Расчет освоения скважин с помощью пен

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №5

Цель работы: Уметь рассчитать основные параметры освоения: давление прямой и обратной закачки, расход пены, градиент забойного давления.

Задание: Рассчитать давление закачки пены в скважине глубиной , обсаженной колонной с внутренним диаметром . Скважина заполнена технической водой ( = 1000 кг/м) и осваивается пеной со степенью аэрации а. В качестве пенообразователя используется водный раствор сульфанола 0.1% - ной концентрации (1 кг сульфонола + 1000 кг воды). Колонна НКТ спущена до забоя Н (наружный и внутренний диаметр ). В скважину закачивается двухфазная пена; водный раствор сульфанола и газ плотностью . Максимальное давление сжатия газа p = 8 МПа (УКП-80), средняя температура в скважине t, коэффициент сверхсжимаемости газа z =1, расход воды = 0.012 м³/с (4АН-700).

Таблица исходных данных

Параметр	Вариант
1-3	4-6	7-9	10-12	13-15	16-18	18-21	22-24	25-27	28-30
, мм	0.1503	0.1503	0.1503	0.1503	0.1503	0.1503	0.1503	0.1503	0.1503	0.1503
Н,м
, мм	0.089	0.073	0.073	0.089	0.073	0.073	0.089	0.073	0.073	0.089
, мм	0.076	0.062	0.059	0.076	0.062	0.059	0.076	0.062	0.059	0.076
а
,кг/м3	1.2	1.203	1.205	1.095	1.2	1.203	1.205	1.095	1.205	1.2
T, 0С

При использовании пены для освоения скважины в значительных пределах регулируется ее плотностью. Это создает благоприятные условия для плавного снижения противодавления на пласт. Двухфазная пена представляет собой систему, состоящую из водного раствора ПАВ и воздуха (газа). В качестве ПАВ можно рекомендовать сульфанол 0.1%-ной концентрации (на 1т воды – 1кг сульфанола).

Для осуществления данного процесса освоения необходим насосный агрегат (например, 4АН-700) и компрессор (например, УКП-80). Водный раствор ПАВ в аэраторе смешивается с подаваемым газом, образующаяся пена закачивается в скважину.

Основным вопросом при данном процессе остается расчет движения пены в скважине при прямой и обратной закачке.

1. Рассчитываем истинное газосодержание пены:

нисходящий поток

восходящий поток

=(1 0.05)

где - объемное расходное газосодержание в потоке смеси, равное 2.522.

2. Вычисляем плотность пены:

нисходящий поток

кг/м³

восходящий поток

кг/м³

3. Определяем расход пены :

)

4. Рассчитываем скорости движения пены в трубах и кольцевом зазоре;

.

5. Вычисляем соответствующие градиенты потерь давления:

в трубах и кольцевом зазоре (нисходящий поток)

в трубах и кольцевом зазоре (восходящий поток)

в трубах (нисходящий поток)

в трубах (восходящих потоков)

где λ – коэффициент гидравлических сопротивлений при движении пены. В расчетах при движении пены как в трубах, так и кольцевом зазоре этот коэффициент может быть постоянным и равным = 0.03; и - соответственно скорости движения пены в трубах и кольцевом зазоре.

в кольцевом зазоре (нисходящий поток)

в кольцевом потоке (восходящий поток)

6. Давление закачки рассчитываем по формуле:

прямая закачка

H

обратная закачка

где = 0.1 МПа, = 0.1 МПа.

Таким образом, в данном конкретном случае давление при прямой закачки пены практически равно давлению при обратной закачке.

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

/2 МПа

В этом случае забойное давление составит:

МПа.

Забойное давление в заглушенной до устья водой скважине составит:

МПа.

Вывод: таким образом, за счет замены в скважине на пену забойное давление снизилось на _____ МПа (посчитать разницу давления).