Эксперт по сдаче вступительных испытаний в ВУЗах
Контрольная работа №7
Расчет фонтанного подъемника
Цель работы
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.
Общие сведения
Фонтанный способ эксплуатации скважин является наиболее эффективным режимом отбора пластовых жидкостей. Однако не все эксплуатационные скважины могут работать фонтанированием. Основным условием фонтанирования скважин является превышение пластового давления над над гидростатическим , т.е.:
. (1)
Гидростатическое давление определяется по формуле:
, (2)
где – удельный вес жидкости в скважине, ;
– плотность жидкости в скважине, ;
– глубина скважины, ;
– гидростатическое давление, ;
– ускорение свободного падения.
Как правило, гидростатическое давление принимается равным давлению столба воды в скважине:
, (3)
где – удельный вес воды.
| Рисунок 2 — Состояние после запуска в работу |
|
| Рисунок 1 — Состояние до запуска
в работу |
|
1) На рисунке 1 показано состояние скважины заполненной водой перед пуском скважины в работу. Поскольку пластовое давление больше гидростатического давления столба воды, то на устье в остановленной скважине устьевой манометр покажет давление, равное
.
(4)
Например, если на глубине пластовое давление было равно при гидростатическом давлении столба воды (), то
.
2) При пуске скважины с открытием устьевой задвижки (рисунок 2) забойное давление определяется по формуле:
,
(5)
где – забойное давление, ;
– гидростатическое давление, ;
– гидравлические потери на трение, ;
– давление на устье, .
При работающей скважине с полным замещением в ней воды на нефть гидростатическое давление будет равно давлению столба нефти в скважине:
(6)
То есть, при плотности нефти и глубине скважины гидростатическое давление будет равно:
.
Гидравлические потери на трение определяются по уравнению Дарси-Вейсбаха:
, (7)
Если вместо плотности берут удельный вес , то рассчитывается так:
, так как ,
где – коэффициент гидравлических сопротивлений, безразмерный;
– глубина скважины, ;
– внутренний диаметр НКТ, ;
– скорость потока жидкости в НКТ, ;
– плотность нефти, ;
– удельный вес нефти, .
Рассчитаем линейную скорость движения нефти по НКТ:
, , (8)
где – расход нефти, ;
– площадь, .
Если расход дан в , то переводим в сутки в секунды:
,
и формула для линейной скорости движения нефти по НКТ в данном случае будет выглядеть следующим образом:
.
Коэффициент гидравлических сопротивлений находится по формуле:
(для турбулентного режима). (9)
Здесь – число Рейнольдса, равное:
, (10)
где – скорость потока жидкости в НКТ, ;
– внутренний диаметр НКТ, ;
– кинематическая вязкость нефти, ; определяется по формуле:
, (11)
– динамическая вязкость, ;
– плотность нефти, .
Известно, что при – ламинарный режим, а при – турбулентный.
Потери напора определяются по формуле:
.
Пример
Рассчитать фонтанный подъемник, когда скважина фонтанирует нефтью за счет гидростатического напора без выделения свободного газа в НКТ (частный случай).
Требуется рассчитать:
- гидравлические потери на трение;
- забойное давление при фонтанировании;
- при фонтанировании по эксплуатационной колонне;
- проверить, выполняется ли условие фонтанирования ;
- КПД подъемника при фонтанировании по НКТ и по эксплуатационной колонне, КПД общее.
По скважине известно:
глубина скважины ;
внутренний диаметр эксплуатационной колонны ;
внутренний диаметр лифтовых труб ;
дебит скважины ;
давление на устье при фонтанировании по НКТ ;
коэффициент продуктивности скважины ;
плотность нефти в скважине ;
кинематическая вязкость нефти .
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 :
Находим число Рейнольдса
.
Следовательно, режим течения
турбулентный и коэффициент гидравлических сопротивлений находим из выражения:
λ= .
Находим гидравлические потери на трение
Находим гидростатическое давление столба нефти в скважине
.
Находим забойное давление работающей скважины
.
Находим
КПД подъемника при фонтанировании по НКТ
.
Находим общий
КПД фонтанирования (при движении нефти из пласта на поверхность)
.
Для этого находим
,
тогда
При фонтанировании скважины по эксплуатационной колонне:
;
;
, следовательно, режим турбулентный.
;
.
,
т.е. выигрываем в давлении на устье
,
однако проигрываем в возможности технологии ремонта (без НКТ скважину не задавить для ремонта).
Находим
КПД подъемника при фонтанировании по эксплуатационной колонне
.
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 .
Таблица № 9
| Варианты |
, м |
, т/сут |
, МПа |
, |
| 1 |
2300 |
180 |
10,0 |
75 |
| 2 |
2310 |
185 |
10,5 |
80 |
| 3 |
2320 |
190 |
11,0 |
85 |
| 4 |
2330 |
195 |
11,5 |
75 |
| 5 |
2340 |
180 |
12,0 |
80 |
| 6 |
2350 |
185 |
12,5 |
85 |
| 7 |
2360 |
190 |
13,0 |
75 |
| 8 |
2370 |
195 |
13,5 |
80 |
| 9 |
2380 |
180 |
14,0 |
85 |
| 10 |
2390 |
185 |
14,5 |
75 |
| 11 |
2400 |
190 |
10,0 |
80 |
| 12 |
2410 |
195 |
10,5 |
85 |
| 13 |
2420 |
180 |
11,0 |
75 |
| 14 |
2430 |
185 |
11,5 |
80 |
| 15 |
2440 |
190 |
12,0 |
85 |
| 16 |
2450 |
195 |
12,5 |
75 |
Продолжение таблицы № 9
| 17 |
2460 |
180 |
13,0 |
80 |
| 18 |
2470 |
185 |
13,5 |
85 |
| 19 |
2480 |
190 |
14,0 |
75 |
| 20 |
2490 |
195 |
14,5 |
80 |
Ссылка на первоисточник:
http://rzgmu.ru
