2.8. Расчет процесса гидропескоструйной перфорации. Общие данные.

Гидропескоструйная обработка призабойной зоны скважины пред­назначена для повышения ее проницаемости и является эффективным методом увеличения производительности скважины.

Основными характеристиками, которые требуется рассчитать при этом методе обработки, являются:

общее количество жидкости и песка для успешного осуществления процесса;

расход рабочей жидкости;

гидравлические потери в различных элементах;

давление жидкостно-песчаной смеси на выходе из насадок;

предельно безопасная длина колонны НКТ;

допустимое устьевое давление.

Исходные данные.

Скважина имеет эксплуатационную колонну с внутренним диаметром D_вн.

При обработке используют колонну НКТ условным диаметром d_н.

Обозначения	Данные
Н, м	1450
Dвн, м	0,13
dн, мм	73

1. Общее количество жидкости принимается равным примерно 2,5 объемам скважины

V_ж = 1,88∙D²_вн ∙Н;

1,88×(0,15)²×1450=61,3 (м³)

3. Общее количество песка рассчитывают на объем 0,6V_ж, причем массовая концентрация песка С_п=100 кг/м³.

Q_п = 1,13∙D²_вн∙Н∙С_п;

1,13×(0,15)²×1450×100=3686,6 (кг)

4. Определяю объемную концентрацию песка в смеси:

;

(100/2500)/((100/2500)+1)=0,3

где ρ_п – плотность песка, ρ_п=2500 кг/м³

5. Определяю плотность жидкости-песконосителя.

ρ_жп = ρ¹_жп∙(1 – β_п) + ρ_п∙β_п ;

1000×(1-0,03)+2500×0,03=1045 (кг/м³)

где ρ¹_жп – плотность жидкости, используемой в качестве песконосителя, ρ¹_жп= 1000 кг/м³

6. Вычисляю расход рабочей жидкости.

;

1,414×4×0,82×13×10⁶×√10⁶×20/1000=0,008 ( м³/с)

где ΔР_н – потери давления в насадках, для насадков с диаметром сопел 4,5 мм ΔР_н= 20 МПа,

f_н – площадь поперечного сечения насадки диаметром 4,5 мм на выходе,

f=π∙d²/4 ;

3,14×0,004²/4=13×10^-6 (м²)

μ – коэффициент расхода, принимаемый приблизительно 0,82,

п_н – число насадок, принимаем п_н=4.

7. Определяю сумму потерь давления в НКТ и в кольцевом пространстве ΔР_т+ΔР_к для расхода жидкости Q=10 л/с.

Пересчитываю потери на требуемую глубину

ΔР_т+ΔР_к;

8. Для диаметра колонны D_вн=0,15: диаметр НКТ 89 мм ΔР_т+ΔР_к=0,064 МПа/100м, диаметр НКТ 76 мм ΔР_т+ΔР_к=0,115 МПа/100м;

0,115×1450/100=1,66 (МПа)

9. Определяю гидравлические потери давления при проведении гидропескоструйной перфорации.

ΔР = ΔР_т+ΔР_к+ΔР_н+ΔР_п;

1,66+3,5+20=24,2 (МПа)

где ΔР_п – потери давления в полости, образующейся в результате воздействия на породу абразивной струи, из опыта проведения обработок принимаем ΔР_п=3,5 МПа.

10. Определяю допустимое давление на устье.

;

(294×10³-1450×94,6)/1,5×0,018=58,2 Мпа

где q_т – нагрузка от веса труб, Н/м, для 89 мм труб q_т = 136,7 Н, для 73 мм труб q_т = 94,6 Н, для 60 мм труб q_т = 70 Н,

F_т – площадь поперечного сечения труб,

F_т=π∙d²_вн/4

3,14×(0,15)2/4=0,018 (м²)

К – коэффициент запаса прочности, К=1,5,

Р_стр – страгивающая нагрузка резьбового соединения, Н, сначала принимаем марку “Д”.

Показатели		60	73	89
Вес 1 м трубы, кг		7,0	9,46	13,67
Страгивающая нагрузка резьбового соединения, кН	Д К Е Л М	208 274 301,5 356 411	294 387 426 503 580	446 585 645 760 877

Проверяю условие Р_уд>ΔР, то процесс ГПП возможен, марка “Д” нас устраивает.

11. Потребное количество насосных агрегатов определяют исходя из подачи одного агрегата (агрегат 4АН-700 на IV скорости имеет подачу Q_р=0,0146 м³/с) и необходимого расхода жидкости для процесса ГПП, с учетом одного резервного агрегата:

;

(58,2×0,008)/29×0,0146×0,7+1=3 (н. а.)

где Р_р – рабочее давление агрегата на IV скорости Р_р=29МПа,

К_тс – коэффициент технического состояния агрегата, К_тс=0,7.