vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2 – КОМПРЕССОРНЫЙ МЕТОД ОСВОЕНИЯ
СКВАЖИН
Теоретическая часть
По существу компрессорный метод освоения скважины не отличается от метода замены жидкости, только вместо жидкости закачки используется газ, а
вместо насосного агрегата − компрессор.
Основная расчетная величина − предельная глубина спуска башмака НКТ
(пусковой муфты с отверстиями или пускового клапана) Нп, зависящая в основном от давления, создаваемого компрессором р к.
Прямая закачка (газ закачивается в колонну НКТ)
Предельная глубина оттеснения статического уровня жидкости в
|
|
(р |
к |
р |
у |
)106 |
|
|
, |
|
Нпр= |
|
|
|
|
|
|
(2.1) |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
g( ж |
гст |
Вг ) Акзж |
А |
|
||||||
|
тг |
|
||||||||
где рк − давление, создаваемое компрессором, МПа; ру − давление на устье
скважины, МПа; |
|
ж − плотность жидкости в скважине (жидкость глушения), |
|||||
|
|||||||
3 |
; |
|
гст − |
плотность газа при стандартных условиях, |
3 |
; Вг − |
|
кг/м |
|
кг/м |
|||||
поправочный коэффициент для газа, вычисляемый по формуле: |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
Вг =ркТст/(р0Тz) |
|
(2.2) |
Т − средняя температура газа в скважине, К; z − коэффициент сверх-
сжимаемости газа; Акзж − градиент потерь давления на трение при движении жидкости в кольцевом зазоре, Па/м
А кз ж = ж w |
2 |
ж |
/[2(Dвн |
dнар )], |
(2.3) |
кзж |
ж − коэффициент гидравлических сопротивлений при движении жид кости в кольцевом зазоре, вычисляемый в зависимости от числа Rеж;
wкзж − скорость движения жидкости в кольцевом зазоре, м/с; Атг − градиент потерь давления на трение при движении газа в трубах, Па/м
16
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
Атг= |
w |
2 |
|
|
/(2d |
|
), |
|
тг |
г |
вн |
||||||
г |
|
|
|
(2.4)
г − коэффициент гидравлических сопротивлений при движении газа в трубах;
−плотность газа в скважине (при рк и Т), кг/м3; wтг − скорость движения газа трубах, м/с
г
в
W т г = 4 q c т / [ 6 0 |
d |
2 |
В |
|
], |
|
вн |
г |
|||||
|
|
|
q cт − подача компрессора, приведенная к стандартным условиям, м3/мин.
Скорость движения жидкости в кольцевом зазоре
(2.5)
|
|
|
d |
2 |
|
|
|
|
4q |
|
|
|
|
||
W кзж = w тг |
|
|
вн |
|
|
|
|
cт |
|
|
. |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
(D |
2 |
|
d |
2 |
) |
60 В |
|
(D |
2 |
d |
2 |
) |
|||
|
вн |
нар |
г |
вн |
нар |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Объем закачиваемого в скважину газа (при рк и Т)
Vг = |
d |
2 |
Н |
|
/ 4. |
|
вн |
пр |
|||||
|
|
|
Время (в мин) работы компрессора (время закачки)
Т=Vг Вг/qcт.
2. Обратная закачка
Предельная глубина оттеснения уровня в кольцевом зазоре
(2.6)
(2.7)
(2.8)
Нпр =
|
|
(р |
|
|
р |
|
)10 |
6 |
|
|
|||
|
|
к |
у |
|
|
, |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
q( |
|
|
|
|
В |
|
) А |
|
А |
||||
ж |
гст |
г |
тж |
кзг |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
(2.9)
где Атж, Акзг − соответственно градиенты потерь давления (в Па/м) на трение при движении жидкости в трубе и газа в кольцевом зазоре, считываемые по формулам:
|
Атж = ж w |
тж ж /(2dвн). |
(2.10) |
||
А кзг = г wкзг2 г |
/[2(Dвн dнар )] |
(2.11) |
|||
ж , г − соответственно |
коэффициент |
гидравлических |
сопротивлений |
при |
|
движении жидкости в |
трубах и газа |
в кольцевом |
зазоре; w, wK3г |
— |
|
соответственно скорость движения жидкости в трубах и газа в кольцевом зазоре, м/с.
17
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
Скорость движения газа в кольцевом зазоре:
w к з г = 4 q c т / [ 6 0 |
В |
|
(D |
2 |
d |
2 |
)], |
||||
г |
вн |
нар |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||
скорость движения жидкости в трубах |
|
|
|
|
|
||||||
wтж=wкзг |
(Dвн2 dнар2 |
) |
|
4qст |
|||||||
d |
2 |
|
|
|
60 B |
d2 |
|||||
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
вн |
|
|
|
|
|
|
г |
вн |
|
Объем закачиваемого в скважину газа (при рк и Т)
Vг = |
(D |
2 |
d |
2 |
)Н |
|
/ 4 |
|
вн |
нар |
пр |
||||||
|
|
|
|
(2.12)
(2.13)
(2.14)
Время закачки рассчитывают по формуле (2.8). Градиенты потерь давления на трение газа Атг и Акзг достаточно малы, в практических расчетах можно принимать Атг = Акзг = 0,2 Па/м.
Задача 2.1. Рассчитать глубину установки муфты с пусковыми отверстиями для освоения заглушённой водой фонтанной скважины при следующих условиях: внутренний диаметр обсадной колонны Dвн =
= 0,1503 м; наружный диаметр НКТ d = 0,06 м; внутренний диаметр НКТ dвн = 0,0503 м; глубина скважины Lc = 1700 м; пластовое давление
рпл = 18,5 МПа; скважина до устья заполнена водой плотностью
в = 1100 кг/м3 и вязкостью в B = 1,5∙10-3 Па∙с. Освоение проводится обратной закачкой передвижной компрессорной установкой УКП-80 (рабочее давление рк
= 8 МПа, подача qст = 8 м3/мин). Средняя температура в скважине Т == 299 К;
коэффициент сверхсжимаемости газа z = 0,89; плотность газа ргст = 1,1 кг/м3;г = 0,5 ∙ 10-3 Па . с
Решение. Так как освоение проводится обратной закачкой, то расчеты следует вести по формулам (2.9) − (2.10).
Предварительно рассчитываем по (2.2) коэффициент Вг = 8 ∙ 293/(0,1 ∙ 299 ∙ 0,89) = 88,084.
По формуле (2.13) вычисляем
18
vk.com/club152685050 | vk.com/id446425943
W тж = 4 ∙ 8/ (60 ∙ 3,14 ∙ 88,084 ∙ 0,05032) = 0,762 м/с.
По формуле (2.12)
wK з г = 4 ∙ 8/ [60 ∙ 3,14 ∙ 88,084 (0,15032 − 0,062) =0,1015 м/с.
Рассчитываем по (1.4) число Рейнольдса для воды, движущейся в
трубах: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ReT = 0,762 . 0,0503 ∙ 1100/(1,5- 10-3) =28108. |
|
|
||||||||||
Коэффициент |
|
ж рассчитываем по (1.3): |
|
|
||||||||
|
ж = 0,3164/ |
4 |
28108 |
|
= 0,0244. |
|
|
|||||
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||
Рассчитываем плотность газа при рк и Т: |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
г |
= |
гст Вг= 1,1 . 88,084 = 96,9 кг/м . |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
Определяем число Рейнольдса для газа, движущегося по кольцевому |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
зазору: |
|
|
Reкз = |
w |
кзг (Dвн dнар ) г |
= 0,1015∙(0,1503−0,06)96,9/(0,5∙10 |
-3)= =0,888/(0,5∙ |
||||||||
|
|
|
|
г |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10-3) = 1776. |
|
|
Так |
|
как Rer |
< 2100, то режим движения ламинарный и |
|||||||||
|
г |
= 64/Reкз = 64/1776 =0,036. |
|
|
||||||||
Рассчитываем по (2.11) и (2.10) соответственно: |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
АКЗГ = 0,036(0,1015) |
|
96,9/[2(0,1503 − 0,06)] 0,2 Па/м, |
||||||||||
Атж =0,0244 (0,762) 2 1100/(2∙0,0503) =154,92 Па/м.
Вычисляем по формуле (2.9) предельную глубину
Нпр=
(8 0,1)10 |
6 |
|
|
|
|
790,3 |
м |
||
9,81(1100 96,9) 154,92 0,2 |
||||
|
|
|||
Таким образом, предельная глубина продавки жидкости газом составляет
790,3 м. Муфту с пусковыми отверстиями необходимо установить на глубине
760 м.
Рассчитаем по (2.14) объем закачиваемого в скважину газа при продавке уровня:
V= 3,14 (0,15032 − 0,062) 790,3/4 = 11,78 м3.
19