vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
Senт = |
|
0 |
dвн/( |
w ) |
|
|
При w > wKp режим движения турбулентный и потери на трение рассчитываются по формуле:
|
рт =0,012 |
|
2 |
/d/вн. |
|
|
жнНw |
Обратная закачка.
(1.10
(1.11)
1.Ньютоновские жидкости.
Потери на трение в кольцевом зазоре
рк з = |
Нw |
2 |
|
ж /[(Dв н −dн а р )/2], |
|
||||
|
|
где Dвн − внутренний диаметр наружной колонны труб (обсадной колонны),
наружный диаметр внутренней колонны труб (НКТ), м.
Число Рейнольдса
(1.12)
м; dнар −
Reкз=w(Dвн − dнар) |
) . |
ж |
/ |
ж |
, |
(1 13) |
|
|
|
Коэффициент гидравлического сопротивления рассчитывается по одной из формул (1.2), (1.3) или (1.5).
2.Вязкопласгичные жидкости.
Критическая скорость
w к р = |
|
Re к р н /[ жн |
(Dв н − dнар)] |
(1.14) |
|
где Reкрн − критическое число Рейнольдса вязкопластичной жидкости,
характеризующее смену режима ее течения:
Reкрн =2100 + 7,3 Не0,58, |
(1.15) |
Нe − параметр Хедстрема: |
|
Не = ReКЗ SenКЗ. |
(1.16) |
Параметр Сен-Венана − Ильюшина для кольцевого зазора записывается в виде:
SenКЗ=
|
0 |
(D |
вн |
d |
нар |
) /( w), |
|
|
|
|
(1.17)
а параметр Рейнольдса |
|
Reкз= w(Dвн − dнар) жн/ . . |
(1.18) |
Подставляя (1.17) и (1.18) в (1.16), получаем
6
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
|
|
Не = |
|
|
|
|
(D |
|
|
|
d |
|
) |
2 |
|
/ |
2 |
|
|
(1.19) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
0 |
|
жн |
|
|
вн |
|
|
|
нар |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Режим движения жидкости в кольцевом зазоре ламинарный (структурный), |
||||||||||||||||||||||||
если Reкз <Rкрн (w<wкр) потери на трение рассчитывают по формуле: |
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
р |
кз |
4 |
0 |
Н /[ |
кз |
(D |
вн |
|
d |
нар |
)] |
(1.20) |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
где |
кз |
− коэффициент для кольцевого зазора, зависящий от параметра Sen |
|||||||||||||||||||||||
(см. рис. 1.1). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Параметр Сен-Венана-Ильюшина определяют по формуле (1.17). |
|
|||||||||||||||||||||||
|
Режим движения в кольцевом зазоре турбулентный, если Reкз > |
|
|||||||||||||||||||||||
|
> Rкрн (w> wкр) и потери на трение рассчитывают по формуле: |
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
рк з |
=0,012 |
|
ж н Нw |
2 |
/(D в н |
− dн а р ). |
(1.21) |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
В |
данном расчете не учитывается |
|
|
влияние |
коэффициента |
местных |
||||||||||||||||||
сопротивлений за счет муфтовых соединений. При учете муфт потери на трение увеличиваются на 1 − 5 %.
Задача 1.1. Рассчитать основные параметры процесса освоения скважины для следующих условий: глубина скважины Lc = 3200 м, глубина спуска колонны НКТ Н = 3200 м, пластовое давление рпп =
= 35 МПа. Скважина обсажена 168-мм обсадной колонной с внутренним
диаметром Dвн |
= 0,1503 |
м и полностью заполнена глинистым |
раствором |
||
|
|
|
3 |
|
|
плотностью |
гп = 1150 |
кг/м . Наружный диаметр НКТ dнар |
= 0,089 м, |
||
|
|||||
внутренний диаметр dвн = 0,076 м. Необходимо рассчитать давление закачки р3,
объем жидкости закачки V3 и продолжительность закачки T3 при прямой
(жидкость |
подается в колонну НКТ) и обратной (жидкость подается в |
||
кольцевой |
зазор |
между трубами) закачках. |
Жидкость закачки − вода |
(плотность |
з |
= 1000 кг/м3, вязкость з |
= 0,001 Н ∙ c м 2 ) . |
Решение 1.1. Прямая закачка.
Так как закачка ведется насосным агрегатом, выбирают например, третью
7
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
скорость при диаметре плунжера 100 мм (подача Q = 0,012 м3/с, давление р =
37,4 МПа).
Рассчитывают высоту от забоя х, на которую должна подняться жидкость
закачки в кольцевом зазоре для случая, когда рзаб = Рпл.
Забойное давление в этом случае
|
|
|
|
Рзаб = рпл= |
|
гл |
g(H x) |
gx p |
кзгл |
р |
кзз |
, |
(1.22) |
||
|
|
|
|
|
з |
|
|
|
|||||||
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
где |
гл |
з − соответственно плотности жидкости глушения и закачки, кг/м ; |
|||||||||||||
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|||||||||||||
ркзгп − потери давления на трение при движении жидкости глушения в кольцевом зазоре на расстоянии (Н − х), Па; ркзз − потери давления на трение при движении жидкости закачки в кольцевом зазоре на расстоянии х, Па.
Обозначим градиенты потерь давления на трение при движении жидкостей глушения и закачки в кольцевом зазоре соответственно
через А к з г л и А к з з
4 |
0 |
/[ |
кз |
(D |
вн |
|
|
|
|
|
|
|
|||
А 0,012 |
|
гл |
w2 /(D |
вн |
|||
кзгл |
|
|
|
|
|
||
d |
нар |
)] |
|
|
dнар
− ламинарный режим,
) −турбулентный режим
(1.23)
А к з з =
w |
2 |
|
|
/[2(D |
|
|
з |
вн |
|||
|
|
|
|
d |
нар |
|
)]
.
(1.24)
Скорость движения жидкости в трубах
w=4Q/( d вн2 ) ) , |
|
|
|
|
|||
а в кольцевом зазоре |
|
|
|
|
|
|
|
w = 4 Q/[ |
(D |
2 |
d |
2 |
)] |
, |
|
вн |
нар |
||||||
|
|
|
|||||
где Q − расход жидкости, м3/с.
С учетом формул (1.23) и (1.24) из (1.22) определяем:
х = |
Н( |
гл |
g A |
кзгл |
) р |
пл |
|
, |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
g( |
|
|
|
) (А |
|
|
А |
|
||||||
|
|
|
|
|
) |
|||||||||
|
гл |
з |
кзгл |
кзз |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
При рза6 = Рпл давление закачки
(1.25)
(1.26)
(1.27)
8