Рассчитать давление закачки пены в скважине глубиной H, обсаженной колонной с внутренним диаметром Dвн. Скважина заполнена технической водой (ρв=1000 кг/м3) и осваивается пеной со степенью а=50. В качестве пенообразователя используется водный раствор сульфонола (1 кг сульфонола + 1000 кг воды). Колонна НКТ спущена до забоя. В скважину закачивается двухфазная пена; водный раствор сульфонола и газ плотностью ρг ст=1,205 кг/м3. Максимальное давление сжатия газа Р = 8 МПа (УКП-80), средняя температура в скважине Т=308 К, коэффициент сверхсжимаемости газа z =1, расход воды Qв= 0,012 м3/с (4АН-700).
При прямой закачке пена закачивается в НКТ, при обратной – в кольцевой зазор между обсадной колонной и НКТ.
Вариант 8
Внутренний диаметр обсадной колонны Dвн=0,1598 м
Наружный диаметр НКТ dнар=0,073 м
Внутренний диаметр НКТ dвн=0,062 м
Глубина скважины Н=1950 м
Решение
Рассчитываем объемное газосодержание:
β=11+PТстαP0Тz=11+8·29350·0,1·308·1=0,396
Рассчитываем истинное газосодержание пены для нисходящего н (знак «+») и восходящего в (знак «-») потоков:
н=1+0,05β=1+0,05·0,396=0,4158
в=1-0,05β=1-0,05·0,396=0,3762
Вычисляем плотность пены, (кг/м3):
нисходящий поток
п н=ж1-н+гстφPТстαР0Тz=
=1000·1-0,4158+1,205·0,4158·8·29350·0,1·308·1=584,96 кг/м3
восходящий поток
п в=ж1-в+гстφPТстαР0Тz=
=1000·1-0,3762+1,205·0,3762·8·29350·0,1·308·1=624,49 кг/м3
Определяем расход пены:
Qп=Qж1+αР0ТzP·Тст=0,012·1+50·0,1·308·18·293=0,02 м3/с
Рассчитываем скорости движения пены, (м/с):
в трубах:
wт=4Qпπdвн2=4·0,023,14·0,0622=6,63 м/с
в кольцевом зазоре:
wкз=4Qпπ(Dвн2-dнар2)=4·0,023,14·(0,15982-0,0732)=1,26 м/с
Градиент потерь давления от веса гидростатического столба пены в трубах и кольцевом зазоре:
нисходящий поток:
dPdHгс н=п нg=584,96·9,81=5738,5 Па/м
восходящий поток:
dPdHгс в=п вg=624,49·9,81=6126,2 Па/м
Градиент потерь давления на трение в трубах:
нисходящий поток:
dPdHтр т н=λwт22ρп нdвн=0,03·6,6322·584,960,062=6220,9 Па/м
восходящий поток:
dPdHтр т в=λwт22ρп вdвн=0,03·6,6322·624,490,062=6641,3 Па/м
Градиент потерь давления на трение в кольцевом зазоре:
нисходящий поток:
dPdHтр кз н=λwкз2ρп н2(Dвн-dнар)=0,03·1,262·584,962·(0,1598-0,073)=160,5 Па/м
восходящий поток:
dPdHтр кз в=λwкз2ρп в2(Dвн-dнар)=0,03·1,262·624,492·(0,1598-0,073)=171,3 Па/м
Вычислим давление при прямой закачке:
Pз п=Ру кз+10-6НdPdHтр т н+dPdHтр кз в+dPdHгс кз в-dPdHгс т н=
=0,1+10-6·1950·6220,9+171,3+6126,2-5738,5 =13,32 МПа
Вычислим давление при обратной закачке:
Pз о=Ру т+10-6НdPdHтр кз н+dPdHтр т в+dPdHгс т в-dPdHгс кз н=
=0,1+10-6·1950·160,5+6641,3+6126,2-5738,5 =14,12 МПа
При отключении насосного агрегата и компрессора произойдет выравнивание гидростатического давления в трубах и кольцевом зазоре и средний градиент потерь давления от действия гидростатического столба пены в скважине составит:
dPdHгс=dPdHгс н+dPdHгс в2=5738,5+6126,22=5932,4 Па/м
Определим забойное давление:
Pзаб=10-6dPdHгсН+Ру=10-6·5932,4·1950+0,1=11,7 МПа
Забойное давление в заглушенной до устья скважины:
Pзаб2=10-6ρжgН+Ру=10-6·1000·9,81·1950+0,1=19,2 МПа
Заказать работу
на новый заказ в Автор24.
