Прямая закачка

2.2.1.1 Прямая закачка

Рассмотрим случай прямой закачки, т.е. когда более лёгкая жидкость нагнетается в НКТ, а тяжелая жидкость вытесняется по межтрубному пространству.

При расчетах этого процесса необходимо определить потери на трение при движении глинистого раствора и нефти в НКТ и в затрубном пространстве ().

Глинистый раствор вязкопластичная жидкость, то для оценки пластической вязкости η и предельного динамического напряжения сдвига τ0 используем формулы Б.С. Филатова:

Рассчитаем критическую скорость в трубе:

Фактическую скорость бурового раствора в трубе:

Рассчитаем параметр Сен-Венана – Ильюшина:

По графику [1, c.76, рис.3.1] определяем коэффициент

Так как , режим движения ламинарный, следовательно, потери на трение в трубе определяем по формуле:

Для определения потерь на трение при движении в трубе нефти воспользуемся уравнением Дарси – Вейсбаха:

 – коэффициент гидравлического сопротивления.

Рассчитаем число Рейнольдса:

При  коэффициент гидравлического сопротивления вычисляем по формуле Кольбрука:

Соответственно потери на трение в трубе при движении нефти состявят:

Расчет потерь на трение в кольцевом пространстве

Рассчитывается критическая скорость движения жидкости замещения в кольцевом зазоре

где Reкр – критическое число Рейнольдса, характеризующее смену режима течения жидкости в кольцевом зазоре и определяемое по формуле

где He = Re×Sen – параметр Хёдстрема.

Параметр Сен-Венана – Ильюшина для кольцевого зазора записывается в виде

а число Рейнольдса

и тогда параметр Хёдстрема

Средняя скорость движения жидкости замещения в кольцевом зазоре

Параметр Хедстрема

Критическое число Рейнольдса

Число Рейнольдса при движении глинистого раствора

Так как Reгл 1< Reкр 1, то режим движения структурный

Потери давления на трение в кольцевом зазоре при движении бурового раствора определяются по формуле

где brI – коэффициент, зависящий от параметра Сен-Венана-Ильюшина, который для случая движения жидкости по кольцевому зазору определяется по формуле

по графику рис.3.1. [5] brI = 0,60

 МПа.

Для жидкости замещения

потери давления на трение

поскольку ReжзI = 3682> Reкр = 2320,

и согласно

 МПа.

Суммарные потери напора на трение в кольцевом зазоре при закачке жидкости замещения на первой передаче составят

 МПа;

Весь процесс закачки

1). Расчёт расстояния x, на которое должна подняться жидкость замещения, считая от забоя, в кольцевом зазоре для случая, когда

 -

проверяется возможность неполного заполнения скважины жидкостью замещения в целях её экономии и сокращения времени освоения.

Давление на забое скважины в этом случае равно

Откуда

где Aкзгл и Aкжз – градиенты давления от гидравлических потерь при движении соответственно бурового раствора и жидкости замещения в кольцевом зазоре, Па/м, определяемые по формулам:

·  для структурного режима бурового раствора

 Па/м,

·  для структурного режима жидкости замещения

 Па/м

и тогда

 м.

2) Расчёт давления закачки при равенстве забойного и пластового давлений

= (1160-885)*9,8(1414,5-639)+0,544+0,38+0,105=2,1 МПа;

это давление обеспечивается агрегатом АзИНМАШ-32м на любой передаче.

3). Расчёт объёма закачиваемой жидкости.

Очевидно, что объём закачиваемой жидкости складывается из объёма НКТ

 м3

и объёма части кольцевого зазора, заполненного жидкостью замещения

 м3,

 м3.

4).Расчёт продолжительности закачки жидкости замещения

 ч.