забое работающей скважины
.pdfПример расчета давления на забое работающей скважины.
Цель расчета – определить давление на забое эксплуатируемой по фонтанным трубам скважины.
Исходные данные:
Глубина скважины L = 4223 м
Диаметр фонтанных труб dвн = 63 мм Устьевое давление Ру = 67 атм Дебит газа Q = 150 тыс. м3/сут Температура на устье Ту = 31 °С
Температура на забое Тз = 95 °С
Предполагаемая шероховатость труб lк = 0,12 мм Состав газа, %
Метан СН4 = 89,3 Этан С2Н6 = 1,7 Пропан С3Н8 = 1,18
Бутан С4Н10 = 0,9
Пентан С5Н12 = 1,0
Гексан С6Н14 = 1,9
Азот N2 = 2,65
Сероводород H2S = 1,46
По формуле (2.5) проводится расчет плотности газа при 20 °С и 760 мм рт.ст. в зависимости от его состава:
∑ = 0,810 кг/м3
=1
Консорциум н е д р а |
Консорциума Н е д р а |
Макет космического корабля «Восток-1» в павильоне «Космос» на ВДНХ. За ним — цитата К. Э. Циолковского:
«Сначала неизбежно идут: мысль, фантазия, сказка. За ними шествует научный расчёт. И уже в конце концов исполнение венчает мысль»
Относительная плотность газа по воздуху
0,810̅= 1,205 = 0,672
Для расчета коэффициента S необходимо определить коэффициент сверхсжимаемости газа заданного состава z. С этой целью определяем псевдокритические и приведенные параметры:
п.кр. = 4,57 МПа; п.кр. = 206,7 К
67 атмпр.у = 45,7 атм = 1,4656 при устьевом давлении у
368 − 304
ср = ln 368/304 = 334,98 К
334,98пр = 206,7 = 1,621
Определяем z для устьевого давления по графику (приложение 2): zу=0,91.
Определяем коэффициент S по формуле (2.18)
0,672 ∙ 4223= 0,03415 0,91 ∙ 334,98 = 0,3179
2S = 0,636; e2S = 1,89.
Определяем динамическую вязкость µ при Рат по приложению 4.
ат = 0,0105 мПа ∙ с
По графику (приложение 5) определяем µ* для найденных Рпр и Тпр.
µ*=1,25
Из следующей формулы µ= µст ∙ µ*
µ=0,0105∙1,25=0,0131 мПа∙с
Находим относительную шероховатость по формуле (2.21)
Консорциум н е д р а |
Консорциума Н е д р а |
= 2 ∙ 0,12 = 0,0038 63
По приложению 6 для найденного ε находит Re в переходной зоне при пересечении с кривой 3
Reпер= 8∙105
Из формулы (2.20) определяем: |
|
|
= |
8 ∙ 105 ∙ 6,3 ∙ 0,0131 |
= 55,39 тыс. м3/сут |
|
||
|
1777 ∙ 0,672 |
|
|
|
Так как заданный дебит газа больше, чем Qmin, то λ не зависит от Re и определяется по формуле (2.24)
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
= ( |
|
1 |
|
|
) |
= 0,023 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
7,41 |
|
||||||||
|
|
|
|
2 ( |
|
|
) |
|
|
|
|
|
0,0038 |
|
|
|
|||||||
Рассчитываем ориентировочное значение забойного давления по формуле (2.17) |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
= √672 ∙ 1,89 + |
1,377 ∙ 0,023 ∙ 0,912 ∙ 3352 |
(1,89 − 1)1502 = 120,03 кгс/см2 |
||||||||
|
|
||||||||||
з.ор. |
|
|
|
|
6,35 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
По найденному Рз.ор. определяем Рср.ор. и Рпр.ср. |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
ср.ор. = |
120 + 67 |
= 93,5 кгс/см2 |
||||||
|
|
|
2 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
121пр.ср. = 45,7 = 2,62
Находим z = 0,86
Повторяем расчет Рз со значением z = 0,86. Рз = 120,49 кгс/см2.
Как видим, разница в полученных Рз.ор. и Рз составляет всего 0,46 кгс/см2. Повторный расчет Рср практически не повлияет на величину z.
Абсолютное забойное давление можно принять Рз = 120 кгс/см2.
Консорциум н е д р а |
Консорциума Н е д р а |
Приложение 2
Консорциум н е д р а |
Консорциума Н е д р а |
Приложение 4
Приложение 5
Консорциум н е д р а |
Консорциума Н е д р а |