4.2.3 Задача №3 Розрахунок загазованості над устям свердловини

Розрахувати розподіл концентрацій газу над гирлом свердловини (при бурінні) в умовах газопроявів. Оцінити небезпеку перебування верхового робочого на різній висоті над гирлом свердловини.

Таблиця 4.3 – Вихідні дані до задачі №3

Варіант	Діаметр свердловини, мм	Глибина свердловини,м	Геотермічна ступінь, м	Газопрояви, м3/год	Висота джерела викиду, м	Густина газу, кг/ м3	Гранично – допустима концентрація газу в повітрі, мг/ м3
1	0,260	2500	29	100	0,45	0,79	280
2	0,265	2550	30	105	0,48	0,81	290
3	0,267	2600	31	110	0,49	0,85	295
4	0,269	2650	32	115	0,52	0,82	300
5	0,272	2690	33	119	0,53	0,87	305
6	0,274	2750	34	125	0,58	0,79	302
7	0,275	2780	35	130	0,61	0,88	307
8	0,278	2800	36	135	0,64	0,87	298
9	0,279	2810	37	138	0,68	0,90	310
10	0,281	2820	38	140	0,66	0,84	312
Приклад розрахунку	0,273	2700	34	120	0,5	0,85	300

Приклад розрахунку загазованості над устям свердловини

1 Концентрація парів нафти і газу на виході з свердловини за формулою [1]

де А – коефіцієнт, що визначається температурним градієнтом атмосфери та визначає умови горизонтального та вертикального розсіювання, с^2/3·мг·град^1/3/г;

М – маса речовин, що викидуються в атмосферу, г/с;

k_F – коефіцієнт, що враховує швидкість осідання зважених частинок викиду в атмосферу;

m, n – безрозмірні коефіцієнти;

Н – висота джерела викиду над землею, м;

Q – об’єм газоповітряної суміші, що викидується, м³/с;

Т – різниця між температурою газу та температурами навколишнього повітря, град;

2 Коефіцієнт А визначається метеорологічними умовами регіону та для території України приймається А=160 [1]. Величина коефіцієнта k_F для газу становить k_F =1. Для розрахунку коефіцієнта m використовують графічну залежність [1], для чого попередньо визначають параметр f

д е _Г – середня швидкість виходу газу з устя свердловини, м/с;

D – діаметр устя джерела викидів, м

3 Величину Т визначаємо за формулою

д е Н_св – глибина свердловини, м;

h_ГС – геотермічна ступінь (зміна глибини свердловини, що відповідає підвищенню температури на 1С), м;

Підставляючи вихідні дані, отримаємо

4 Швидкість виходу газу визначаємо за формулою

5 Параметр f дорівнює

6 Використовуючи залежність m=f (f), отримаємо m=1,0 [1].

7 Для визначення коефіцієнта n попередньо визначаємо небезпечну швидкість [1]

О скільки V_m знаходиться в діапазоні 0,3< V_m<= 2 , то використовуємо формулу

8 Масову витрату газу визначаємо за формулою

9 Після підстановки отриманих значень визначаємо концентрацію газу на виході з свердловини

10 З метою визначення поширення концентрації газу над устям використовуємо формулу С_x=S₁C, де коефіцієнт S₁ визначаємо за графіком S₁=f(Х/Х_m) [1]

Попередньо визначаємо коефіцієнт k_d [1]

П ісля чого розрахуємо параметр Х_m [1]

Величину коефіцієнта S₁ визначаємо для таких висот над рівнем землі Х=10 м; 20 м; 30 м; 40 м; 50 м або для безрозмірних параметрів Х/Х_m: 2,92; 5,85; 8,77; 11,7; 14,6. Використовуючи графік S₁=f(Х/Х_m) [1], отримаємо значення коефіцієнта S₁: 0,55; 0,2; 0,08; 0,045; 0,03. Тоді визначаємо значення С для різних висот над устям свердловини.

Х=10 м; S₁=0,55; C_x=0,5517,559=9,657 г/м³;

Х=20 м; S₁=0,2; C_x=0,217,559=3,572 г/м³;

Х=30 м; S₁=0,08; C_x=0,0817,559=1,405 г/м³;

Х=40 м; S₁=0,045; C_x=0,04517,559=0,79 г/м³;

Х=50 м; S₁=0,03; C_x=0,0317,559=0,527 г/м³;

11 Таким чином, практично для будь-якої висоти розміщення робочих над устям свердловини концентрація газу перевищує гранично допустиму (ГДК=0,3 г/м³).

Література

1. Охрана окружающей среды /Белов С. В. и др. М.: Высшая школа, 1991. – 319 с. (стор.143).