Анализ и оптимизация технологического режима работы добывающей скважины № 1263, Объект АС10, Месторождение Лянторское

Данный агрегат имеет четыре передачи, отличающиеся напорами и расходами жидкости, выбираем I передачу характеризующуюся подачей 3,16 л/с (0,00316 м3/сек).

2.2.1.1 Прямая закачка

Рассмотрим случай прямой закачки, т.е. когда более лёгкая жидкость нагнетается в НКТ, а тяжелая жидкость вытесняется по межтрубному пространству.

При расчетах этого процесса необходимо определить потери на трение при движении глинистого раствора и нефти в НКТ и в затрубном пространстве ().

Глинистый раствор вязкопластичная жидкость, то для оценки пластической вязкости з и предельного динамического напряжения сдвига ф0 используем формулы Б.С. Филатова:

Рассчитаем критическую скорость в трубе:

Фактическую скорость бурового раствора в трубе:

Рассчитаем параметр Сен-Венана - Ильюшина:

По графику [1, c.76, рис.3.1] определяем коэффициент

Так как , режим движения ламинарный, следовательно, потери на трение в трубе определяем по формуле:

Для определения потерь на трение при движении в трубе нефти воспользуемся уравнением Дарси - Вейсбаха:

- коэффициент гидравлического сопротивления.

Рассчитаем число Рейнольдса:

При коэффициент гидравлического сопротивления вычисляем по формуле Кольбрука:

Соответственно потери на трение в трубе при движении нефти состявят:

Расчет потерь на трение в кольцевом пространстве

Рассчитывается критическая скорость движения жидкости замещения в кольцевом зазоре

где Reкр - критическое число Рейнольдса, характеризующее смену режима течения жидкости в кольцевом зазоре и определяемое по формуле

где He = ReSen - параметр Хёдстрема.

Параметр Сен-Венана - Ильюшина для кольцевого зазора записывается в виде

а число Рейнольдса

и тогда параметр Хёдстрема

Средняя скорость движения жидкости замещения в кольцевом зазоре

Параметр Хедстрема

Критическое число Рейнольдса

Число Рейнольдса при движении глинистого раствора

Так как Reгл 1< Reкр 1, то режим движения структурный

Потери давления на трение в кольцевом зазоре при движении бурового раствора определяются по формуле

где rI - коэффициент, зависящий от параметра Сен-Венана-Ильюшина, который для случая движения жидкости по кольцевому зазору определяется по формуле

по графику рис.3.1. [5] rI = 0,60

МПа.

Для жидкости замещения

потери давления на трение

поскольку ReжзI = 3682> Reкр = 2320,

и согласно

МПа.

Суммарные потери напора на трение в кольцевом зазоре при закачке жидкости замещения на первой передаче составят

МПа;

Весь процесс закачки

1). Расчёт расстояния x, на которое должна подняться жидкость замещения, считая от забоя, в кольцевом зазоре для случая, когда

-

проверяется возможность неполного заполнения скважины жидкостью замещения в целях её экономии и сокращения времени освоения.

Давление на забое скважины в этом случае равно

Откуда

где Aкзгл и Aкжз - градиенты давления от гидравлических потерь при движении соответственно бурового раствора и жидкости замещения в кольцевом зазоре, Па/м, определяемые по формулам:

· для структурного режима бурового раствора

Па/м,

· для структурного режима жидкости замещения

Па/м

и тогда

м.

2) Расчёт давления закачки при равенстве забойного и пластового давлений

= (1160-885)*9,8(1414,5-639)+0,544+0,38+0,105=2,1 МПа;

это давление обеспечивается агрегатом АзИНМАШ-32м на любой передаче.

3). Расчёт объёма закачиваемой жидкости.

Очевидно, что объём закачиваемой жидкости складывается из объёма НКТ

м3

и объёма части кольцевого зазора, заполненного жидкостью замещения

м3,

м3.

4).Расчёт продолжительности закачки жидкости замещения

ч.

2.2.1.2 Обратная закачка

Забойное давление определяем

Откуда

Па/м,

Па/м

Объем жидкости закачки

м3,

Продолжительность закачки:

ч.

Вывод: сравнивая показатели прямой и обратной закачки, я выбрал прямую закачку, так как объем закачивающей жидкости и время закачки меньше, чем у обратной.

2.2.2 Характеристика призабойной зоны пласта

Для оценки состояния ОЗП определим скин - фактор по методике Ван - Эвердинга и Херста.

Исходные данные:

Решение:

1. Строим КВД в координатах ДP - Lg(T):

2. Уклон прямолинейного участка:

Выбираем т. на прямой

3. Гидропроводность:

4. Проницаемость

5. Пьезопроводность:

6. Вычисляем Скин - фактор:

Скин - фактор, параметр определяющий потери давления в ОЗП, отрицательный, следовательно, призабойная зона улучшена относительно удаленной зоны пласта, и проектирование мероприятий по интенсификации продуктивности скважины не требуется.

2.3 Расчет условий фонтанирования скважины. Расчет распределения давления в эксплуатационной колонне и колонне НКТ

2.3.1 Расчет условий фонтанирования скважины при текущих и начальных условиях

Исходные данные:

Решение:

Минимальным забойным давлением фонтанирования называется такое давление, которое, если его пересчитать в высоту столба жидкости, то эта высота окажется больше глубины скважины, т.е. из скважины будет переливаться жидкость.

Рассчитаем минимальное забойное давление фонтанирования для текущих условий:

Объем выделившегося газа при давлении на устье 1,5 МПа, приходящийся на единицу массы дегазированной нефти, определим по формуле:

Давление насыщения при температуре 20 °С определим из соотношения:

- Функция состава газа

Объем выделившегося газа при давлении на устье 1,5 МПа

Объём выделившегося газа на башмаке подъемника равен нулю, т.к.

Эффективный газовый фактор определяем по формуле:

Максимальную длину подъемника определим по:

- Средняя плотность жидкости на длине газожидкостного подъемника.

Продукция скважины обводнена . Определяем среднюю плотность нефти:

При текущих условиях (), скважина фонтанирует и прекратит фонтанировать при снижении забойного давления до 23 - 23,96 МПа.

Аналогичным образом, рассчитаем минимальное забойное давление фонтанирования для начальных условий: .

2.3.2 Расчет распределения давления в эксплуатационной колонне и колонне НКТ

Исходные данные:

Решение:

Используя метод Ф. Поэтмана - П. Карпентера. Расчет ведем "сверху-вниз".

1. Задаем шаг , и определяем число расчетных точек:

2. Рассчитываем температурный градиент потока

где - средний геотермический градиент скважины, Qж ст - дебит скважины по жидкости при стандартных условиях; DТ - внутренний диаметр колонны НКТ, м.

3. Определяем температуру на устье скважины

1. Рассчитываем температуру потока в рассматриваемых сечениях (точках) потока. Например, в сечении, где , температура будет:

5. Используя данные исследования проб пластовой нефти, определяем физические параметры, соответствующие заданным давлениям

6. Вычислим коэффициент сверхсжимаемости газа Z, для этого определим приведенные параметры смеси газов:

- относительная по воздуху плотность смеси газов,

Коэффициент сверхсжимаемости газовой смеси при Р = 3,0 МПа:

При и

При и

7. Определяем удельный объем ГЖС при Р=3,0 МПа

8. Определяем удельную массу смеси при стандартных условиях

9. Рассчитываем идеальную плотность ГЖСм при Р=3,0 МПа

10. Определяем корреляционный коэффициент :

11. Вычисляем полный градиент давления при Р=3,0 МПа

13. Рассчитываем приведенную скорость жидкости в сечении колонны, :

- относительная шероховатость, k = 0,262*10-3:

Вычисляем - обратные расчетным градиентам давления.

Последовательно определяем положение сечений (точек) с заданными термодинамическими условиями газожидкостного потока:

Аналогичным образом вычисляем распределение давления "снизу - вверх", все данные расчетов сводим в таб.3.3.2.1 и таб.3.3.2.2.

Таб.3.3.2.1. Распределение давления в НКТ, расчет "сверху вниз"

Таб.3.3.2.2. Распределение давления в эксплуатационной колонне, расчет "Снизу вверх".

Строим график распределения давления и оцениваем погрешность результата расчета:

2.4 Технико-экономическое обоснование способа эксплуатации скважины и выбор скважинного оборудования и режима его работы

Расчёты оптимального, допускаемого и предельного давлений на приёме насоса

Оптимальным называется давление, при котором в продукции скважины имеется такое количество газа, попадание которого в насос не влечёт за собой отклонений реальных характеристик от стендовых при максимальном (); оно определяется по эмпирическим формулам и при

Допускаемым называется давление, при котором попадание свободного газа в ЭЦН приводит к отклонению реальных характеристик от стендовых, однако устойчивая работа насоса обеспечивается при допустимых .

При

Предельным называется давление, при котором в продукции скважины имеется такое количество свободного газа, попадание которого в насос приводит к нестабильной его работе или к срыву подачи, когда = 0; определяется по формуле

Рассчитанные имеют максимальное значение, поскольку формулы выведены из предположения, что коэффициент сепарации газа на приёме насоса равен нулю, и весь свободный газ попадает в насос. Если же какое-то количество газа отделяется у приёма насоса, то эти давления будут ниже максимальных. Величинами определяется глубина спуска насоса и, следовательно, расходы труб, материалов, электроэнергии и т.д.

Глубина погружения насоса должна соответствовать зоне оптимального содержания газа в жидкости; приблизительно её можно определить по формуле

Глубина спуска насоса Lн=1760 м.

Необходимый напор ЦН определяется из уравнения условной характеристики скважины

- высота, соответствующая депрессии на пласт при показателе степени в уравнении притока жидкости, равном единице,

потери напора за счёт трения движущейся жидкости в НКТ, определяемые по формуле

Подбор насоса ведётся в зависимости от дебита скважины и необходимого напора, а также диаметра эксплуатационной колонны.

Для рассматриваемой скважины приемлем насос УЭЦНД5-30-1600 с числом рабочих ступеней .

Для подвода электроэнергии к электродвигателю используется кабель плоского сечения марки КПБК3?35 с площадью сечения жилы 35 мм2. От сечения и длины кабеля зависят потери электроэнергии в нём и к.п.д. установки.

Потери электроэнергии в кабеле КПБК3?35 длиной 100 м определяются по формуле:

где - сила тока в статоре электродвигателя;

R - сопротивление в кабеле длиной 100 м, которое определяется по формуле

где площадь сечения жилы кабеля, - удельное сопротивление при средней температуре в скважине, определяемое по формуле

где Оммм2/м - удельное сопротивление меди при Т = 293К;

- температурный коэффициент для меди; тогда ,

.

Длина кабеля должна равняться глубине спуска насоса, увеличенной на 10% для учёта расстояния от скважины до станции управления

Общие потери электрической мощности в кабеле составят

Расчётная мощность двигателя, необходимая для работы УЭЦН, определяется по формуле

С учётом потерь мощности в кабеле потребная мощность двигателя составит

Принимается двигатель ПЭД40-103 с номинальной мощностью 40 кВт и диаметром .

Наружные диаметры двигателя, насоса и НКТ необходимо выбирать с учётом их размещения вместе с кабелем в эксплуатационной колонне. Допустимый зазор между наружным диаметром агрегата и внутренним диаметром эксплуатационной колонны должен быть не менее пяти мм; тогда наибольший допустимый основной размер агрегата

фактический диаметр агрегата с учётом плоского кабеля составит

- толщина плоского кабеля,

- толщина металлического пояса, крепящего кабель к агрегату.

Результат расчётов показывает, что насосный агрегат в эксплуатационной колонне размещается удовлетворительно.

7. Для выбора автотрансформатора и определения величины напряжения в его вторичной обмотке необходимо найти падение напряжения в кабеле

- активное удельное сопротивление кабеля,

= 0,1 Ом/км - индуктивное удельное сопротивление кабеля,

- коэффициент мощности установки,

- коэффициент реактивной мощности.

Напряжение на вторичной обмотке трансформатора равно сумме напряжений электродвигателя (520 В) и потерь напряжения в кабеле, т.е. на вторичной обмотке трансформатора требуется напряжение 465 + 117,6 = 582,6 В; этому требованию удовлетворяют автотрансформаторы АТС 30-0,5.

Заключение

В настоящем курсовом проекте рассмотрены вопросы ввода в эксплуатацию и особенностей эксплуатации скв. № 1263 Лянторского месторождения, в частности установлено, что данную скважину наиболее целесообразно эксплуатировать с помощью УЭЦН.

Приложение

Таблица 1 - Лянторское месторождение. Геолого-физические параметры продуктивных пластов

Таблица 2 - Компонентный состав нефтяного газа, разгазированной и пластовой нефти (мольное содержание, %) пласта АС10

Страницы: 1, 2