Предотвращение образования газогидратных пробок в трубопроводе
Теоретические сведения:
При транспорте газа в газопроводе может выделяться водный или углеводородный конденсат. При определенных термобарических условиях газ в контакте с водным конденсатом может образовывать в газопроводе гидратные пробки, которые снижают его пропускную способность.
С целью предотвращения образования гидратных пробок в газ вводят специальные химические агенты, которые могут поглощать пары воды, осушая газ. К таким агентам относятся 30%-ный раствор хлористого кальция CaCl2, метиловый спирт CH3OH, этиленгликоль (ЭГ), диэтиленгликоль (ДЭГ) и триэтиленгликоль (ТЭГ).
Основные обозначения:
qa – удельный расход агента, кг/1000 м3 газа;
W1 и W2 – соответственно влагосодержания до и после ввода агента, кг/1000 м3 газа;
С1 и С2 – массовое содержание свежего и отработанного агента, %
Решение:
Целью расчета является определение удельного и суточного расхода химического агента для предотвращения образования гидратов в зависимости от агента.
Удельный расход химического агента:
Влагосодержание газа определяется для данных термобарических условий (например, на начало и конец трубопровода) по графику.
Рис. . Влагосодержание природных газов в зависимости от давления и температуры
Температура образования гидратов tГ для заданной относительной плотности газа и начального давления в трубопроводе так же определяется по графику.
Рис. . Кривые равновесных условий гидратообразования в зависимости от относительной плотности газа
|
|
|
Затем вычисляют понижение равновесной температуры:
,
где tГ – температура начала гидратообразования, ºС; tК – температура в конце газопровода.
При известном понижении равновесной температуры Δt по рис. . определяют массовое содержание отработанного агента С2. Рассчитав удельный расход qa, определяют суточный расход агента:
Рис. Зависимости снижения температуры образования гидратов от массового содержания различных химических агентов: 1- CaCl2; 2 – CH3OH; 3 – триэтиленгликоль; 4 – диэтиленгликоль; 5 – этиленгликоль.
Проектирование гидравлического разрыва пласта
Теоретические сведения:
При гидравлическом разрыве пласта (ГРП) происходит создание трещин в горных породах, прилегающих к скважине, за счет давления на забое скважины в результате закачки в породы вязкой жидкости. При ГРП в скважину закачивается вязкая жидкость с таким расходом, который обеспечивает создание на забое скважины давления, достаточного для образования трещин (Рис. **).
Трещины, образующиеся при ГРП, имеют вертикальную и горизонтальную ориентацию. Протяженность трещин достигает нескольких десятков метров, ширина – от нескольких миллиметров до сантиметров. После образования трещин в скважину закачивают смесь вязкой жидкости с твердыми частичками – для предотвращения смыкания трещин под действием горного давления. ГРП проводится в низкопроницаемых пластах, где отдельные зоны и пропластки не вовлекаются в активную разработку, что снижает нефтеотдачу объекта в целом. При проведении ГРП создаваемые трещины, пересекая слабодренируемые зоны и пропластки, обеспечивают их выработку, нефть фильтруется из пласта в трещину гидроразрыва и по трещине к скважине, тем самым увеличивая нефтеотдачу.
|
|
|
Проектирование процесса гидравлического разрыва пласта представляет собой достаточно сложную задачу, которая состоит из двух частей: расчет основных характеристик процесса и выбор необходимой техники для его осуществления; определение вида трещины и ее размеров. Следует заметить, что гидроразрыв пластов необходимо проводить только после изучения геологических и экологических последствий и его обоснования через расчет.
Основные обозначения:
Lc – глубина скважины, м;
hэф – эффективная толщина пласта, м;
ρгп – плотность горных пород (вышележащих), кг/м3;
|
|
|
Е – модуль упругости горных пород, (1÷2)×104 МПа;
υ – коэффициент Пуассона (0,2÷0,3);
dнкт – диаметр насосно-компрессорных труб, м;
ρж – плотность жидкости-носителя
μж – вязкость жидкости-носителя
Qп – закачиваемый объем песка (проппанта), т;
Q – темп закачки, м3/с;
ρп – плотность песка (проппанта), кг/м3;
Сп – концентрация песка в 1 м3 жидкости;
Qа – производительность насосного агрегата;
Ра – давление, создаваемое агрегатом при производительности Qа, МПа;
Ктс – коэффициент технического состояния агрегата (0,5÷0,9)
Постановка задачи:
Рассчитать основные характеристики гидроразрыва пласта и размеры трещин
Решение:
Найдем вертикальную составляющую горного давления
Принимая υ рассчитываем горизонтальную составляющую
Если Ргв > Ргг, то предполагают что в процессе гидроразрыва будут образовываться вертикальные трещины, если Ргв < Ргг, то горизонтальные.
Для расчета забойного давления разрыва пласта рзаб р можно воспользоваться следующей формулой:
Рассчитываем объёмную концентрацию песка в смеси – βп:
Плотность и вязкость жидкости-песконосителя рассчитываем по формулам:
Для определения потерь давления на трение жидкости-песконосителя необходимо найти число Re и коэффициент гидравлических сопротивлений λ:
|
|
|
для числа Re меньше 2320 коэффициент λ = 64/Re
Потери давления на трение:
,
Если Re > 200, то потери давления на трение увеличивают в 1.52 раза (ртр = 1,52ртр)
Давление на устье при при закачке жидкости песконосителя:
При работе агрегата 4АН-700 на 4 скорости Рр = 29 МПа, а Qр = 0,0146 м3/c.
Необходимое число насосных агрегатов:
Необходимый объем продавочной жидкости (при закачке через НКТ), м3:
Необходимое количество жидкости - жидкости песконосителя для переноса 4.5 т. песка при заданной концентрации песка Cp, м3:
Тогда время работы агрегатов, мин:
Расчет размеров трещин
В случае образования горизонтальной трещины ее радиус RТ (м) можно вычислить по следующей эмпирической формуле:
,
где Q – темп закачки жидкости разрыва, м3/с; t – время закачки жидкости разрыва, с; k – проницаемость призабойной зоны, м2.
Ширина (раскрытость) трещины на стенке скважины ω0 в случае разрыва фильтрующейся жидкостью рассчитывается по формуле:
,
а при разрыве нефильтрующейся жидкостью:
В случае образования вертикальной трещины при разрыве пласта фильтрующейся жидкостью:
раскрытость трещины
,
где m – пористость пласта, доли единицы.
Длина трещины:
В случае разрыва пласта нефильтрующейся жидкостью:
раскрытость трещины
длина трещины
Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 1185; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!