Расчет фонтанного подъемника
Определить:
гидравлические потери на трение;
забойное давление при фонтанировании;
при фонтанировании по эксплуатационной колонне;
КПД подъемника при фонтанировании по НКТ и по эксплуатационной колонне, КПД общее.
Задание.
Рассчитать фонтанный подъемник, когда скважина фонтанирует нефтью за счет гидростатического напора без выделения свободного газа в НКТ (частный случай).
По скважине известно:
внутренний диаметр эксплуатационной колонны ;
внутренний диаметр лифтовых труб ;
плотность нефти в скважине ;
кинематическая вязкость нефти .
Варианты , м
, т/сут
, МПа ,
9 2380 180 14,0 85
Решение
Определим режим движения нефти по НКТ (число Рейнольдса) для расчета коэффициента гидравлических сопротивлений. Для этого рассчитаем линейную скорость движение нефти по НКТ в размерности :
vн=qF=4qρн*π*d2*86400
где – расход нефти,т/сут;
– площадь, .
d-диаметр, м
vн=4*1800.85*π*0.0762*86400=0.5406 м/с
Находим число Рейнольдса
Re=vн*dНКТν
где – скорость потока жидкости в НКТ, ;
dНКТ – внутренний диаметр НКТ, ;
– кинематическая вязкость нефти, ;
Re=0,5406*0,0760,1*10-4=4108
.
Re>2300, cледовательно, режим течения турбулентный и коэффициент гидравлических сопротивлений находим из выражения:
λ=0,31644Re
λ=0,316444108=0,31648,0059=0,0395
Находим гидравлические потери на трение
Pтр=λ*H*vн2*ρн2*d
где – глубина скважины, ;
– плотность нефти,
Pтр=0,0395*2380*0,54062*8502*0,076=153696,72 Па=0,15 МПа
Находим гидростатическое давление столба нефти в скважине
Рг=ρнgH
Рг=850*9.81*2380=19845630 Па=19,85 МПа
.
Находим забойное давление работающей скважины
Рзаб=Рг+Pтр+Pу
Рзаб=19,85 +0,15+14=34МПа
Находим КПД подъемника при фонтанировании по НКТ
КПДНКТ=11+λ*vн22dg
КПДНКТ=11+0.0395*0.540622*0.076*9.81=0.992
.
Находим общий КПД фонтанирования (при движении нефти из пласта на поверхность)
.
Для этого находим
Pпл=Рзаб+qη
Pпл=34+18085*0.1=34.2118 МПа
тогда
При фонтанировании скважины по эксплуатационной колонне:
vн=4*1800.85*π*0.1282*86400=0.1906 м/с
Находим число Рейнольдса
Re=0,1906*0,1280,1*10-4=2439
.
Re>2300,следовательно, режим течения турбулентный и коэффициент гидравлических сопротивлений находим из выражения:
λ=0,31644Re
λ=0,316442439=0,31647,0275=0,045
Находим гидравлические потери на трение
Pтр=0,045*2380*0,19062*8502*0,128=12920,9 Па=0,013 МПа
Pу экс=Рзаб-Рг-Pтр
Pу экс=34-19,85-0,013=14,137 МПа
т.е