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

раничивается временем прохождения частицей в вертикальной плоскости зоны влияния градиента давления (от верхних отверстий фильтра до поверхности уже намытого гравия).

Рассмотрим возможные варианты создания в кольцевом пространстве скважины требуемого для нормального процесса фракционирования градиента давления. Наиболее простой способ сводится к обеспечению внутри фильтровой колонны больших скоростей потока, чем за фильтром (рис. 8.36).

Гравий выбранного фракционного состава закачивают в нисходящем потоке через кольцевое пространство скважины 1 или через специальный распределительный узел. Внутри фильтра устанавливают вспомогательную колонну труб, причем зазор между фильтровой и вспомогательной колоннами герметизируют

Рис. 8.36. Принципиальная схема создания градиента давления в кольцевом пространстве скважины (а) и эпюры скоростей нисходящего потока за фильтром и внутри его (б): 1 - кольцевое пространство скважины; 2 - скважина; 3 - верхние отверстия фильтра; 4 - фильтр; 5 - частица гравия; 6 - фильтровая колонна; 7 - глухая труба; 8 - герметизирующий элемент; 9 - эпюры скоростей нисходящего потока за и внутри фильтра; 10 - вспомогательная

колонна

выше верхних отверстий фильтра сальником. Скорости движения смеси в кольцевом пространстве постепенно уменьшаются от максимальных значений в глухой части над верхними отверстиями фильтра до нуля у уровня уже намытого гравийного слоя за счет перетекания жидкости через отверстия каркаса фильтра. Скорости движения жидкости-носителя внутри фильтровой колонны Ыф увеличиваются от нуля у верхних отверстий фильтра до максимальных значений у уровня уже намытого гравийного слоя. Нисходящая фильтрация через намытый фильтр почти отсутствует вследствие высоких гидравлических сопротивлений.

Средние скорости нисходящего потока внутри фильтровой колонны ыф могут быть выше средних скоростей за фильтром ызф в случае, если площадь кольцевого пространства между стенками скважины и фильтровой колонной больше площади кольцевого пространства между фильтром и вспомогательной колонной. Отмеченное соотношение справедливо только при отсутствии поглощения жидкости-носителя в процессе закачки, т.е. при постоянном расходе в нагнетательной и сливной магистралях. Если жидкость-носитель частично поглощается, то площадь кольцевого пространства между стенками скважины и фильтровой колонной должна превышать площадь кольцевого пространства между фильтром и вспомогательной колонной более чем в Q/(Q - Qn) (Q и Оп - расход соответственно закачки и поглощения).

С учетом потерь напора в каркасе фильтра при перетекании жидкости из кольцевого пространства скважины внутрь фильтровой колонны Ap перепад давления в кольцевом пространстве составляет

Ap = p(u - ы;2ф) -Ap(8.98)

где p - плотность жидкости-носителя; йф - средняя скорость нисходящего потока внутри фильтра; йф - средняя скорость нисходящего потока в кольцевом пространстве скважины.

Разница давлений в кольцевом пространстве за фильтром и внутри него обусловливает возникновение и поддержание между стенками скважины и фильтровой колонной градиента давления, средняя величина которого определяется из выражения

grad p = 2 p(u1 -D -Ap, (8.99)

где D0 - диаметр скважины; Вф - диаметр фильтровой колонны.

Средняя скорость нисходящего потока в кольцевом пространстве скважины за фильтром (см. рис. 8.36, б)

= 0,5u3*max = 157( В} „2) . (8.100)

1,5(D0

По аналогии средняя скорость нисходящего потока в кольцевом пространстве внутри фильтра (см. рис. 8.36, б)

иф = 0,5uфmax = 157(„2) . (8.101)

Приравнивая выражения (8.100) и (8.101), находим уравнение для определения диаметра вспомогательной колонны, которую следует установить внутри фильтровой с целью создания в кольцевом пространстве скважины расчетного среднего градиента давления

DB =]2Dф - D02. (8.102)

В случае установки внутри фильтра вспомогательной колонны постоянного диаметра качество фракционирования гравия в поперечном сечении по высоте фильтра неравномерное. В начальный момент закачки время движения частиц в поле градиента давления значительное и к каркасу фильтра успевают переместиться не только крупные фракции, но и более мелкие. При намыве верхних интервалов фильтра время нахождения частиц в поле градиента давления минимальное и смесь не успевает расслоиться на фракции. Поэтому в верхних и нижних интервалах фильтра плавного уменьшения размеров частиц от каркаса к стенкам скважины не наблюдается.

В оптимальном случае градиент давления в зафильтровом пространстве должен расти по мере намыва фильтра. При этом уменьшение времени движения частиц в поле градиента давления будет компенсироваться увеличением величины градиента давления. Автором предложено устанавливать внутри фильтра вспомогательную трубу, диаметр которой увеличивается от нижних к верхним отверстиям фильтра, что при правильном выборе геометрических соотношений обеспечивает требуемое изменение градиента давления по мере намыва фильтра.

С целью обеспечения фракционирования частиц (рис. 8.37) в поперечном сечении верхних интервалов фильтра над основным каркасом рекомендуется устанавливать дополнительный фильтр 7 расчетной длины. Кроме создания в кольцевом пространстве скважины 2 градиента давления дополнительный фильтр при закачке гравия (методом обратной или комбинированной циркуляции) может выполнять функцию контроля за окончанием на-