Проектирование гидропескоструйной обработки

Цель работы: проектирование гидропескоструйной обработки.

В результате выполнения задания формируются компетенции ПК – 2, ПК-8, в части способность осуществлять и корректировать технологические процессы при строительстве, ремонте и эксплуатации скважин различного назначения и профиля ствола на суше и на море, способность осуществлять в соответствии с технологическим регламентом оперативный контроль за техническим состоянием оборудования.

Актуальность темы состоит в получении знаний и умений в использовании современных технологий.

Теоретическое обоснование

Гидропескоструйная обработка призабойной зоны скважины предназначена для повышения её проницаемости и является эффективным методом увеличения производительности скважин.

Основными характеристиками, которые требуется рассчитать при этом методе обработки, являются:

- общее кол-во жидкости и песка для успешного осуществления процесса;

- расход рабочей жидкости;

- гидравлические потери в различных элементах;

- допустимое давление на устье.

Общее количество жидкости (в м³) V_ж принимается примерно (2,3-2,5) объемам скважины V_с.

V_ж=1,88 D³_внL_с, (6.1)

Причем 0,4 V_ж используют для транспортировки песка на забой; 0,4 V_ж – на промывку скважины после осуществления процесса; 0,2 V_ж -на возможную потерю циркуляции вследствие поглощения жидкости пластом.

Общее кол-во песка (в кг) Q_п рассчитывают на объем 0,6 V_ж, причем массовая концентрация песка C_п=100 кг/см³:

Q_п=1,13D²_внL_cC_п. (6.2)

Расход рабочей жидкости (как правило, используется вода), м³/с

Q=1,414μn_нf_{н ,} (6.3)

где μ – коэффициент расхода, принимаемый приблизительно 0,82;

n_н – число насадок (обычно n_н=4)

f_н – площадь поперечного сечения насадки на выходе, м²

f_н=0,785d_н²

∆Р_н – потери давления в насадках, МПа;

Принимаются равными: при d_н=6мм – (10-12) МПа,

при d_н=(3-4,5) – (18-20) МПа;

ρ_жп– плотность смеси жидкости и песка, кг/м³.

ρ_жп= ρ*_жп(1-β_п)+ ρ_п β_п,

β_п=

ρ*_жп - плотность жидкости, используемой в качестве песконосителя (ρ_в=100кг/м³)

ρ_п – плотность песка (ρ_п = 2500 кг/м³)

β_п – объемная концентрация песка в смеси.

Гидравлические потери при проведении гидропескоструйной обработки:

∆Р=∆Р_т+∆Р_к+∆Р_н+∆Р_п (6.4)

∆Р_т и Р_к – потери давления в НКТ и кольцевом пространстве, МПа/100 м.

(определяются графически из рисунка 6.1).

∆Р_п – потери давления в полости, образующиеся в результате воздействия на породу абразивных струй, МПа. Исходя из опыта проведения гидропескоструйных обработок, можно принять ∆Р_п=3,5 МПа.

Допустимое давление на устье, МПа

Р_уд= ,

Где Р_стр – страгивающая нагрузка резьбового соединения, Н

Н – глубина спуска НКТ, м

q_т – нагрузка от веса 1 м труб, Н/м

K – коэффициент запаса, К=1,5

F_т – площадь поперечного сечения труб, м²

Для НКТ из стали группы прочности Д страгивающая нагрузка при d=0,06 м составляет Р_стр=205 кН; q_т=68,7 Н/м; F_т=1,986*10^-3 м².

Для безаварийности процесса необходимо выполнить условие:

∆Р≤Р_уд.

Оборудование и материалы:

1. Макет скважины.

Указания по технике безопасности

1. Перед началом работы в лаборатории необходимо внимательно ознакомиться с темой работы, уяснить цель работы, составить план её выполнения и лишь после этого приступить к анализу.

2. В лаборатории необходимо работать в халате. Верхнюю одежду следует оставлять в гардеробе или размещать в специально предназначенных для этого шкафах в лаборатории.

3. По окончании работы необходимо тщательно убрать рабочее место, выключить электрические приборы, закрыть воду и газ, закрыть окна и форточки, выключить вытяжную вентиляцию и освещение в лаборатории.

4. Категорически запрещается проводить опыты, не относящиеся к данной работе, без ведома преподавателя.

5. Бережно обращаться с машиной, не подвергать ее ударам, перегрузкам;

6. Включать и выключать оборудование сухими руками и только при помощи кнопок "пуск" и "стоп";

Методика и порядок выполнения работы

Задача 6.1

Рассчитать процесс гидропескоструйной обработки на глубине Н=1370 м. Скважина имеет ЭК D_{вп ЭК} = 0,1503 м (условный диаметр 168 мм). При обработке используют колонну НКТ-73. Для диаметра насадков 4,5 ∆Р_нпринять равным 20 МПа.

Решение.

Вычисляем по формуле (6.1) объем жидкости

V_ж=1,88 D²_внL_c=1,88*0,1503²*1370=58,18 м³.

Общее кол-во песка по формуле(6.2):

Q_п=1,13 D²_внL_cC_п=1,13*0,1503²*1370*100=3497,172 кг.

Рассчитываем β_п = 0,038 и плотность жидкости песконосителя: ρ_ж= 1057,7 кг/м³.

Затем по формуле(6.3) рассчитываем расход рабочей жидкости:

Q=0,0101 м³/с=10 л/с.

По графику (рисунок 6.1) определяем потери давления на трение и потери давления в кольцевом пространстве при Q=10 л/с дл ЭК 168 мм и НКТ-73:

∆Р_т+∆Р_к=0,1 МПа/100 м

Сумма потерь при глубине Н=1370 м

∆Р_т+∆Р_к=(0,1·1370)/100=1,37 МПа

Потери давления по формуле (6.4):

∆Р=1,37+20+3,5=24,87 МПа

Рассчитываем допустимое устьевое давление:

Р_уд= МПа.

Таким образом, ∆Р=24,87 МПа < Р_уд = 37,22 МПа, т.е. процесс гидропескоструйной обработки возможен.

Рисунок 6.1 - Потери давления в трубах и межтрубном пространстве при прокачке водопесчаной смеси на каждые 100 м длины:

1 – для 140-колонны и НКТ -73;

2 – для 140-колонны и НКТ -89;

3 – для 168-колонны и НКТ -73;

4 – для 168-колонны и НКТ -89;

Примечание:

DНКТ, мм	DНКТ вн, мм
	150,3

Таблица 4.2 - Варианты для расчета процесса гидропескоструйной обработки

№вар-та
Н, мм
Dэк, мм
Dнкт,мм
Dнас, мм			4,5		4,5	4,5			4,5	4,5
Δрнас, МПа

Содержание отчета и его форма

в отчете должны быть приведены:

– номер лабораторной работы, ее тема и цель работы;

– краткая теория по теме работы;

– аппаратура и материалы;

– методика и порядок выполнения работы

Вопросы к практическому занятию

1. Назначение гидропескоструйной обработки?

2. Основные расчетные характеристики процесса?

Дата добавления: 2017-01-14