Если средняя скорость течения жидкости меньше критической и справедливо соотношение
, то поток в кольцевом пространстве ламинарный и для определения потерь давления требуется применять формулу (13) Приложения 1.Местные потери от замков в кольцевом пространстве определяются по (18) Приложения 1, где r - по (8) и vср - по (7) Настоящего Приложения.
Численный пример расчета газонасыщения промывочной жидкости и гидродинамических потерь движения в затрубном пространстве.
Исходные данные:
1. Глубина скважины Н = 1230 м.
2. Пластовое давление Рпл = 9,0 МПа.
3. Забойное давление Рзаб = 7,5 МПа (DРдеп = 1,5 МПа).
4. Плотность исходной промывочной жидкости в стандартных условиях rж = 900 кг/м3.
5. Показатель поведения потока п = 0,69.
6. Коэффициент консистенции псевдопластичной жидкости К = 0,58 Па·сп.
7. Пластическая вязкость h = 52 мПа·с
8. Подача насоса q= 6 л/с или 0,36 м3/мин.
9. Наружный диаметр бурильной колонны dн = 89 мм.
10. Внутренний диаметр обсадной колонны Dвн = 150,1 мм.
11. Плотность азота в стандартных условиях rг = 1,165 кг/м3.
12. Температура на устье Туст = 10 °С
13. Температура на забое Тзаб = 26 °С.
По (2) выполнить расчеты Gст:
· для
= 1 МПаПри q = 6 л/с или 0,36 м3/мин Gст1 = 22,65·0,36 = 8,15
Максимальная производительность азотной станции СДА-10/101 Qг = 10 м3/мин, т.е. достигается возможность создания DРдеп = 1,5 МПа при
= 1 МПа.· для
= 1,5 МПаили 32,2·,36 = 11,6 Ошибка! Ошибка связи., т.е. одной азотной станции СДА-10/101 становится недостаточно и требуется подключение второй СДА-5/101.
· для
= 2 МПаили 44,1·0,36 = 15,8 Ошибка! Ошибка связи.
Отсюда 2-х азотных станций СДА-10/101 и СДА-5/101 становится практически достаточно.
Учитывая результаты расчетов гидродинамических сопротивлений, изложенных в разделе 3 для кольцевого пространства негазированной псевдопластичной жидкости:
- q = 6 л/с при концентрации УТЖ VIP = 4% DРтр = 1,2 МПа;
- q = 6 л/с при концентрации УТЖ VIP = 6% DРтр = 1,35 МПа.
Далее выполняем расчеты по определению сил сопротивлений при движении газонасыщенной псевдопластичной жидкости
Определяем объем азотированной жидкости при Рзаб = 7,5 МПа и Руст = 2,0 МПа. Для Gст3
По (6) определяем их интегральное значение
По (7) средняя скорость движения газожидкостной смеси в затрубном пространстве
м/сПо (8) определяем среднюю плотность газожидкостной смеси в затрубном пространстве
кг/м3Определяем скорость сдвига в затрубном пространстве
с-1 и для расчета критической скорости используем формулу (11) Приложения 1. м/ст.е. vкр > vср = 1,2 м/с и по формуле (13) Приложения 1 определим потери давления
,11 МПаПРИЛОЖЕНИЕ 3
Численный пример к технологии спускоподъемных операций при избыточном давлении на устье скважины
Исходные данные
1. Глубина скважины Н = 1230 м.
2. Пластовое давление Рпл = 90 кгс/см2
3. Исходная плотность псевдопластичной жидкости r = 900 кг/м3.
4. Потери давления на трение в кольцевом пространстве на глубине 1230 м при q = 6 – 8 л/с
5. Избыточное давление на устье скважины при вскрытии продуктивного горизонта,
= 5,0 кгс/см26. Компоновка колонны бурильных труб:
- долото СЗ-ГАУ-R203 Æ139,7 – 144,0 мм;
- забойный двигатель Д1-105;
- два обратных клапана КОБ-95;
- два контейнера с глубинными манометрами МИКОН-107;
- бурильные трубы Æ 88,9 мм (APIS-135, d = 9,35 мм с замками Æ 127 мм и q = 20,41 кг/п.м;
- шаровой кран нижний КШН-120 (З-102 с защитным переводником);
- ведущая рабочая труба ВРТШ-89;
- шаровой кран верхний КШВ-178 (З-147);
7. Внутренний диаметр эксплуатационной колонны Dвн = 150 мм;
8. Внутренний диаметр бурильных труб dвн = 70,2 мм
9. Вес забойного двигателя qВЗД = 180 кг.
10. Длина ВЗД - 3,74 м.
Усилия на преодоление сил трения в зависимости от давлений в гидросистеме управления ОП-180´35 и на устье скважины (
)Усилие на преодоление сил трения в ВУГП, кгс
Таблица П3
Давление по ВУГП, кгс/см2 (устье скважины, Ризб) | Давление в гидросистеме управления, кгс/см2 | |||
40 | 60 | 80 | 100 | |
20 | Qтр – (40´20) | Qтр – (60´20) | Qтр – (80´20) | Qтр – (100´20) |
15 | Qтр – (40´15) | Qтр – (60´15) | Qтр – (80´15) | Qтр – (100´15) |
10 | Qтр – (40´10) | Qтр – (60´10) | Qтр – (80´10) | Qтр – (100´10) |
5 | Qтр – (40´5) | Qтр – (60´5) | Qтр – (80´5) | Qтр – (100´5) |
Qтр определяется для БТ 89 мм, замковых соединений Æ 127 мм и ВЗД Æ 105 мм.
Аналогично таблица П4 составляется для бурильных труб с герметизацией в плашечном превенторе.
Далее по исходным данным выполняются следующие расчеты.
По (7.2) при
= 20, 15, 10 и 5 кгс/см2 выполнить расчеты по определению выталкивающей силы Qр для БТ, замков и ВЗД. = 20 кгс/см21. Qр = 0,785·8,92·20 = 1243 кг – по телу
Qр = 0,785·12,72·20 = 2532 кг – по замку
Qр = 0,785·10,52·20 = 1731 кг – по ВЗД
= 15 кгс/см22. Qр = 0,785·8,92·15 = 933 кг – по телу
Qр = 0,785·12,72·15 = 1899 кг – по замку
Qр = 0,785·10,52·15 = 1298 кг – по ВЗД
= 10 кгс/см23. Qр = 0,785·8,92·10 = 622 кг – по телу
Qр = 0,785·12,72·10 = 1266 кг – по замку
Qр = 0,785·10,52·10 = 866 кг – по ВЗД
= 5 кгс/см24. Qр = 0,785·8,92·5 = 311 кг – по телу
Qр = 0,785·12,72·5 = 633 кг – по замку
Qр = 0,785·10,52·5 = 433 кг – по ВЗД
По полученным значениям Qр определить глубину l, на которой колонна бурильных труб будет находиться в состоянии безразличного равновесия, т.е. Qр + QА = Qq (без учета сил сопротивления в герметизирующем элементе)
5. Подъем с протаскиванием бурильных труб по телу
Qр = 1243 кг при
= 20 кгс/см2Архимедова сила, действующая на бурильные трубы
QA1 = 0,785·0,0892 (l – 3,74)·900 = (5,6l – 20,93) кг
Архимедова сила, действующая на ВЗД
QA2 = 0,785·0,1052·3,74·900 = 29,1 кг
S(QA1 + QA2) = 5,6l – 20,93 + 29,1 = 5,6l + 8,17
6. Вес в воздухе БТ длиной (l – 3,74) м
Qq1 = (l – 3,74)·20,41
Суммарный вес в воздухе БТ длиной (l – 3,74) и ВЗД
SQq = (l – 3,74)·20,41 + 180 = 20,41l + 103,7
7. Приравниваем:
S(QA1 + QA2) + Qр = SQq
5,6l – 20,93 + 29,1 + 1243 = 20,41l + 103,7
Откуда l = 78 м
8. Подъем с протаскиванием замковых соединений
Qр = 2532 кг при
= 20 кгс/см25,6l – 20,93 + 29,1 + 2532 = 20,41l + 103,7
Откуда l = 164,5 м
9. Подъем с протаскиванием ВЗД
QА =29,1 кг, Qр = 1731 кг при
= 20 кгс/см2