Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 [ 151 ] 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182

рушалась. Средняя скорость нисходящего потока икр, при которой происходило разрушение пробки, рассчитывалась как среднеарифметическое от результатов двух опытов икр1 и икр2. Обобщенный критерий подобия, при котором разрушается гравийная пробка G = 3,1 • 10 (первая серия опытов).

Во второй серии опытов значения Dк и Dф составили соответственно 0,15 и 0,08 м. При мощности гравийной пробки 0,3; 0,6 и 0,9 м она разрушалась в нисходящем потоке при средних критических скоростях 1,25; 1,25 и 1,3 м/с. Критические значения обобщенного критерия подобия G = 3,15 • 103 (вторая серия опытов).

В третьей серии опытов при Dк = 0,15 м и Dф = 0,05 м гравийные пробки высотой 0,3; 0,6 и 0,9 м разрушались при средних скоростях нисходящего потока 0,9; 1 и1 м/с соответственно. Гравийная пробка высотой 1,2 м, как и в первых двух сериях опытов, не разрушалась. Значения критических значений обобщенного критерия подобия G, при которых наблюдается разрушение первичных структур гравийных пробок, составляют в среднем 3,0 • 10 .

Для максимального приближения условий проведения эксперимента к натурным условиям последняя серия опытов была проведена на экспериментальной скважине. Скважина была обсажена трубами диаметром 0,377 м с внутренним диаметром Dк = = 0,357 м. При эксперименте использовали фильтр с проволочной обмоткой на перфорированном каркасе диаметром 0,168 м и наружным диаметром Dф = 0,17 м. При высоте гравийной пробки 1 м она была разрушена нисходящим потоком средней скорости 0,5 м/с, что соответствовало подаче цементировочного агрегата ЦА-320 М 0,0375 м3/с.

Эксперименты показали, что разрушение первично сформировавшихся гравийных пробок происходит при G = 3,0 • 10 - 3,15 х х10 . С увеличением площади кольцевого зазора, а следовательно, и гравийной пробки ее разрушение происходит при значительно меньших скоростях нисходящего потока. При скорости нисходящего потока 1,5-1,55 м/с разрушается пробка площадью 9,8 х х10 3 м2, а при и = 0,9-1 м/с - площадью 0,02 м2. Критическая скорость возрастает от некоторых значений икр1, обеспечивающих переход от ламинарного к турбулентному режиму движения гравийной смеси, а следовательно, и возникновение вихрей (способствующих разрушению гравийной пробки) до значений икр2, при которых степень турбулизации при значениях скорости выше икр2 остается постоянной.

не влияет на

Увеличение скорости потока выше значений -кр2

характер разрушения гравийных пробок. Опыты показали, что значения находятся в пределах 1,5-1,55 м/с, при которых обеспечивается турбулизация потока, близкая к максимальной. Возникновение единичных вихрей в потоке происходит при скоростях движения смеси около 0,4 м/с.

Учитывая, что критические значения обобщенного критерия подобия известны и составляют G = 3,03,15 • 103 и с учетом уравнения (8.70) и рис. 8.24, можно утверждать, что при увеличении размеров кольцевого пространства скважины до 0,090,1 м2 пробкообразования можно избежать при закачке гравия со средней скоростью движения гравийной смеси около 0,4 м/с.

Три серии экспериментов показали, что разрушение гравийной пробки происходит только в случае, если ее высота не превышает критических значений. Это положение подтверждается теоретическими исследованиями автора. Однако в отличие от равенства (8.60), устанавливающего связь между критической высотой гравийной пробки и технологией закачки, опыты показали, что значения зависят от площади сечения пробки и средней скорости нисходящего потока. При шкп = 9,8 • 103 L = 0,9 м, а при увеличении wк до 0,02 критическая высота пробки увеличивается до 1 м.

На модели было изучено влияние соосности установки фильтровой колонны в скважине на равномерность укладки гра-

Рис. 8.24. Зависимость критической скорости нисходящего потока от площади поперечного сечения гравийной пробки

вийных частиц вокруг поверхности фильтра-каркаса. В процессе экспериментов внутренняя стеклянная труба устанавливалась на различном расстоянии от стенок наружной стеклянной трубы, имитирующей стенки скважины. В качестве параметра соосности установки фильтровой колонны в скважине принималось отношение минимального расстояния от центра симметрии фильтровой колонны до стенок скважины к максимальному Ф. Результаты четырех опытов, полученные на модели при диаметре внутренней стеклянной трубы 100 мм при разных значениях Ф, представлены ниже.

Отношение минимального кольцевого зазора к максимальному.............................. 0,5; 0,6 0,7 0,8

Характеристика обсыпки

вокруг фильтра-каркаса Обсыпка только Обсыпка с одной Обсыпка равно-с одной из сто- из сторон; мерная

рон фильтра- фильтр-каркас каркаса не полностью

перекрыт

гравием

Проведенные опыты показали, что на равномерность гравийной обсыпки вокруг фильтра-каркаса в значительной степени влияет соосность установки фильтровой колонны в скважине. При определенном положении фильтровой колонны в скважине, назовем его критическим, гравий начинает осаждаться только с одной из сторон фильтра-каркаса, а с противоположной образуются пустоты. Дальнейшее приближение фильтровой колонны к близлежащей стенке скважины приводит к полному оголению фильтра-каркаса. Гравийная обсыпка будет равномерной вокруг фильтра-каркаса, если величина Ф находится в пределах от 0,8 до 1,0. Уменьшение Ф до значений меньших 0,8 (третий опыт) приводит к образованию пустот в гравийном фильтре, которые свидетельствуют о его неудовлетворительном качестве.

8.3.3. ТЕХНОЛОГИЯ НАМЫВА ГРАВИЙНЫХ ФИЛЬТРОВ ПРИ КОМБИНИРОВАННОЙ ЦИРКУЛЯЦИИ

При сооружении гравийных фильтров в скважинах глубиной более 50 м основная сложность заключается в обеспечении надежной доставки гравия с поверхности на забой и его компактной и равномерной укладки вокруг каркаса фильтра. В предыдущем параграфе были обоснованы режимы транспортировки смеси в скважине, исключающие возможность пробкообразования и сводящиеся к необходимости создания высоких скоростей движения потока при турбулентном режиме и критерии подобия