространстве:

при работе на I скорости

ь, =

. ГРп. ( і

 

_

1І =

 

L

Рж \

ѵв

)

J

 

 

 

 

(1—0,3)-177-1200

Г 2,6

Л

9,5

\

,

30,2

 

* L 1

* \

152

/

1

= 7000 см, или 70 м вод. ст.,

 

где /ц = 30,2 см — площадь

внутреннего

сечения

73-мм труб;

при работе на II скорости

 

 

 

 

 

(1—0,3)-177-1200

Г 2 , 6 / ,

 

 

 

30,2

 

' L l

\ 1

 

 

 

= 7250 см,

или 72,5

м вод. ст.;

 

17 Зак аз 625

257

при работе на III скорости

h3

(1 - 0 ,3 ) 177-1200

Г 2,6

( л

9,5 \

,

30,2

' L 1

\

Ш )

 

 

 

=7500 см, или 75 м вод. ст.

4.Гидравлическое сопротивление в шланге и вертлюге при обратной промывке обычно отсутствует или оно ничтожно мало.

Гидравлическое сопротивление в нагнетательной линии будет

такое же, как и при прямой промывке:

иа I скорости 1г6 =

2,7 м,

на II скорости hg =

5,3 м и на

III

скорости hB = 20,7 м вод. ст.

5. Давление на выкиде насоса, определяемое суммой гидравли­

ческих

 

сопротивлений:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

при

работе на I скорости

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Лобщ

_

/іі +

Л з+Л з + Ав

5 ,2 + 1 6 0 + 7 0 + 2 ,7

_

237,9

_

Р* ~ 10

 

 

 

 

10

 

~

 

 

10

 

 

10

 

 

 

 

 

 

= 23,8 кгс/см2 (2.3 МПа);

 

 

 

 

при

работе на II скорости

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10,8 +

320 +

72,5 +

5,3

408,6

=

40,9 кгс/см2. (4 МПа);

Рн

 

 

10

 

 

~

10

 

 

 

 

 

 

 

при

 

работе

 

на

III

скорости

 

 

 

 

 

 

 

Рн

 

40 + 1250+75 +

20,7

1385,7

138,6

кгс/см2

(13,6 МПа).

 

 

 

10

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

 

6. Давление на забой скважины:

 

 

 

 

 

 

при

 

работе

на

I

скорости

 

 

 

 

 

 

 

 

Рзаб —

 

(Я -+ Л 2+

Лз)рж

_

(2000+160 + 70)-1

=

223

кгс/см2

(21,8 МПа);

 

10

 

 

 

 

 

 

Ю

 

 

 

 

 

 

 

при

 

работе

 

на

II

скорости

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рзаб

(2 0 0 0 + 3 2 0 + 7 2 ,5 )-1

= 239,2

кгс/см2

(23,4 МПа);

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

при

работе на III скорости

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(2000+1250 + 7 5 ) - 1

332,5 кгс/см2

(32,6 МПа).

 

 

 

Рзаб

 

 

 

іо

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7.

Мощность,

необходимая

для

промывки песчаной

пробкиі

при

работе

 

на

I

скорости

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^общ(?Рж

237,9 -4,6-1

 

22,5

л.

с.;

 

 

 

 

 

 

 

75Т)а

 

75 • U,65

 

 

 

 

 

 

при

 

работе на

II скорости

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N =

408,6 • 6,5 • 1 = 54,6 л. С.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

75 • 0,65

 

 

 

 

 

 

 

258

при работе на

III скорости

 

 

 

 

 

 

д г

1385,7 • 12,8 • 1

= 363 Л . с.

 

 

 

 

 

75 • 0,65

Работа иа

III

скорости

невозможна.

 

8.

 

Использование

максимальной мощности промывочного агре­

гата:

работе

на

I скорости

 

 

при

 

 

 

 

 

 

ТУ-100

22,5-100

24,2%;

 

 

 

 

ТУмакс

93

 

 

 

 

 

при

работе

на

II скорости

 

 

 

 

 

 

К

 

54,6-100

58,8%.

 

 

 

 

 

93

 

 

 

 

 

 

 

 

9.

Скорость подъема

размытого

песка:

 

при

работе

иа

I скорости

 

 

уп= ув—укр = 1,52 — 0,095 = 1,42 м/с;

при работе на II скорости

уп = 2,15 -0,095 = 2,06 м/с.

10. Продолжительность подъема размытого песка: при работе иа I скорости

 

Я _ 2000

1410 с = 23,5 мин;

 

ѵп

1,42

 

 

при

работе иа II

скорости

 

 

t-

2000

= 970 с = 16,2 мин.

 

 

2,06

 

 

11.

Размывающая

сила

струи жидкости

Р= 2 , « ^ ,

где / = 135 см2 — площадь поперечного сечения струи жидкости, нагнетаемой в скважину по кольцевому пространству.

При работе на I скорости

Р = 2,04--, , . ’6' ■= 0,002 кгс/см2 (1,95 кПа);

ItJÖ *177

при работе на II скорости

Р =

177 = 0,004 кгс/см2 (3,9 кПа).

Как видно из расчетов, давление на выкиде насоса и давление на забой скважины при обратной промывке выше, чем при прямой

17*

259

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ