2.9 Расчёт основных показателей процесса обработки

Для составления проекта взята технико-эксплуатационная характеристика скважины №854, Южно-Султангуловского месторождения.

Первая обработка проводится с малым расходом раствора 0,2 - 0,3 м3 на 1 м мощности пласта, при последующих обработках увеличивать в 1,5 – 2 раза.

1 Общий объем кислотного раствора определяется по формуле:

Vр=nh, (1)

где n – норма расхода кислотного раствора.

Vр =1∙14=14 м3.

2 Определяем объем товарных кислот.

Соляная кислота. Объем товарной кислоты VHCl, необходимое для получения 1 м3 кислотного раствора с заданной 12% концентрацией, можно рассчитать по формуле:

V HCl= р – 1/рт –1, (2)

где рт - плотность товарной кислоты 1,14 г/см3;

р - плотность рабочего кислотного раствора исходя из заданной

концентрации xp = 10%, р = 1,05 г/см3 получим:

V HCl=1,05–1/1,14–1=0,357 м3,

а для общего объема:

V HCl=0,357∙14=4,998 м3.

Плавиковая кислота. Количество 40 %-ной HF, необходимой для получения 1 м3 глинокислоты с содержанием HF 4 % (а = 4 %) в солянокислотном растворе с заданной плотностью р (см. таблицу согласно концентрации НСl), определяется по формуле:

VHF = 10aр ∕Aт, (3)

где Aт - содержание HF в имеющейся товарной плавиковой кислоте 0,459 кг/л

VHF=10∙4∙ 1,05 ∕ 0,459 = 91,5 л, VHF ≈ 0,0915 м3,

а в общем объеме:

VHF=0,0915∙14=1,281 м3.

3 Определим количество химических реагентов.

Стабилизаторы. Хлористый барий нейтрализует серную кислоту, содержание которой в технической соляной кислоте доходит до 0,4 %. Количество хлористого бария рассчитывается по формуле:

Gхб=21,3Vp∙(a∙cxp ∕xk–0,02), (4)

где с - объемная доля серной кислоты, (а = 0,4 %);

хp - концентрация раствора;

хk - концентрация кислоты.

Gхб=21,3∙14∙(0,4∙12 ∕ 27,5–0,02)=46,08 кг.

Объем хлористого бария при плотности рхб ≈ 4000 кг/м3:

Vхб=46,08 ∕4000=0,0115 м3.

Уксусная кислота предотвращает выпадение гидрата оксида железа. Объем рассчитывают по формуле:

Vук=bук∙Vp ∕ Cук, (5)

где bук - норма добавки уксусной кислоты, %;

Сy - концентрация уксусной кислоты, %.

При bук = 3 %, Сук = 80 % получим:

Vук =3∙14 ∕ 80=0,525м3.

Ингибиторы - вещества, замедляющие скорость коррозии металлов. В качестве ингибитора принимаем реагент В-2. Объем рассчитывается по формуле:

Vи =bн∙Vp ∕cи, (6)

где bн - норма добавки ингибитора, %;

си - объемная доля товарного ингибитора, %.

При bн = 0,2 %, си = 100 % получим:

Vи=0,2∙14 ∕ 100=0,028 м3.

Интенсификаторы – вещества для понижения поверхностного натяжения. Количество определяют по формуле:

Vин=bин∙Vp ∕ cин, (7)

где bин - добавки интенсификатора, %;

cин - объемная доля товарного интенсификатора, %.

Если в качестве интенсификатора используется марвелан-К, то b = 0,3 %,

Син = 100 %.

Vин=0,3∙14 ∕ 100=0,042 м3.

Объем воды для приготовления кислотного раствора:

Vb=Vp–VHCl –VHF –(Vxb+Vук+Vи+Vин); (8)

Vb=14–4,998–1,281–(0,0115+0,525+0,028+0,042)=7,114 м3;

Vb=7,114 м3.

4 Порядок приготовления глинокислоты сводится к следующему, в емкость приготовления заливается расчетное количество воды. Затем добавляются расчетные количества добавок (ингибиторы, интенсификаторы, стабилизаторы). После размешивания добавляется расчетный объем товарной соляной кислоты и снова перемешивается. Последним добавляется расчетный объем товарной плавиковой кислоты. Смесь окончательно размешивается и емкость с раствором подключается к агрегату для закачки раствора.

Для изоляции зумпфа при обработке применяем раствор хлористого кальция относительной плотности 1,2. Объем 1 м ствола скважины внутренним диаметром 152 мм или 0,152 м составляет:

V = πD2 ∕ 4 (9)

V =0,785∙0,132=0,013 м2.

Объем 59м зумпфа будет: 0,013 ∙ 59 = 0,7м3

Для получения 1 м3 раствора хлористого кальция относительной плотности 1,2 требуется 540 кг CaCI2 и 0,66 м3 воды.

Для изоляции зумпфа нужно взять

CaCl2: 540 V3=540∙0,7=378 кг;

воды: 0,66 V3=0,66∙0,7=0,462 м3.

Перед закачкой кислоты скважину необходимо заполнить нефтью. Объем кислоты, закачиваемой без давления, состоит из объема выкидной линии диаметром 0,05 м и длиной 25 м до насосного агрегата. Объем выкидной линии определяется по формуле:

Vвык=0,785∙25d2вн ; (10)

Vвык=0,785∙0,052∙25=0,049 м3.

Объем промывочных труб диаметром 0,062 м, длиной 1891 м:

Vнкт=0,785d2нктL; (11)

Vнкт=0,785∙0,0622∙1891=5,7 м3.

Объем нижней части скважины от подошвы до кровли пласта:

Vпер=0,785D2Vp; (12)

Vпер=0,785∙0,1462∙14=0,23 м3.

Всего:

V`p=Vвык+Vнкт+Vпер; (13)

V`p=0,049+5,7+0,23=5,97 м3.

Объем кислоты, закачиваемой под давлением, составит:

V``p=Vp–V`p ; (14)

V``p=14–5,97=8,03 м3.

5 Расчет режима работы насосного агрегата.

Определяем необходимое давление на выкиде насоса при закачке продавочной жидкости на разных скоростях:

Pвн=Pзаб–Pж+Pт, (15)

где Pзаб - максимальное забойное давление при продавке раствора, МПа;

Pж - гидростатическое давление столба продавочной жидкости плотностью 900 кг/м3, МПа;

Рт - потери давления на трение, МПа.

Pзаб=Pпл+86400∙10-3q ∕ K (16)

где q - теоретическая подача насоса при 100 мм плунжере насоса, л/с;

К - коэффициент продуктивности, м3/сут., МПа. Ожидается К0=4,9 м3/сут., МПа.

Pзаб2 =20,3+2,5∙10-3∙86400 ∕ 4,9= 64,3 МПа;

Pзаб3=20,3+4,76∙10-3∙86400 ∕ 4,9=104,2 МПа;

Pзаб4=20,3+8,48∙10-3∙86400 ∕ 4,9=169,8 МПа;

Pзаб5=20,3+10,81∙10-3∙86400 ∕ 4,9=210,9 МПа;

Pж=10-6gρLn. (16)

Pж=894∙9,8∙1891∙10-6=16,5 МПа.

Pт=λ∙Lпυ2ρ ∕ 2d, (17)

где λ - коэффициент гидравлического сопротивпения;

υ - скорость движения жидкости по трубам, м/с.

υ = 10-3 q ∕ 0,785d2, (18)

где d - внутренний диаметр промывочных труб, м.

υ2=2,5∙10-3 ∕ 0,785∙0,0622=0,828 м/с;

υ3=4,76∙10-3 ∕ 0,785∙0,0622=1,59 м/с;

υ4=8,48∙10-3 ∕ 0,785∙0,0622=2,8 м/с;

υ5=10,81∙10-3 ∕ 0,785∙0,0622=3,6 м/с;

Re = υdρ ∕ μ, (19)

R - число Рейнольдса;

μ - динамическая вязкость продавочной жидкости, МПа

При μ = 8.96 ∙ 10-3 Па ∙ с получим:

Re2=0,828∙0,062∙894 ∕ 8,96∙10-3=5736;

Re3=1,59∙0,062∙894 ∕ 8,96∙10-3=9835;

Re4=2,8∙0,062∙894 ∕ 8,96∙10-3=17321;

Re5=3,6∙0,062∙894 ∕ 8,96∙10-3=22270;

λ=0,3164 ∕ Re0,25, (20)

где λ – коэффициент гидравлического сопротивления.

λ2=0,3164 ∕ 57360,25=0,036

λ3=0,3164 ∕ 98350,25=0,031

λ4=0,3164 ∕ 17320,25=0,027

λ5=0,3164 ∕ 222700,25=0,025

Тогда потери на трении составят:

Pт2=0,036∙0,8282∙1891∙894 ∕ 2∙0,062=0,33∙106 Па;

Pт3=0,031∙1,592∙1891∙894 ∕ 2∙0,062=1,06∙106 Па;

Pт4=0,027∙2,82∙1891∙894 ∕ 2∙0,062=2,88∙106 Па;

Pт5=0,025∙3,62∙1891∙894 ∕ 2∙0,062=4,41∙106 Па;

Давление на выкиде насоса составит:

Pвн2=64,3–21,48+0,33=43,1 МПа;

Pвн3=104,2–21,48+1,06=83,7 МПа;

Pвн4=169,8–21,48+2,88=151,2 МПа;

Pвн5=210,9–21,48+4,41=193,2 МПа;

Как видно из расчета, закачку и продавку солянокислотного раствора можно вести только на второй скорости, когда требуемое давление, равное 43,1 МПа, меньше развиваемого агрегатом УНЦ1 - 160x500 – 47,6 МПа.

Продолжительность и нагнетания и продавки в пласт раствора на второй скорости:

τ=103(Vp+V`p) ∕ q (21)

где Vp – объем кислотного раствора, м3;

Vp` - объем продавочной воды, м3;

q – подача насоса на выбранной скорости, л/с.

τ =103(14+5,97) ∕ 2,5∙3600=2,21 ч.

Вывод: для проведения глинкислотной обработки в скважине требуется 14 м, продавочной жидкости – 5,97 м3. Транспортировку, закачку и продавку кислотного раствора производят агрегатом УНЦ1-160х500К. Продавочную и промывочную жидкости доставляют к устью скважины в автоцистернах ППЦ-23. Продолжительность нагнетания и продавки в пласт составит 2,21 ч.