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

мыва гравия. При перекрытии поверхности дополнительного фильтра гравием давление нагнетания на насосе резко возрастает, что свидетельствует о заполнении расчетной полости гравием и окончании работ.

Учитывая, что время движения частицы гравия в поле градиента давления уменьшается с максимума (в начальный этап закачки) до минимума (в конечный этап закачки), градиент давления в кольцевом пространстве скважины при постоянных значениях r должен увеличиваться. Максимальное и минимальное время движения частицы определяется уравнением Риттингера. При подстановке полученных значений времени в уравнение (8.97) можно определить требуемое увеличение градиента давления в кольцевом пространстве скважины в процессе закачки.

Максимальное время движения частицы в кольцевом пространстве скважины в поле градиента давления определяется выражением

tmax

+ осн + отс

(8.103)

где /д, /осн, /отс - длина соответственно дополнительного фильтра,

основного фильтра, отстойника; V - гидравлическая крупность частиц гравия.

Минимальное время движения частицы от верхних отверстий дополнительного фильтра до забоя

tmin -

(8.104)

Текущее время движения частицы гравия в поле градиента давления

Рис. 8.37. Устройство для фракционирования гравия в поле градиента давления:

1 - гравий; 2 - кольцевое пространство скважины; 3 - верхние отверстия дополнительного фильтра; 4 - глухая труба; 5 - герметизирующий элемент; 6 - фильтровая колонна; 7 - дополнительный фильтр; 8 - скважина; 9 - вспомогательная колонна; 10 - фильтр

t = (I, + H- w (8.105)

где Н - расстояние от забоя скважины до верхних отверстий основного фильтра; шкп - площадь поперечного сечения кольцевого пространства скважины (живое сечение потока); w - объем закачанного к моменту t гравия.

За период времени между tmax и tmin градиент давления должен возрасти с минимальных grad pmin до максимальных grad pmax значений

gradpmin = npd(Q + vw2°)2 arch2 ; (8.106)

gradpmax = npd(Q + v>) arch2 . (8.107)

36ф/2 w2

Диаметр вспомогательной трубы, установленной внутри фильтровой колонны, должен обеспечивать требуемые максимальные скорости нисходящего потока за фильтровой колонной на уровне поверхности намытого гравийного фильтра, а следовательно, и средние скорости потока внутри фильтровой колонны и соответственно требуемый градиент давления.

Совместное решение уравнений (8.97) и (8.98) с (8.106) и (8.107) позволяет получить выражение для определения скоростей нисходящего потока внутри фильтровой колонны у слоя намытого гравия, которые равны удвоенным средним скоростям. Средняя скорость нисходящего потока внутри фильтровой колонны в интервале между верхними отверстиями основного и дополнительного фильтров, требующаяся для поддержания величины максимального градиента давления в конечный момент закачки, определяется следующей формулой:

I 6фГ

-nd7f;t-Dф)arch2e. (8.108)

V max

и = .\u\ -

Средняя скорость нисходящего потока внутри фильтровой колонны в начальный момент закачки в интервале от верхних отверстий дополнительного фильтра до нижних отверстий основного фильтра может быть найдена из равенства

U -пd(D; -Дф)arch2e6ndr. (8.109)

min

Для поддержания требуемых скоростей можно установить внутри фильтровой колонны вспомогательную трубу в виде усеченного конуса с минимальным диаметром у нижних отверстий и максимальным диаметром у верхних отверстий основного фильтра. Диаметр вспомогательной колонны выбирается таким образом, чтобы скорость нисходящего потока внутри фильтровой колонны у поверхности намытого слоя гравия соответствовала расчетным значениям [см. формулы (8.108), (8.109)]. Площадь кольцевого пространства между фильтровой и вспомогательной колоннами ж, должна обеспечивать удвоенные скорости нисходящего потока при заданном расходе закачки

(8.110)

Если выразить величину wKn через диаметр вспомогательной Dв и фильтровой Dф колонн, то

2 0,785 Ыф

(8.111)

Подставляя в равенство (8.111) значения Ыф из уравнений (8.99) и (8.100), получаем необходимый диаметр вспомогательной колонны у верхних и нижних отверстий основного фильтра

gradpmax(D0 - Dф) + 2Ap

16Q 2

n2(Dc2 - Dф)2 J

(8.112)

D Bmin

D ф -

gradpmin(D0 - Dф) + 2Ap

16Q2

n2(Dc2 - Dф)2

(8.113)

На основании полученных значений большего (у верхних отверстий основного фильтра) и меньшего (у нижних отверстий основного фильтра) диаметров вспомогательной колонны, отнесенных к длине основного фильтра, можно определить угол наклона образующей конусной вспомогательной трубы к оси скважины.

Длина дополнительного фильтра выбирается из условий необходимости обеспечения перемещения частицы заданной крупности в поперечном сечении потока в направлении фильтровой колонны на заданное расстояние при максимально возможном (из условий проведения работ) градиенте давления за время осе-