Вибір свердловини, її конструкція, обладнання

2.3 Вибір свердловини, її конструкція, обладнання

і аналіз роботи

 

Для проведення промивки піщаної пробки вибираємо свердловину 24 – Попелі Бориславського родовища. Оскільки дебіт свердловини різко зменшився, а проведені в свердловині геофізичні досліди показали наявність в свердловині щільної піщаної пробки горизонту, товщиною 32м.

Дана свердловина обладнана верстатом-качалкою UР-12. В свердловину спущено 73 мм з висадженими на зовні кінцями насосно-компресорні труби до глибини 2335 метрів з замковою опорою на глибині 2100 метрів. Насос НСВ-32, діаметром 32 мм та комбінованою колоною штанг. Тиск на викиді сальникового ущільнення складає від 1,8 до 2,8 МПа в залежності від пори року.

Конструкція свердловини (див. Рис.1)

- направлення діаметром 426 мм в інтервалі від 0 до 9 метрів, забутоване повністю;

- кондуктор діаметром 324 мм в інтервалі від 0 до 100 метрів,

зацементований до гирла свердловини;

- технічна колона діаметром 245 мм в інтервалі від 0 до 2254 метрів, зацементований до гирла свердловини;

- експлуатаційна колона діаметром 146 мм в інтервалі від 0 до 2448,37 метра, зацементована до гирла свердловини, опресована на 24,6 МПа технічною водою та признана герметичною;

- проперфорована зарядами ПКС-80 по 10 отворів на метр погонний в в інтервалі від 2398 до 2364 метра в експлуатаційній колоні.

 

2.4 Вихідні дані для проектування

 

Глибина свердловини Н 2420 м

Внутрішній діаметр експлуатаційної колони D 125 мм

Інтервал перфорації 2398 * 2364 м

Товщина (висота) піщаної пробки h_n 40 м

Тип піщаної пробки щільна

Максимальний розмір піщинок

Складаючих пробку б, мм. d_n 0,9 м

Тип насоса, який використовується для

Видобутку нафти із даної свердловини НСВ – 32

Глибина спуску насоса L 2335 м

Умовний діаметр НКТ 73 мм

Товщина стінки НКТ 5,5 мм

Група міцності сталі Е

Труби з висадженими на зовні кінцями.

2.5 Вибір промивальної рідини і промивального агрегата

В якості промивальної рідини вибираємо нафту того ж родовища, густина якої:

ρ = 865 кг/м³, в’язкість 2,1 · 10^-6 м²/с.

Для здійснення процесу промивки вибираємо насосний агрегат УН1 – 630 * 700А .

Технічна характеристика насосного агрегата УН1 – 630 * 700А.

Шасі КрАЗ – 257Б1А

Насос плунжерний 4Р – 700

Корисна потужність, кВт 452

Найбільший тиск, МПа 70

Діаметр плунжера,мм 100

Основні параметри насосу 4Р – 700

Таблиця 2.2

Передача	Ідеальна продуктивність м3/с	Тиск, МПа
І	0,0063	70
ІІ	0,0085	54
ІІІ	0,012	38
ІV	0,015	30,5

Загальний к.к.д. агрегата 0,75

2.6 Розрахунок прямої промивки піщаної пробки

Втрати опору на гідравлічні опори при русі рідини в насосно-компресорних трубах на кожній швидкості агрегата визначається за формулою:

 , м, (2.1)

де  – коефіцієнт гідравлічного опору при русі в трубах;

Н – глибина свердловини, м;

d – внутрішній діаметр вибраних НКТ, м;

V_н – швидкість низхідного потоку рідини, м/с;

g – прискорення земного тяжіння, м/с².

При промивці нафтою коефіцієнт гідравлічного опору визначається за формулами в залежності від числа Рейнольда, котре визначається за формулою:

, (2.2)

де  - кінематична в’язкість нафти, м/с²;  = 2,1 · 10^-6 м²/с.

Якщо  ≤ 2320, то λ = 64/, (2.3)

а якщо  > 2320, то λ =  (2.4)

Швидкість низхідного потоку рідини визначаємо за формулою:

, м/с, (2.5)

де Q – продуктивність промивального агрегата, м³/с;

f – площа прохідного отвору промивальних труб, м².

Площу прохідного отвору промивальних труб визначаємо за формулою:

f = 0,785 · d², м² (2.6)

f = 0,785 · 0,062² = 0,00302 м².

визначаємо швидкість низхідного потоку за формулою (2.5):

0,0063/0,00302 = 2,088 м/с;

0,0085/0,00302 = 2,817 м/с;

0,012/0,00302 = 3,977 м/с;

0,015/0,00302 = 4,971 м/с;

Визначаємо число Рейнольда, за формулою: (2.2):

2,088 · 0,062/2,1 · 10^-6 = 61639,614;

2,817 · 0,062/2,1 · 10^-6 = 83164,558;

3,977 · 0,062/2,1 · 10^-6 = 117408,788;

4,971 · 0,062/2,1 · 10^-6 = 146760,985;

Оскільки , ,  ,  > 2320, то визначаємо коефіцієнт гідравлічного опору за формулою (2.4):

λ^I = 0,3164 / 0,0201;

λ^IІ = 0,3164 / 0,0186;

λ^IІІ = 0,3164 / 0,0171;

λ^IV = 0,3164 / 0,0162;

Витрати напору на гідравлічні опори при русі рідини насосно-компресорних трубах на кожній швидкості агрегата визначаємо за формулою (2.1):

 м;

 м;

 м;

 м;

Витрати напору на гідравлічні опори при русі рідини з піском кільцевому просторі на кожній швидкості агрегата визначається за формулою:

, м, (2.7)

де  - коефіцієнт, який враховує збільшення гідравлічних втрат від вмісту піску в рідині,  = 1,1;

 - коефіцієнт гідравлічного опору при русі рідини в кільцевому просторі;

D – внутрішній діаметр експлуатаційної колони, м;

- зовнішній діаметр промивальних труб, м;

V_в – швидкість висхідного потоку рідини, м/с.

Швидкість висхідного потоку рідини визначається за формулою:

V_в = Q / f_k , м/с, (2.8)

де f_k – площа перерізу кільцевого простору, м², котра визначається за формулою:

f_k = 0,785 · (D² – d_з ²) , м², (2.9)

f_k = 0,785 · (0,125² – 0,073²) = 0,0081 м²,

Швидкість вихідного потоку рідини визначаємо за формулою (2.8):

 м/с;

 м/с;

 м/с;

 м/с.

Щоб визначити коефіцієнт гідравлічного опору при русі рідини в кільцевому просторі, спочатку визначаємо число Рейнольда за формулою:

R_ек = υ_в · (D – d₃) / υ (2.10)

Оскільки , , ,  > 2320, то коефіцієнт гідравлічного опору при русі рідини в кільцевому просторі визначається за формулою (2.4):

= 0,3164 / 0,027;

 = 0,3164 / 0,025;

 = 0,3164 / 0,0229;

= 0,3164 / 0,0216;

Витрати напору на гідравлічні опори при русі рідини з піском в кільцевому просторі на кожній швидкості агрегата визначається за формулою (2.7):

Втрати напору на зрівноваження стовпів рідини різної густини в промивальних трубах і в кільцевому просторі на кожній швидкості агрегата визначаються за формулою К.А. Апресова:

 (2.11)

де m – пористість піщаної пробки; m = 0,25;

F – площа перерізу експлуатаційної колони, м;

l – висота пробки, що промивається за один прийом

ρ_n = 2550 кг/м³ – густина піску;

ρ– густина промивальної рідини, кг/м³

υ_кр – критична швидкість падіння зерен піску в промивальній рідині, м/с

Площа поперечного перерізу експлуатаційної колони визначається за формулою:

F = 0,785 ∙ D², м² , (2.12)

F = 0,785 ∙ 0,125² = 0,0123 м² .

Критичну швидкість падіння пісчинок в нафті визначаємо за формулою Стокса:

 (2.13)

де d_n – максимальний діаметр пісчинок, м,

d_n = 0,9 ∙ 10^-3 м

Згідно формули (2.11) знаходимо втрати напору на зрівноваження стовпів рідини різної густини в промивальних трубах і в кільцевому просторі на кожній швидкості агрегата:

Втрати напору на гідравлічні опори в шланзі і вертлюзі (h₄+h₅) кожній швидкості агрегата визначаються на основі дослідних даних, які приведені в табл.. VI.5 [3, ст..100], згідно яких:

 

 

Втрати напору на гідравлічні опори в нагнітальній лінії від насоса до шланга на кожній швидкості агрегата визначаємо за формулою:

 (2.14)

де  - коефіцієнт гідравлічного опору при русі рідини в

нагнітальній лінії;

 - довжина нагнітальної лінії, м; = 20 м;

 - внутрішній діаметр нагнітальної лінії, м;  = 0,05 м;

V_н.п. - швидкість руху рідини в нагнітальній лінії, м/с;

Площу прохідного отвору нагнітальної встановлюємо за формулою:

F_н.п. = 0,785 ∙ d₆, м², (2.15)

F_н.п. = 0,785 ∙ 0,05² = 0,00196 м²,

Визначаємо швидкість руху нафти в нагнітальній лінії за формулою:

 , м/с, (2.16)

Визначаємо число Рейнольда при русі нафти в нагнітальній лінії за формулою:

R_{е н.л.} = υ_н.л. · d_в / ∂ (2.17)

Оскільки , , ,  > 2320 то коефіцієнт гідравлічного опору встановлюємо за формулою:

= 0,3164 /  (2.18)

 = 0,3164 /

 = 0,3164 /

 = 0,3164 /

 = 0,3164 /

Загальні втрати напору при прямій промивці на кожній швидкості агрегата визначається за формулою:

h_заг = h₁ + h₂ + h₃ + h₄ + h₅ + h₆ , м, (2.19)

Тиск на викиді насосного агрегата на кожній швидкості визначаємо за формулою:

Р_н = h_заг ∙ ρ ∙ g ∙ 10^-6 , МПа (2.20)

Тиск на вибої свердловини на кожній швидкості агрегата визначається за формулою:

Р_виб = (Н + h₂ + h₃)∙ ρ ∙ g/10⁶ , МПа (2.21)

Потужність агрегата, потрібна для промивки піщаної пробки на кожній швидкості, визначається за формулою:

N = Р_н ∙ Q / (1000 ∙ η_a) , кВт, (2.22)

де η_a – загальний к.к.д. агрегата; η_a = 0,75.

Коефіцієнт використання потужності агрегата визначається за формулою:

К = N ∙ 100 / N_max , % (2.23)

де N_max – максимальна потужність агрегата;

N_max = 452 кВт.

Швидкість підйму піску на кожній швидкості агрегата визначається за формулою:

V_n = V_в – V_кр , м/с, (2.24)

Тривалість підйому піску на кожній швидкості агрегата визначається за формулою:

t = H / V_н , с, (2.25)

Розширюючи сила струменю рідини на кожній швидкості агрегата визначається за формулою:

Р = 2Q² (f ∙ F) , кПа (2.26)