Файл: Задача 3 Общин положения.docx

ВУЗ: Не указан

Категория: Решение задач

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 11.01.2024

Просмотров: 75

Скачиваний: 4

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
3. (15)

Для вышеперечисленных мероприятий рассчитаем давление на выкиде насоса по формуле

Рн = Рзаб – Рж + Ртр, (16)

где Рзаб - максимальное забойное давление при продавки раствора, МПа;

Рж – гидростатическое давление столба продавочной жидкости (в данном случае давление столба нефти плотностью 860 кг/м3), МПа;

Ртр - потери давления на трение, МПа.

Максимальное забойное давление рассчитывается по формуле

Рзаб = Рпл + q·10-3·86400/Кпр = 27,6+8,2·10-3·86400/27=53,8 МПа, (17)

где Рпл - пластовое давление, МПа;

q - расход жидкости, q = 8,2 л/с;

Кпр - коэффициент продуктивности, Кпр = 27 т/сут·МПа.

Гидростатическое давление столба нефти рассчитывается по формуле

Рж = ρ·g·Н = 860·9,81·2700=22,8 МПа, (18)

где ρ – плотность нефти, ρ = 860 кг/м3;

g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с2;

Н – глубина скважины, м.

Находим потери давления на трение по формуле

Ртр = λ·V2·Н·ρ/2·d , (19)

где λ – коэффициент гидравлического сопротивления;

V – скорость движения жидкости по трубам, м/с;

d – внутренний диаметр НКТ, м.

Скорость движения «Нефрас» рассчитывается по формуле

V = q·10-3/(0,785·d2) = 8,2·10-3/(0,785·0,572) = 4,2 м/с. (20)

Коэффициент гидравлического сопротивления рассчитывается по формуле

λ = 0,3164/Re0,25, (21)

где Re - число Рейнольдса, которое рассчитывается по формуле

Re = V·d·ρ/μ = 4,2·0,57·860/2,68·10-3 = 67388, (22)

где μ - динамическая вязкость продавочной жидкости, μ = 2,68 мПа·с.

Найденное число Рейнольдса подставляем в формулу (3.21)

λ = 0,3164/673880,25 =0,02.

Тогда получим, что

Ртр = 0,02·4,22·2700·860/(2·0,57) = 0,72 МПа.

Определив все значения, входящие в формулы, находим необходимое давление на выкиде насоса по формуле (3.16)
Рн = 53,8 - 22,8+ 0,72 = 31,7 МПа.

Продолжительность нагнетания и продавки в пласт растворителя рассчитывается по формуле

τ = (Vобщий + Vнефти) ·103/(q·3600) = (3,77+5,73) ·103/8,2·3600=0,40 час., (23)

где Vобщий – общий объем растворителя, м3;

Vнефти – объем нефти для вытеснения растворителя в пласт, м.

Расчет потерь напора в насосно-компрессорных трубах

Определим потери напора в НКТ скважины № 1.

Потери напора в НКТ определяются по формуле

hпот
= hтр + hм.с., (24)

где hтр – потери напора на трение, м;

hм.с. – потери напора на местные сопротивления, м.

Потери напора на трение рассчитываем по формуле

hтр = λ·Lнкт·V2/2·d·g = 0,02·1800·4,22/2·0,57·9,81= 647 м, (25)

где Lнкт - длина труб НКТ, Lнкт = 1800 м.

Определим потери напора на местные сопротивления по формуле

hм.с. = ξ ·V2/(2·g) = 0,65·4,22/(2·9,81) = 0,58 м, (26)

где ξ – коэффициент местного сопротивления, ξ = 0,65.

Подставляя найденные значения в формулу (3.24) определим потери напора в насосно-компрессорных трубах

hпот = 647 + 0,58 =647,58 м.

Расчет НКТ на прочность

Произведем расчет насосно-компрессорных труб на прочность.

Колонна НКТ составлена из гладких труб НКТ 60×5,0.

Расчет НКТ на разрыв в опасном сечении производится по следующей формуле

G=0,785· (d12 – d22) ·Gтек=0,785· (0,05742 – 0,05032) ·372 = 0,223 МПа, (27)

где d1 – наружный диаметр НКТ по впадине нарезки, d1 = 0,0574 м;

d2 – внутренний диаметр НКТ, d2 = 0,57 м;

Gтек – предел текучести материала труб, Gтек = 372 МПа.

Расчет на страгивающие нагрузки в резьбовом соединении следующим образом

Рстр = π·Dср·δ·Gтек /(1+Dср·ctg(α+φ)) =
= 3,14·0,05758·0,00358·372/(1+0,05758·ctg(60º+18º)) = 0,036 МПа, (28)

где Dср – средний диаметр трубы в основной плоскости резьбы (по первой полной нитке), Dср = 0,05758 м.

δ – толщина стенки во впадине первой полной нитке, δ = 0,00358 м;

α – угол между гранью нарезки и осью трубы, α = 60º;

φ – угол трения, φ = 18º.

Расчет колонны НКТ на внутреннее давление по следующей формуле

Рдоп = 2·δ·Gтек/(D·а) = 2·0,00358·372/(0,15·2) = 8,878 МПа, (29)

где а – коэффициент запаса прочности, а=2.

Для задавливания растворителя в пласт закачивают нефть (нагрузку Vпрод.) в объём выкидной линии, насосно-компрессорных труб и ствола сква-жины от подошвы НКТ до кровли пласта

Vпрод = V1 = 5,840 м3. (30)

Затем закрывают задвижку на выкидной линии. Время выдержки составляет 24 часа.

После обработки растворителем «Нефрас» с целью растворения АСПО с поверхности пород продуктивного пласта проведём обработку солянокислотным раствором для разрушения твердых частиц механических примесей и расширения пор коллектора.


Расчет соляной кислоты

Для заданных условий принимаем концентрацию кислоты 10%. При средней норме расхода этой кислоты 1,2 м3 на 1 м интервала обработки, тогда общий объем соляной кислоты составит

Vобщий=Qкислоты·h=1,2·5,2=6,24м3. (31)
Количество необходимых для приготовления солянокислотного раствора концентрированной 27,5% кислоты и воды можно определить по таблице 1.
1 Расчет количества химикатов и воды

По таблице 1 на приготовление 10 м3 10% солянокислотного раствора требуется 3890 кг 27,5% HCl и 6,6 м3 воды, а на 8,77 м3 10% солянокислотного раствора необходимо концентрированной HCl.

Wк = Мр-ра·Vобщий/10 = 3890 *6,24/10 = 24,27 кг, (32)

и воды

V = Мводы·Vобщий/10 = 6,6*6,24/10 =4,12 м3 . (33)

Количество концентрированной товарной соляной кислоты для 10% солянокислотного раствора может быть также найдено по формуле

Wк=A·x·Vобщий· (Б-z)/Б·z· (A-x), (34)
где А и Б – числовые коэффициенты (таблица 3.2)

Vобщий – объем солянокислотного раствора.
Таблица 3.2 – Количество кислоты и воды для приготовления соляно-кислотного раствора

Объем разведенной

кислоты, м3

Концентрация разведенной кислоты, %

8

10

12

14

6

1840/4,38

2330/3,96

2830/3,52

3320/3,40

8

2460/5,84

3110/5,28

3770/4,68

4400/4,16

10

3080/7,30

3890/6,60

4720/5,87

5560/5,14

Примечание. В числителе указано количество концентрированной кислоты, кг, а в знаменателе – количество воды.
Таблица 3.3 – Значения коэффициентов А и Б

z, x

Б, А

z, x

Б, А

5,15-12,19

214,0

29,95-31,52

227,5

13,19-18,11

218,0

32,10-33,40

229,5

19,06-24,78

221,5

34,42-37,22

232,0

25,75-29,57

226,0







Примечание. X – концентрация соляно кислотного раствора, %

Z – концентрация товарной кислоты, %.
Следовательно, по формуле (34)

Wк=214*10*6,24* (226-27,5)/(226*27,5* (214-10))=2,09 м3.

Принимаем Wк=2,0 м3.

В качестве ингибитора принимаем катионоактивный реагент – катион А в количестве 0,01 % объема кислотного раствора. Данный ингибитор является химическим веществом, имеющий хорошую замедляющую скорость коррозии. Поэтому ингибирование растворов кислот на Северо-Губкинском месторождении проводят катионом А.

Против выпадения из соляно-кислотного раствора содержащихся в нем солей железа добавляем уксусную кислоту в количестве

Qу.к=b·Vобщий/с = 1,5*6,24/80 = 0,12 м3, (35)

где b – процент добавки уксусной кислоты к объему раствора (b=f+0,8; f – содержание в соляной кислоте солей железа, примем 0,7%, тогда b=1,5%);

Vобщий – объем солянокислотного раствора;

с – концентрация уксусной кислоты (принимаем 80%).

В товарной соляной кислоте второго сорта содержится примесь серной кислоты до 0,6%, которая после реакции ее с углекислым кальцием образует гипс, выпадающий в виде кристаллов, закупоривающих поры пласта. Против выпадения гипса добавляем к соляной кислоте хлористый барий.
Qх.б=21,3·Vобщий· (a·x/z-0,02) =21,3*6,24* (0,6*10/27,5-0,02)=26,3 кг, (36)

где Vобщий – объем солянокислотного раствора;

а – содержание SO3 в товарной соляной кислоте;

x – концентрация солянокислотного раствора;

z – концентрация товарной кислоты.

При плотности хлористого бария 4000 кг/м3.

В качестве интесификатора для понижения поверхностного натяжения применяем препарат ДС (детергент советский), который одновременно является ингибитором и наиболее активным понизителем скорости реакции соляной кислоты с породой. Большое снижение (в несколько раз) скорости реакции способствует более глубокому проникновению кислоты в пласт.

Необходимое количество ДС составляет 1 – 1,5% объема соляно-кислотного раствора (принимаем 1%)

QДС=Vобщий·Vскр=6,24*0,01= 0,0624 м3. (3.37)

Количество воды для приготовления принятого объема солянокислотного раствора

V = Vобщий-Wк-ΣQ = 6,24-2-0,19 = 4,05 м3, (38)

где Vобщий – объем солянокислотного раствора;

Wк – объем концентрированной товарной соляной кислоты (Wк=2 м3);

ΣQ – суммарный объем всех добавок к солянокислотному раствору (уксусная кислота, хлористый барий, ДС)

ΣQ=0,12+0,009+0,0624=0,19 м3.

2 Расчет изоляции зумпфа


Для изоляции зумпфа при обработки снизу вверх применяем раствор хлористого бария (бланкет) относительной плотностью 1,2.

Объем одного метра ствола скважины внутренним диаметром 0,15 м составляет

Vскв = 0,785·Dвн2 = 0,785 ·0,152 = 0,018 м3, (39)

а объем 9,5 м зумпфа будет
Vз = Vскв·9,5 = 0,018*9,5 = 0,17 м3 . (40)

Для получения 1 м3 раствора хлористого кальция относительной плотностью 1,2 требуется 540 кг CaCl2 и 0,66 м3 воды. Для изоляции всего зумпфа надо взять

CaCl2 = 540*0,17=92 кг

и воды

Н2О = 0,66*0,17=0,11 м3.

После приготовления солянокислотного раствора проверяют ареометром полученную концентрацию раствора HCl и, если она не соответствует заданной, добавляют к раствору воду или концентрированную кислоту.

Количество добавляемой воды при концентрации HCl >10% определяется по формуле

qв=(ρ2-ρ) ·Vобщий/(ρ-1), (41)

а количество добавляемой соляной кислоты, если концентрация HCl <10 %, по формуле

qк=(ρ-ρ1) ·Vобщий/(ρ3-ρ), (42)

где qв и qк – объемы добавленной воды и концентрированной кислоты, м3;

Vобщий – объем солянокислотного раствора 10 % концентрации;

ρ – плотность раствора заданной концентрации;

ρ1 и ρ2 – плотность приготовленного раствора соответственно пониженной и повышенной концентрации;

ρ3 – плотность концентрированной соляной кислоты.

До закачки соляной кислоты в скважину необходимо заполнить нефтью. При закачке кислоты необходимо, чтобы она заполнила выкидную линию диаметром 0,05 м, длиной 100 м от насосного агрегата (формула 3.43), промывочные трубы диаметром 0,05 м, длиной 2734,69 м (формула 3.44) и нижнюю часть скважины от подошвы до кровли пласта (формула 3.45), всего Vнефти=5,73 м3. После этого устье скважины герметизируют, и раствор под давлением закачивают в призабойную зону пласта. Для вытеснения всей соляной кислоты в пласт требуется 5,73 м3 нефти.

Vвык.линии = π·d2/(4·Lвык.линии) = 0,00198·100 = 0,2 м3, (43)

Vпром.труб = π·d2/(4·Lпром.труб) = 0,00198·2734,69 = 5,4 м3, (44)

Vнижн.часть скв = π·d2/(4·h) = 0,018·3,2 = 0,13 м3, (45)

Vнефти = Vвык.линии + Vпром.труб + Vнижн.часть скв = 0,2+5,4+0,13 = 5,73 м3. (46)

3 Расчет давления на выкиде насоса

Определим давление на выкиде насоса при закачке жидкости в скважину № 1 месторождения.

Давление на выкиде насоса рассчитывается по формуле