книги / Тепловая депарафинизация скважин
..pdfформуле
So |
14,77pi ■Ср |
Т° “ 2 ' 0.C-k[T„-T^(l)] - ( l - Z ) 2/3’
где Z —обводненность продукции.
Обработка результатов промысловых исследований по (3.33) показала, что хорошая согласованность результатов достигается при (3 = 0,063 для безводных нефтей. По полученному значению (3 можно рассчитать МОП т0 в зависимости от обводненности и дебита скважины.
Глава 4
Механизм депарафинизации скважин
при их тепловой обработке
Удаление парафиновых отложений из насосно-компрессорных труб в процессе проведения тепловой обработки скважины осуществляет ся за счет целого комплекса воздействий физико-химических процес сов, протекающих на поверхности металла, главными их которых явля ются:
—расплавление и последующее растворение асфальтосмолопарафиновой массы в потоке горячей нефти при повышении температуры;
—снижение сил сцепления отложений на поверхности контакта с метал лической трубой, отделение парафиновой массы и последующий вынос ее с потоком прокачиваемой горячей жидкости;
—комбинированное воздействие первых двух факторов.
Основными критериями, определяющими эффективность протекания
процесса депарафинизации, являются:
—температура жидкости (нефти) в потоке по длине колонны труб;
—температура металла в зоне интенсивного отложения парафина;
—величина силы сцепления АСПО с металлом трубы в зависимости от температуры.
il*
Для ламинарного течения |
|
|
а 0 = 0,023^р ReJ'8 • PrJ'4, |
(4.10) |
|
“1 |
|
|
для турбулентного потока |
|
|
»! = а 2 = 0,023 |
-^- Re®’8 • Рг?’4, |
(4.11) |
^ Э К В |
|
|
где Re1? Re2 — число Рейнольдса в лифтовых трубах и кольцевом простран стве; P rj, Рг2 — число Прандтля в этих же каналах.
Вобласти переходного течения число Рейнольдса колеблется в пре делах 2300 < Re < 10000, коэффициенты а0, а х, а2 вычисляют путем интерполяции.
Вусловиях принятой модели распределение температуры в лифтовых трубах описывает уравнение теплопроводности с вынужденной конвекцией при наличии теплообмена по закону Ньютона. Различные знаки у вторых членов этих уравнений указывают на противоположный характер потоков жидкости в лифтовых трубах в первом и втором вариантах.
Решение для первого варианта имеет вид
Тх = |
—Dxe~Tn^ H~z>i + D2em>z + 0 О+ Tz + 2 ^ ; |
(4.12) |
|
здесь |
|
|
|
ш 1 = В + у/В 2 + Л2; |
m 2 — В - \/В 2 + А2; |
|
|
т 2ет 2Я(То_©о_ 2Ж) + г |
" h f f i > - e 0 + 2 ^ ) + r |
||
m , - |
|
D 2 = ----------------------- |
--------- . |
|
77i! - m 2e (mi |
mi)H |
|
Для второго варианта |
|
|
|
Г, = |
+ D'2emiz + 0 О+ Гг + 2 ^ ; |
(4 .1 3 ) |
|
Л
здесь
т1 = - В + \/В 2 + А2; т2 = - В - у/В2 + А2;
г (* - |
+ т ^ |
Н (Г° - ео - 2f |
+ ^ |
Г) |
|
^ i m 2) - |
m2 ( 1 - |
|
|
r j 1 - |
e~mi"+mi (T° - e°+2f +¥ |
r) |
||
m 1 ^1 - |
\ ~ m 2 ( 1 - |
е- ( т 1- т 2)я |
||
Используя формулы (4.12) и (4.13), можно определить температуру в НКТ и кольцевом пространстве на любой глубине и заданном массовом расходе горячей жидкости при любом варианте ее закачки.
Пример. Произвести расчет температуры и построить термограммы в лифто вых трубах и кольцевом пространстве при закачке нефти с Т = 80° С для первого
и второго варианта закачки при массовом расходе 2000, 4000, 9000, 20000 кг/ч.
Исходные данные: |
|
теплоемкость нефти |
—0,65 ккал/кг-°С; |
теплоемкость воды |
—1,0 ккал/кг-°С; |
температура нейтрального слоя земли |
—10,5 °С; |
Н —глубина скважины |
—1300 м; |
внутренний диаметр лифтовых труб |
—0,041 м; |
внутренний диаметр обсадной колонны |
—0,15 м; |
наружный диаметр лифтовых труб |
—0,051 м; |
наружный диаметр обсадной колонны |
—0,16 м; |
коэффициент теплопроводности нефти |
—0,1 ккал/м2 ч-°С; |
коэффициент теплопроводности воды |
—1,0 ккал/м2-ч>0С; |
коэффициент окружающих пород |
—2 ккал/м2-ч-°С. |
Расчет. Примем допущения. С учетом шероховатости и наличия муфтовых соединений коэффициенты ai, a 0, определяемые по формулам (4.9)—(4.11), при вычислениях следует увеличить вдвое. Поскольку а 0, а ь а 2 определяются весьма
ориентировочно, то для расчета коэффициент |
задают в виде |
27Г |
|
К i = |
|
4 In 1 + 2уУ а • t
Подставляя значения параметров и решая согласно заданным условиям
для разных значений глубин, находим распределение температуры в каналах
ствола, рис. 4.1.
|
|
Температура, °С |
|
|
|
|
Температура, °С |
|
|
||
0 |
2 0 |
/ |0 |
6 0 |
8 0 |
1 0 0 |
0 |
2 0 |
4 0 |
6 0 |
8 0 |
1 0 0 |
Глубина,
а) |
б) |
Рис. 4.1. Распределение температуры в НКТ (Т2) и межтрубном пространстве (Т2) при закачке горячей нефти в НКТ: а —прямая промывка; 6 —обратная промывка. Расход, кг/час: 1 — 2000; 2 - 4000; 3 - 9000; 4 - 20000; 5 - геотерма.
Для оценки степени достоверности полученного распределения темпе
ратуры в стволе скважины по рассматриваемой методике были проведены
экспериментальные исследования на скв. 1514 Мишкинского месторожде ния. С этой целью через затрубное пространство скважины в лифтовую колонну было прокачено 18 м3 горячей нефти. Параметры и режимы закач ки соответствовали значениям, принятым для расчета по второму варианту. Результаты замера температуры по стволу скважины в лифтовых трубах,
всравнении с расчетными значениями по тому же варианту, приведены
втабл. 4.1.
Таблица 4.1. Расчетные и экспериментальные значения температуры в НКТ
Глубина замера |
Расчетное значение |
Экспериментальное |
температуры, м |
температуры, °С |
значение температуры, °С |
50 |
70,0 |
60,0 |
100 |
56,0 |
47,0 |
200 |
43,0 |
36,0 |
300 |
35,0 |
32 |
400 |
30,0 |
28,5 |
500 |
26,0 |
25 |
600 |
24,0 |
25 |
700 |
23,5 |
23,5 |
800 |
23,0 |
23 |
900 |
23,0 |
23 |
1000 |
24,0 |
23,5 |
При сопоставлении расчетных и экспериментальных данных суще ственное отклонение значений температур отмечается в основном лишь до глубины 300 м. Ниже этой глубины отклонения несущественны и находятся
впределах точности показаний термометра.
Винтервале от устья до глубины 200 м расчетные значения температур выше замеренных. Это объясняется принятым при расчетах допущением об установившемся режиме теплоотдачи в окружающую среду. На практике же