Давление разрыва на забое можно определить приближенно по эмпирической формуле
/?3. Р= 1 0 В Д , |
(V IIU ) |
где К = 1,5—2,0. Принимаем в |
среднем К = 1,75. Тогда |
р3. р = 104-2000-1,75 = 3 5 -10е |
Па. j |
Для выяснения возможности |
проведения процесса ГРП через |
обсадную колонну проверим прочность колонны на внутреннее
давление по формуле Ламэ. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
Допустимое давление на устье сква |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
жины при закачке жидкости-песконоси- |
40 |
|
|
|
Аз.р~ т |
___ |
|||||||||||
теля вязкостью |
р = 0,25 |
Па-с опреде |
|
— |
|
||||||||||||
ляется по формуле |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- s r — |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
30 |
|
|
... I |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
D i — Dz |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|||
|
РУ = |
E2L. J - |
п |
-L. |
|
|
|
|
|
/ |
1 |
|
|
||||
|
Ij* 4 |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|||||||
|
в |
к |
' |
”|,л |
' |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|||
|
|
н |
т |
|
|
|
|
|
|
20 |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
+ Рg (h — L), |
Па. |
|
|
(V III.2) |
|
|
|
i |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
||||||||
где DH— наружный диаметр |
эксплуа |
|
_ |
/ |
1 |
|
|
||||||||||
10 |
! |
|
|
||||||||||||||
тационных труб; DB — внутренний диа |
|
|
|
1 |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
1 |
|
|
|||||||||||
метр нижней части |
эксплуатационных |
|
|
|
|
1 |
|
|
|||||||||
|
1 |
|
1 |
1 |
___1 |
||||||||||||
труб; отск— предел текучести для стали |
|
|
11 |
||||||||||||||
группы |
прочности |
Д; к — запас |
проч |
|
|
|
WOO |
2000 |
0,м3/сут |
||||||||
ности; |
h — потери |
напора на |
трение |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
в |
обсадной |
колонне; |
р — |
плотность |
Рис. |
|
V III.1. |
Зависимость |
|||||||||
жидкости разрыва. |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
D,, = |
16,8 |
см; |
D B= |
приемистости |
скважины от |
||||||||||||
|
В нашей задаче |
забойного давления при гид |
|||||||||||||||
= |
14,4 |
см; |
отек = |
380 |
МПа; |
k |
= |
1,5; |
роразрыве |
|
|
|
|||||
р = 950 кг/м3. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Потери напора на трение в трубах для скважин глубиной |
||||||||||||||||
1750 м приведены в табл. |
V III. 1. |
Для |
|
принятого |
расхода |
||||||||||||
1300 м3/сут |
(15 |
л/с) эти |
потери |
при глубине скважины |
1750 м |
||||||||||||
составляют 56 м ст. жидкости, а для нашей скважины глубиной
2000 м |
они будут пропорционально равны |
||
/г = |
56 - 2000/1750 = |
64 м ст. жидкости. |
|
Следовательно, по |
формуле |
(V III.2) |
|
|
16,82 — 14,42 |
380 -106 |
, |
Р У ~ |
16,82 + 14.42 |
1,5 |
1 |
+ 1510е + 950-9,81 (64 - 2000) = 35,8- 10е Па.
Допустимое давление на устье скважины в зависимости от прочности резьбы верхней части колонны труб на страгивающие усилия определяется по формуле
Рстр
-, Па, |
(VIII.3) |
nD2j 4 |
|
|
149 |
Ьг-
5;
о
Расход жидкостипесконосителя
л/с М3/сут
5 |
432 |
10 |
864 |
15 |
1296 |
20 |
1728 |
25 |
2160 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
V III.I |
|
|
|
Потери напора в трубах h для скважин глубиной 1750 м |
|
|
|
|
|||||||
Скорость |
потока |
|
ц.= 0,05 |
Па- |
|
|
|
ц. — 0,25 |
Па- |
|
ц = 0,5 |
Па. |
|
V , см/с |
|
Re |
X |
ft, |
м ст. |
Re |
X |
h> м ст. |
Re |
X |
h, |
м ст. |
|
|
жидкости |
жидкости |
жидкости |
||||||||||
|
|
|
|
d = |
89 мм |
|
|
|
|
|
|
||
111 |
1,23 |
1275 |
0,050 |
|
72 |
|
255 |
0,250 |
360 |
128 |
0,500 |
|
715 |
221 |
4,90 |
2550 |
0,044 |
252 |
|
510 |
0,125 |
720 |
255 |
0,250 |
|
1430 |
|
332 |
11,10 |
3825 |
0,040 |
514 |
|
765 |
0,084 |
1080 |
384 |
0,167 |
2015 |
||
443 |
19,70 |
5100 |
0,037 |
850 |
|
1020 |
0,063 |
1445 |
512 |
0,125 |
2880 |
||
554 |
30,70 |
6375 |
0,035 |
1275 |
|
1275 |
0,050 |
1800 |
640 |
0,100 |
3560 |
||
|
|
|
|
D |
- |
168 мм |
|
|
|
|
|
|
|
5 |
432 |
27,5 |
0,0755 |
760 |
0,083 |
3,64 |
152 |
0,422 |
18,6 |
76 |
0,833 |
36,5 |
10 |
864 |
55,0 |
0,3030 |
1520 |
0,042 |
7,45 |
304 |
0,211 |
33,0 |
152 |
0,422 |
74,7 |
15 |
1296 |
83,0 |
0,6900 |
2280 |
0,028 |
11,30 |
456 |
0,141 |
56,0 |
228 |
0,281 |
113,0 |
20 |
1728 |
110,0 |
1,2300 |
3040 |
0,043 |
30,90 |
608 |
0,105 |
75,0 |
304 |
0,211 |
152,0 |
25 |
2160 |
137,0 |
1,8800 |
3800 |
0,040 |
44,00 |
760 |
0,083 |
91,0 |
380 |
0,169 |
185,0 |
где Р стр — страгивающая нагрузка для обсадных труб из стали группы прочности Д, равна 1,59 МН; G — усилие затяжки при обвязке обсадной колонны (берется по данным бурового журнала), равное 0,5 МН; k — запас прочности, который принимаем рав ным 1,5.
Подставляя |
цифровые величины в формулу (VII 1.3), |
получим |
||||||
Р у - |
3,14-14,42/4-Ю"4 |
= 34,6-10° |
Па. |
|
|
|||
|
|
|
|
|
||||
Из |
полученных |
двух |
значений |
ру принимаем |
меньшее |
|||
(34,6 МПа). |
|
|
|
|
|
|
|
|
Возможное забойное давление при давлении на устье 34,6 МПа |
||||||||
составит |
|
|
|
|
|
|
|
|
Рз = |
Ру + Рg{H - h ) = 34,6-106 + |
950-9,81 (2000 - |
64) = |
|||||
= 5 2 ,6 -106 |
Па. |
|
|
|
|
|
|
|
Учитывая, |
что потребное давление разрыва на забое меньше |
|||||||
(35 МПа), давление на устье скважины |
|
|
||||||
Ру = |
Рз. р - |
Р£ {Н ~ |
h) = |
35 •10е - |
950 •9,81 (2000 - |
64) = |
||
= 16,95-10° Па. |
|
|
|
|
|
|
||
Следовательно, давление на устье скважины (16,95 МПа) ниже допустимого для принятых труб из стали группы прочности D (при толщине стенки 12 мм трубы испытываются на внутреннее давление 53,1 МПа). Поэтому для уменьшения гидравлических сопротивлений при закачке рабочих жидкостей и для снижения общего давления разрыва ГРП осуществляем непосредственно через колонну обсадных труб.
Количество жидкости разрыва не поддается точному расчету. Оно зависит от вязкости жидкости разрыва и ее фильтруемости, проницаемости пород призабойной зоны скважины (с учетом есте ственной трещиноватости), темпа закачки жидкости и давления разрыва. По опытным данным объем жидкости разрыва изменяется от 5 до 10 м3. Для данной скважины принимаем средний объем Уп = 7,5 м3 нефти.
Количество жидкости-песконосителя зависит от свойств этой жидкости (вязкость, фильтруемость и пескоудерживающая спо собность), количества закачиваемого в пласт песка и его кон центрации. Общее количество песка определяется суммарным объемом полученных вновь и расширенных естественных трещин плюс объем имеющихся в отдельных случаях каверн и пустот. Но эти объемы не поддаются заранее даже приближенному расчету, а поэтому нельзя определить расчетом количество потребного песка. По данным отечественной и зарубежной практики рекомен дуется принимать 8— 10 т песка и больше на одну скважину.
Концентрация песка С зависит от вязкости жидкости-песконо сителя и темпа ее закачки. Рекомендуется принимать следующую концентрацию песка: для нефти вязкостью более 5 сПа-с 150—
151
300 г/л, а для загущенных нефтепродуктов вязкостью до 25 сПа-с 300—500 г/л.
Принимаем С = 300 г/л или 0,3 т/м3.
При этом условии объем жидкости-песконосителя
|
Vx. „ = |
GJC — -gTj- = |
26,7 |
м3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
(Сп — содержание песка, |
т). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Оптимальную концентрацию песка можно определить в зави |
||||||||||||||||||
симости от скорости осаждения зерен |
песка в |
рабочей жидкости |
||||||||||||||||
j i , |
сПа |
с |
|
|
|
по |
эмпирической |
формуле |
|
|
||||||||
|
|
|
С = 4000/и, |
|
|
|
|
(VIII. 4) |
||||||||||
60 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
где |
С — концентрация |
|
песка, |
||||||||||
40 |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
кг/м3; |
|
v — скорость |
осаждения |
||||||||||
30 |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
зерен |
песка |
диаметром |
|
0,8 |
мм, |
||||||||
го |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
м/ч. В |
|
зависимости |
от |
вязкости |
|||||||||
10 |
|
|
|
|
|
жидкости значение v находим по |
||||||||||||
|
|
|
|
|
рис. V III.2. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
8 |
|
|
|
|
|
Для |
|
вязкости |
жидкости-пес |
|||||||||
6 |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
коносителя 25 |
сПа-с |
v = |
12 м/ч, |
||||||||||
4 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
поэтому С = |
4000 |
12 = |
333 кг/м3. |
||||||||||
3 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
Следовательно, |
в |
объеме |
26,7 |
м3 |
|||||||||
2 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
содержание |
песка |
составит |
Gn = |
||||||||||
1 |
|
|
|
|
|
= 333-26,7 = 8900 кг или 8,9 |
т. |
|||||||||||
|
|
|
|
|
Объем жидкости-песконосителя |
|||||||||||||
0,8 |
|
|
|
|
|
должен |
|
быть |
несколько |
меньше |
||||||||
0,6 |
|
|
|
|
|
емкости |
колонны |
труб, |
так |
как |
||||||||
0,4 |
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
при закачке этой |
жидкости в объ |
||||||||||||
Б |
8 10 |
15 |
30 60 |
100 и, м/ч |
||||||||||||||
еме, |
превышающем |
емкость |
ко |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
Рис. V III.2. Зависимость |
скорости |
лонны, |
|
насосы |
в |
конце процесса |
||||||||||||
падения зерен песка от вязкости |
закачки |
(после |
заполнения |
труб) |
||||||||||||||
жидкости-песконосителя |
|
|
будут работать при высоком дав |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
лении, необходимом для продав- |
||||||||||||
ливания песка в трещины. Закачка |
же |
жидкости |
с |
абразивными |
||||||||||||||
частицами |
при высоких давлениях |
приводит |
к |
очень |
быстрому |
|||||||||||||
износу цилиндров и клапанов насосов. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
При закачке рабочей жидкости непосредственно по обсадной колонне можно за один прием ввести в пласт в несколько раз больше песка, чем при закачке ее через насосно-компрессорные трубы.
Емкость обсадных колонн и количество находящегося в них песка приведены в табл. V II 1.2. Как видно из этой таблицы, ем кость 168-мм обсадной колонны длиной 2000 м составляет 36 м3, а принятое количество .жидкости-песконосителя — 26,7 м3.
Чтобы на забое скважины не осталось части песка, объем продавочной жидкости следует принимать на 20—30% больше объ ема колонны, по которой закачивается песок. Избыточный объем
152