От пропускной способности НКТ
Для нахождения зависимости забойного давления от пропускной способности НКТ составляется схема движения нефти в скважине по насосно-компрессорным трубам (рис. 2.2).
Далее задаваясь различными значениями расхода (диапазон от 0 до 300 м3/сут с шагом 20 м3/сут) и используя вышеприведённые уравнения (2.11, 2.13) и формулы (2.12, 2.14-2.19) необходимо определить среднюю скорость движения жидкости, число Рейнольдса, коэффициент гидравлического сопротивления трения, потери напора (давления) и значение давления на забое скважины.
Рисунок 2.2 - Схема движения нефти в скважине по НКТ
Результаты расчета следует оформить в виде таблицы 2.2 и построить график зависимости забойного давления от пропускной способности НКТ (рис. 2.3).
Т а б л и ц а 2.2
Значения параметров для построения графика зависимости забойного давления от пропускной способности НКТ
| Q, м3/сут | υ, м/с | Re | λ | Δpтр, Па | рс, МПа |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 18,77 |
| 20 | 0,05 | 902 | 0,0710 | 2268 | 18,82 |
| … |
|
|
|
|
|
| 300 | 2,3 | 13523 | 0,0293 | 210875 | 20,98 |
Рисунок 2.3 - График зависимости забойного давления
от пропускной способности НКТ
Рассмотрим пример определения зависимости забойного давления
от пропускной способности НКТ.
Плоскость сравнения удобно выбрать по поверхности земли у кровли пласта, где будет так же происходить сечение 1-1, сечение 2-2 за штуцером (рис. 2.3):
z1=0, z2=L (L – длина НКТ);
= 0,
– абсолютное давление на забое скважины;
- абсолютное давление на устье скважины.
Тогда с учетом подстановки заданных параметров и дальнейшего преобразования, получим следующее уравнение:
, (2.21)
где Δртр – потери давления на трение.
Определим по полученной выше формуле, выражающей общее условие работы фонтанного подъёмника значения давлений на забое скважины, согласно соответствующим значениям дебита.
Например, для Q=20 м3/сут:
- определим внутренний диаметр НКТ
по условию задания условный диаметр НКТ – Dy=89 мм, тогда согласно табл. 2.1 dвн=0,076 м;
- определим скорость потока
м/с;
- определим число Рейнольдса
;
Re<2 320, => режим ламинарный, тогда для определения коэффициента λиспользуем формулу Стокса
.
− определим потери давления
Па.
Давление на забое скважины будет равно
МПа.
Получить более подробную информацию по рассматриваемому разделу, а так же ознакомиться с примерами применения уравнения Бернулли и неразрывности, а также определения потерь напора (давления) можно в источниках [1, стр. 34-105; 2, стр. 57-164; ПЗ №2].
Подземная гидромеханика
При решении задачи о движении жидкости в пласте необходимо использовать основные законы подземной гидромеханики и учитывать особенности фильтрационных потоков в неоднородных пластах и к гидродинамически несовершенным скважинам.
Процесс эксплуатации скважин заключается в подъёме нефти и газа с забоя на дневную поверхность. При эксплуатации нефтяной залежи одновремнно протекает два взаимосвязанных процесса:
- движение жидкости к забою под действием пластовой энергии;
- подъём жидкости от забоя на поверхность.
При вводе в разработку новых месторождений, как правило, пластовой энергии бывает достаточно не только для продвижения нефти к забою скважины, но и для подъёма её на дневную поверхность.
Способ эксплуататции, при котором подъём жидкости осуществялется только за счёт природной энергии, называют фонтанным.
По мере падения давления природной энергии становится недостаточно для подъёма жидкости до устья скважины, а только на определённую от забоя высоту. Установившийся при этом уровень в стволе скважины называют статическим, а давление столба жидкости на забой - пластовым давлением.
Движение жидкости или газа из пласта в скважину возможно лишь при условии, если
, (2.22)
где 
- пластовое давление;
- забойное давление.
Давление на забое скважины
, (2.23)
где 
- давление на устье скважины;
- давление столба жидкости плотностью 
и высотой 
;
– давление, необходимое на преодоление сопротивлений,
возникающих при течении жидкости (газа).
Все известные способы вызова притока из пласта в скважину основаны на снижении забойного давления.
