2.1.2 Расчет выноса жидких капель

Критическая скорость выноса жидких капель с забоя газовой сква­жины

v _крж =16,47(45-0,455р_заб)^0,25/ , (2.12)

где р_заб — забойное давление, МПа.

Если в продукции скважины имеются твердые и жидкие части­цы, то при расчете диаметра подъемника из полученных двух значений диаметра выбирают наименьшее.

Иногда при расчете диаметра подъемника принимают v'_r = 5-10 м/с.

3. Расчет диаметра подъемника из условия минимальных (заданных)

потерь давления в трубах

Диаметр подъемника можно определить из условия минимальных (заданных) потерь давления в подъемнике. При глубине спуска подъ­емника до забоя внутренний диаметр

d_вн꞊ (2.13)

где λ — коэффициент гидравлических сопротивлений; z_ср — средний коэффициент сжимаемости газа (при р_ср и Т_ср); Т_ср—средняя тем­пература в скважине, К; V_r — дебит газа, тыс. м³/сут; р_у — давление на устье скважины, Па; s — показатель степени:

s ꞊( 0,03415L_с р_г)/(z_срТ_ср ) (2.14)

р_ср ꞊ (р_у+р_заб)/2 (2.15)

Т_ср ꞊ (Т_заб – Т_у)/ln(Т_заб/Т_у) (2.16)

Вычисление (2.13) проводят методом итераций, так как коэффи­циент гидравлических сопротивлений неизвестен.

Задача 2.1 Рассчитать диаметр подъем­ника, если в продукции скважины имеются твердые частицы диамет­ром d_т = 0,002 м, а μ_г = 1,4 ∙ 10^-5 Па∙ с.

Решение. Рассчитываем по (2.3) параметр Архимеда (дано: ρ_г = 1,06 кг/м³; L_c = 2500 м; а = 0,6439 – 10^-4; b = = 2,139 ∙10^-10; р_за6 = 39,03 МПа; V_г = 1,15 . 10³ тыс. м³/сут; Т_заб = = 337 К; z_заб ≈0,811)

Аr = (0,002)³ ∙1,06∙9,81 (2400-1,06)/(1,4- 10^-5)² = 1018183.

Так как Аr = 1018183 > 83000, то режим течения, в соответствии с (2.6), турбулентный, а критическая скорость рассчитывается по (2.9):

v _крт = 5,46 м/с.

По формуле (2.1) рассчитываем: v'_г = 1,2∙ 11,62 = 14 м/с.

Вычисляем по (2.11) внутренний диаметр подъемника

d_вн꞊ 0,1108 ꞊0,05 м.

Выбираем трубы с условным диаметром 60 мм; внутренний диаметр d_вн = 0,0503 м.

Задача 2.2 Для условий предыдущей задачи рассчитать диаметр подъемника, если в продукции содержится также жидкая фаза.

Решение. Вычисляем по (2.12) критическую скорость выноса жидких капель

v _крж= 16,47 (45 -0,0455 ∙ 39,03) ^0,25 = 6,76 м/с.

По формуле (2.1) рассчитываем: v'_r = 1,2 . 6,76 = 8,11 м/с. По формуле (2.11)

d_вн = 0,1108 = 0,0645 м.

Учитывая, что в соответствии с (2.11) внутренний диаметр подъ­емника 0,05 < 0,0645, оставляем выбранный ранее диаметр подъемника 60 мм, d_вн = 0,0503 м.

Задача 2.3 Рассчитать внутренний диаметр подъемника, исходя из заданных потерь давления в подъемнике. Исходные данные следующие:

V_r = 1,15 ∙ 10³ тыс. м³/сут; z _ср =0,811; L_с = 2500 м;

р_г = 1,06 кг/м³; Т_у = 303 К; Т_заб = 337 К;

р_у =31,13 МПа; р_заб= 39,03 МПа.