2020-04-07
947
Объем рабочей жидкости принимается равным - 1,3 - 1,5 объема скважины при работе по замкнутому циклу. При работе со сбросом объем жидкости определяют из простого соотношения:
V = qн • n • t • N
где qн - принятый расход жидкости через одну насадку;
n - число одновременно действующих насадок;
t - продолжительность перфорации одного интервала (15 - 20 мин);
N - число перфорационных интервалов.
Количество песка принимается из расчета 50 - 100 кг песка на 1 куб.м жидкости.
Процесс ГПП связан с работой насосных агрегатов, развивающих высокие давления, и в некоторых случаях с применением горячих жидкостей. Поэтому проведение этих работ регламентируется особыми правилами по охране труда и пожарной безопасности, несоблюдение которых может привести к очень тяжелым последствиям. Перед началом работ обязательна опрессовка всех коммуникаций на давление, в 1,5 раза превышающее рабочее. ГПП осуществляют, начиная с нижних интервалов.
Общие гидравлические потери при гидропескоструйной перфорации складываются из следующих факторов:
P1 - потерь давления на трение в НКТ при движении песчано-жидкостной смеси от устья до пескоструйного аппарата;
ΔP - потерь давления в насадках, определяемых по графикам или расчетным путем;
P2 - потерь на трение восходящего потока жидкости в затрубном кольцевом пространстве;
P3 - противодавления на устье скважины в затрубном пространстве.
Так как гидростатические давления жидкости в НКТ и кольцевом пространстве при работе по замкнутой системе уравновешены, то давление нагнетания на устье Pу будет равно сумме всех потерь:
Величина P1 определяется по формулам трубной гидравлики:
где коэффициент трения λ определяется как обычно, через число Re, но увеличивается на 15 - 20% вследствие присутствия песка в жидкости;
L - длина НКТ;
dв - внутренний диаметр НКТ;
vт - линейная скорость потока в НКТ;
vт = 4Q/(πdв2);
ρ - плотность песчано-жидкостной смеси.
Величина ΔP определяется по графикам. Величина Р2 также определяется по формуле трубной гидравлики для движения жидкости по кольцевому пространству:
где Dв - внутренний диаметр обсадной колонны,
dн - наружный диаметр НКТ,
vк = 4Q/(π(Dв2 - dн2)) - линейная скорость восходящего потока жидкости в кольцевом пространстве, которая не должна быть меньше 0,5 м/с для полного выноса песка и предупреждения прихвата труб.
Пример расчета гидропескоструйной перфорации
Рассчитать процесс гидропескоструйной перфорации на глубине L = 1020 м. Скважина имеет эксплуатационную колонну с условным диаметром D = 0,114 м и толщиной стенки s = 0,0074 мм. При обработке используют колонну НКТ с условным диаметром d = 0,048 м. Насадки диаметром 0,0045 м. Перепад давления Δрт + Δрк = 0,115МПа/100м. Группа прочности К.
Vж = 1,88•D 2вн•L = 1,88•0,09922•1020 = 18,87 м3,
где Vж – общее количество жидкости;
Dвн = 0,0992 - внутренний диаметр эксплуатационной колонны, м.
Dвн = D - 2•s = 0,114 – 2•0,0074 = 0,0992 м.
Qп = 1,13•D 2вн•L•сп = 1,13•0,09922•1020•100 = 1134 кг,
где Qп – общее количество песка;
сп = 100 - объемная концентрация песка в 1 м жидкости, кг/м.
Q = 1,414•μ •nн•fн = 1,414•0,82•4•0,000016 = 9 м3/с,
где Q – расход рабочей жидкости;
μ = 0,82 – коэффициент расхода;
nн = 4 – количество насадок, шт.
fн = 0,000016 – площадь поперечного сечения насадки на выходе, м2.
fн = 0,785•0,00452 = 0,000016 м2;
Δрн = 19 – потери давления в насадках, МПа;
ρ - плотность жидкости – песконосителя;
ρ = ρ•(1- β) + ρ•β = 1000•(1- 0,04) + 2500•0,04 =1060 кг/м,
где ρ = 1000 - плотность рабочей жидкости, кг/м;
ρ = 2500 – плотность песка, кг/м;
β =0,04 - объемная концентрация песка в смеси;
Р = Δрт + Δрк + Δрн + Δрп = 0,115•10,2 + 19 + 3,5 = 23,67 МПа,
где Р – гидравлические потери при проведении ГПП;
Δрп = 3,5 – потери давления в полости, образовавшейся при воздействии на породу абразивной струи, МПа.
| Руд | 
|
где Руд – допускаемое давление на устье;
Рстр = 196 – страгивающая нагрузка резьбового соединения НКТ, кН;
qт = 18,5 – вес 1м трубы НКТ, Н/м;
Fт = 0,000868 – площадь поперечного сечения трубы НКТ.
Условие безопасной работы выполняется:
Руд = 136 МПа > 23,7 МПа = Р.
Вывод: Применение НКТ диаметром 48 мм допустимо.
