Распределение давления в добывающей скважине
Теоретические сведения:
Решение большинства задач при добыче нефти из скважины связано со знанием характера распределения давления по длине подъемника . Существует много методов расчета кривых распределения давления, но каждый из них можно применять только для определенных эксплуатационных условий. В настоящее время наиболее универсальный метод расчета распределения давления – метод В.Г. Грона, апробированный в широком диапазоне эксплуатационных условий и физико-химических свойств добываемой продукции. Метод учитывает не только влияние изменяющейся по длине подъемника температуры, но и фазовые переходы в движущемся при пузырьковой и пробковой структурах потоке смеси.
Сущность метода заключается в расчете суммарного градиента давления потока газожидкостной смеси (dp/dH) (в предположении пренебрежимо малой составляющей инерционных потерь):
где (dp/dH) – суммарный (общий) градиент давления при движении газожидкостной смеси в подъемнике, МПа/м; ρСМ – плотность газожидкостной смеси, кг/м3; α – угол отклонения скважины от вертикали, град.
Основные обозначения:
QЖ СТ (QНД) – дебит жидкости при стандартных условиях (дебит дегазированной нефти), м3/сут;
BВ СТ – объемная обводненность жидкости при стандартных условиях;
pУ – давление на устье скважины (при этом расчет ведется "сверху вниз") или pЗАБ забойное давление (при этом расчет ведется "сверху вниз"), МПа;
|
|
TПЛ – пластовая температура, К;
LС – глубина скважины, м;
HСП – глубина спуска колонны НКТ или насоса, м;
LВГ – глубина точки ввода газа при газлифтной эксплуатации, м;
α – угол отклонения скважины от вертикали, градус;
R0 – удельный расход газа при газлифтной эксплуатации, приведенный к нормальным условиям, м3/м3;
ρнд – плотность дегазированной нефти при стандартных условиях, кг/м3;
dВН – внутренний диаметр НКТ, м;
DЭК – внутренний диаметр эксплуатационной колонны, м;
μНД – динамическая вязкость дегазированной нефти, мПа*с;
pНАС – давление насыщения при пластовой температуре, МПа;
G0 – газосодержание пластовой нефти (газовый фактор), м3/м3;
ρГ0 – плотность газа, выделяющегося из нефти при однократном разгазировании при нормальных условиях, кг/м3;
yА, yМ – молярные доли азота и метана в газе однократного разгазирования;
ρВ СТ – плотность воды при стандартных условиях, кг/м3;
С – концентрация солей, растворенных в воде, г/л.
Постановка задачи:
Построить кривую распределения давления в добывающей скважине для следующих условий___
Решение:
При расчете распределения давления газосодержание пластовой нефти (газовый фактор) необходимо привести к нормальным условиям, используя следующую формулу:
|
|
,
где G0 – газовый фактор при стандартных условиях, м3/м3.
Данная задача курсового проекта решается дискретным методом решения, т.е. искать давления в добывающей скважине необходимо по точкам с равным интервалом.
Алгоритм расчета кривой распределения давления в добывающей скважине:
1. Все исходные данные вносят в таблицу, приведя их, где необходимо, к стандартным условиям.
2. Рассчитывают ряд последовательных значений давления, соответствующих определенным глубинам. Для этого общий диапазон изменения давления (ркон-рнач) разбивают на интервалы с постоянным шагом Δр.
Число интервалов тогда будет равным N = (ркон-рнач)/Δр.
Следовательно ряд значений pi запишется в виде , где знак «-» или «+» берется в зависимости от направления расчета: «сверху-вниз» и «снизу-вверх» соответственно.
3. При известной пластовой температуре по формуле вычисляют температуру на высоте (LC–HСП) t(LC–HСП):
,
где с – удельная теплоемкость продукции скважины.
.
сН – удельная теплоемкость нефти (сН = 2100 Дж/(кг∙градус)); сВ – удельная теплоемкость воды (сВ = 4186 Дж/(кг∙градус))
Затем от этой высоты расчеты ведут до устья по следующей формуле:
|
|
При этом высота (LC–HСП) принимается за начало отсчета, т.е. h = 0.
Если известна устьевая температура, то расчет ведут до глубины Н–НСП по формуле:
.
При глубинах больших НСП:
При этом НСП принимается за начало отсчета, т.е. Н = 0.
Таким образом рассчитывают ТУ или ТПЛ.
4. Вычисляют температуры потока в скважине Ti при соответствующих давлениях pi:
5. Используя исходные данные по свойствам флюидов, рассчитывают физические свойства нефти, газа, воды или водонефтяной смеси при соответствующих термодинамических условиях (pi, Ti). Для этого пользуются зависимостями, приведенными в первом разделе. В частности, рассчитывают zi (в каждой точке):
Коэффициент сжимаемости смеси нефтяных газов, содержащих азот, вычисляют по следующей формуле:
При изменении и можно пользоваться следующей формулой:
Для смеси газов, не содержащих азота, в интервалах МПа и К можно рекомендовать следующие формулы:
При и
При и
При и
Для азота в интервале МПа и К
плотности газа ρГi:
,
воды ρВi:
нефти Subscript[\[Rho], Нi](1.45) и водонефтяной смеси (жидкости) Subscript[\[Rho], ВНi](Subscript[\[Rho], Жi]) (1.122); объемные расходные водосодержания Subscript[B, i](1.107); объемные коэффициенты нефти Subscript[b, Нi](1.41); вязкости нефти Subscript[\[Mu], Нi](1.52) или жидкости (1.125), (1.130), а также объемы выделившегося из нефти газа Subscript[G, 0i](1.62)
|
|
6. Рассчитывают объемные расходные параметры газожидкостного потока QЖi и VГi при соответствующих термобарических условиях:
,
где RГ > 0 при газлифтной эксплуатации и RГ = 0 при фонтанно-насосной эксплуатации.
7. Определяют объемные расходные газосодержания Subscript[\[Beta], ri](2.38); приведенные скорости смеси Subscript[w, смi](2.40); числа Фруда смеси Subscript[Fr, смi](2.39); корреляционные коэффициенты Subscript[C, 1i]и Subscript[C, 2i](2.41), (2.42) и (2.45); истинные газосодержания Subscript[\[CurlyPhi], ri](2.37); плотности газожидкостной смеси Subscript[\[Rho], смi](2.36); числа Рейнольдса по жидкости Subscript[Re, ж](2.47) и коэффициенты гидравлического сопротивления Subscript[\[Lambda], i](2.48).
8. Вычисляют градиент давления по формуле для сечения, соответствующего началу отсчета. При расчете "сверху вниз" таким сечением является устье скважины (H=0, T=Subscript[T, У], p=Subscript[p, у]). Затем расчитывают градиенты давления в соответсвующих сечениях потока с параметрами Subscript[T, i]и Subscript[p, i]
9. Рассчитывают величины, обратные градиенту давления (dp/dH)i.
10. Вычисляют длину участков подъемника, по которым движется газожидкостная смесь в диапазоне изменнеий давлений от pу до pi = pНАС. Численное интегрирование величин (dp/dH)i ведут по формуле трапеций:
т.е. расчетная длина подъемника, соответствующая давлению Subscript[p, i] равна сумме приращений Subscript[\[CapitalDelta]H, i]пропорциональных интервалам Subscript[\[CapitalDelta]p, i] в рассматриваемом диапазоне от Subscript[p, у]до Subscript[p, НАС].Расчетная длина Subscript[H, i]=\!\(
\*UnderoverscriptBox[\(\[Sum]\), \(i = 1\), \(N\)]
\*SubscriptBox[\(\[CapitalDelta]H\), \(i\)]\)при Subscript[p, i] =Subscript[p, НАС] определяет длину подъемника, по которой движется газожидкостная смесь (участок двухфазного потока), т.е. Subscript[H, i]=Subscript[Н, ГЖС].
В нашем случае расчет участков движения ГЖС и участков с давлением большим давлений насыщения производится одновременно.
11. По результатам расчета Hi сроят кривую распределения давления в подъемнике p=f(H) на участке двухфазного и однофазного потока.
Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 2698; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!