ФОНТАННЫХ ТРУБ В ГАЗОВЫХ СКВАЖИНАХ

30. Методики определения диаметров фонтанных труб

 

Определение оптимального диаметра фонтанных труб, зависящего от ряда факторов, в том числе от конструкции эксплуатационной газо­вой скважины - важная технико-экономическая задача проектирования системы разработки газового месторождения. Диаметр фонтанных труб определяет потери давления при движении газа в скважине, давление газа на устье скважины, время ввода промысловых дожимных компрес­сорных станций, длительность периодов бескомпрессорной и компрес­сорной эксплуатации месторождения.

Расчет диаметра фонтанных труб производят исходя из необходи­мости выноса с забоя на поверхность твердых и жидких примесей в газе или из необходимости обеспечения минимума потерь давления в стволе скважины при заданном дебите.

Рассмотрим методику определения диаметра, обеспечивающего вы­нос твердых или жидких частиц с забоя скважины. Поскольку газовые скважины часто работают с поступлением из пласта частиц породы и воды, диаметр фонтанных труб должен обеспечивать полный вынос га­зовым потоком частиц породы и воды, скапливающихся на забое. Как показывает промысловый опыт, вынос этих частиц обеспечивается то­гда, когда скорость восходящего потока в скважине превышает критиче­скую скорость, соответствующую взвешенному состоянию частиц и рав­на:

(13.1)

где - скорость восходящего потока газа в скважине, см/с;

- критическая скорость, при которой капля воды или частица породы находится во взвешенном состоянии см/с; Частица как бы висит в потоке, не поднимается и не опускается по

отношению к стенке скважины. Значение критической скорости может быть определено по известной формуле Риттингера:

(13.2)

где q - ускорение силы тяжести, см/с²;

d - диаметр частиц, см;

, - плотность частиц породы и газа, г/см³;

J - аэродинамический коэффициент скольжения, зависит от формы частиц породы или воды. Для капель воды шарообразной формы J=0, 45, для шарообразных частиц породы J =0, 25, для призматиче­ских частиц породы =0, 75.

Скорость восходящего потока газа будет минимальной у башмака фонтанной колонны и определяется выражением

(13.3)

где Q - дебит газа, м/сут;

- забойное давление, кг/см²;

D - внутренний диаметр фонтанных труб, см.

Подставляя (13.3) в (13.1), определим максимальный диаметр фон­танных труб, при котором обеспечивается вынос частиц породы и жид­кости на поверхность,

(13.4)

Теперь рассмотрим методику определения диаметра фонтанных труб по условиям обеспечения минимальных потерь давления в стволе скважины, так как именно здесь возникают основные потери энергии сжатого газа. Пусть по результатам газодинамических исследований скважин известен максимально допустимый дебит , при котором не происходит разрушения пласта, преждевременного обводнения скважин или других осложнений.

Величина давления на забое газовой скважины , если известно давление на на устье Р_уст, определяется по формуле Адамова Г.А.:

(13.5)

где - коэффициент гидравлического сопротивления для труб определенной шероховатости;

- средний коэффициент сверхсжимаемости газа в стволе скважины;

Т_ср - средняя температура труб.

 

Если величина потерь давления в стволе скважины задана:

(13.6)

где - давление, затрачиваемое на трение, то внутренний диаметр фонтанных труб определяется выражением

(13.7)

Если этот диаметр окажется больше рассчитанного по формуле (13.4), обеспечивающего вынос примесей, то придется несколько увеличить поте­ри давления в колонне за счет уменьшения D, и в этом случае будут выдержаны два условия: заданный дебит и заданная скорость потока.

Может возникнуть 3-й случай, когда заданы диаметр и величина потерь давления в скважине ( ), тогда проверяем перепад по формуле

(13.8)

Если окажется больше заданной величины, то потребуется умень­шить дебит скважины до значения, обеспечивающего заданные потери в стволе скважины.

Когда эксплуатация скважины планируется по затрубному простран­ству, то вместо диаметра D в расчетные формулы подставляется величина эффективного (эквивалентного) диаметра. Такие расчеты обычно прово­дятся применительно к условиям каждого месторождения, и выбирается диаметр, соответствующий заданным условиям.

При эксплуатации газовых скважин используются фонтанные трубы (гладкие или с высаженными наружу концами), изготовленные в соответ­ствии с ГОСТ - 633 - 63. В Западной Сибири наиболее часто применяются фонтанные трубы с условным диаметром 102, 146, 168, 219 мм.

(13.9)

где - предел текучести материала труб при растяжении, кг/см;

- коэффициент запаса прочности = 1, 5;

- плотность стали труб.

При =1, 5 и =7800 кг/м³ для труб из стали группы прочности D( =38 кг/см²) составит 3250 м.

Для труб неравнопрочной конструкции предельно безопасную длину подвески определяют по формуле

(13.10)

где - страгивающая нагрузка для данных труб, кг/см;

- масса 1 метра труб, кг.

 

⇐ Предыдущая78910111213141516Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. Аппараты с трубчатыми мембранными элементами.
2. Ведомость заполнения труб кабелями и проводами
3. Водостоки и водосточные трубы
4. Время выдержки технологических трубопроводов под пробным давлением при гидравлическом испытании должно быть не менее 15 мин.
5. ВСПОМОГАТЕЛЬНАЯ ХОЛОДИЛЬНАЯ АППАРАТУРА И ТРУБОПРОВОДЫ
6. Вытягивание штабиков и труб вручную
7. Галилей и вера в подзорную трубу
8. Диаметр питательного трубопровода
9. Для подлинного духовного роста надо делать все, что можно, для обеспечения комфортного расширения энергетической трубки.
10. Кабельная телефонная канализация – состоит из трубопроводов и смотровых устройтсв.
11. Какие функции звуковых признаков выделяет Н.С. Трубецкой?
12. Кафедра «Бурение нефтегазовых скважин и геофизика»