Методические указания по выполнению практических работ тема 01. 02. 01. "Способы эксплуатации нефтяных и газовых месторождений "
 Скачать 0.65 Mb.
|
Формируемые компетенции:ПК 1.2. Контролировать и поддерживать оптимальные режимы разработки и эксплуатации скважинОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес. ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество. ОК 6. Работать в коллективе и в команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, потребителями Общие сведения Методы увеличения производительности скважин (методы интенсификации притока) играют сегодня существенную роль. Известно большое количество различающихся по принципу действия методов увеличения производительности скважин, но не все они получили одинаковое распространение на практике. Термокислотная обработка предназначена для увеличения притока продукции из пласта за счет растворения твердых осадков (парафин, смолы и т.д.) и повышения эффективности кислотной обработки. Обработка ведется в два этапа: на первом этапе - термическая обработка, при которой температура па забое повышается до температуры выше температуры плавления осадков; па втором этапе - обычная солянокислотная обработка раствором повышенной температуры. Термокислотная обработка базируется на экзотермической реакции раствора соляной кислоты с магнием. Так, при взаимодействии 18,61 л 15%-ного раствора НС1 с 1 кг магния выделяется 18 987 кДж теплоты. При этом кислота нейтрализуется полностью. Максимально возможное повышение температуры нейтрализованной кислоты равно примерно 243 °С. Проектирование процесса гидравлического разрыва пласта представляет собой достаточно сложную задачу, которая состоит из двух частей: расчет основных характеристик процесса и выбор необходимой техники для его осуществления; определение вида трещины и расчет ее размеров. Ход практической работы: 1. Внимательно прочитайте задания 2. Выполните расчеты 3. Оформите отчет 4. Запишите выводы 5. Подготовьтесь к защите практической работы по контрольным вопросам Задание 1. Требуется определить необходимое количество товарной соляной кислоты и химических реагентов, а также эффективность термокислотной обработки забоя. Таблица 10. Исходные данные к задаче
Методические указания по выполнению задачи №1 Для повышения фильтрационной способности призабойной зоны намечается термокислотная обработка, состоящая из двух фаз: первая фаза - термохимическая обработка, при которой солянокислотный раствор и поверхность забоя нагреваются до 348 - 363 К; вторая фаза - обычная солянокислотная обработка призабойной зоны, но более эффективная, вследствие высокой температуры нагретой соляной кислоты. В качестве химического реагента примем металлический магний. Для первой фазы обработки рекомендуется 15%-ный раствор НС1 в количестве 0,1 м3 на 1 кг магния, который в результате реакции его с кислотой выделяет 4520 ккал теплоты. Принимается, что на 1 м эффективной мощности пласта необходимо 0,8 м3 соляно-кислотного раствора. Для h =__м потребуется всего__м3, из них 4 м для первой фазы обработки и м для второй фазы. При температуре плавления парафина Тпд = 328 К достаточно подогреть соляно- кислотный раствор и поверхность забоя до Тк = 353 К. Пусть начальная температура солянокислотного раствора Тн = 293 К. Тогда необходимое количество мания для повышения температуры W= 4м3 кислотного раствора от 293 до 353 К можно определить по формуле:  (70)Найденное количество магния вполне соответствует практической норме 1 кг на 0,1 м315%-ного солянокислотного раствора. Для принятых в первой фазе обработки 4м3 раствора надо взять 40 кг магния. Из формулы (70) можно найти и температурный перепад (Тк - Тн), принимая количество магния по опытным данным. Определим, как изменится концентрация 4 м3 15%-ного солянокислотного раствора после растворения в нем QM= 40 кг магния. Процент уменьшения концентрации кислотного раствора, нейтрализующегося полностью, найдем по формуле:  (71)где А - коэффициент, который при концентрации кислоты до 18% равен 218, а при концентрации до 12% - 214 (см. табл. 11). Таблица 11.
По формуле (71) получим  Следовательно, концентрация 15%-го раствора соляной кислоты уменьшиться на 3% и составит 12%. Количество магния, необходимое для снижения концентрации кислотного раствора от 15 до 12%, можно определить по формуле:  (72)где х1 и х2: - начальная и остаточная концентрация кислотног о раствора; А1 и А2 -числовые коэффициенты. Задаваясь значением остаточной концентрации кислотного растворах x2= 12% можно определить первичную концентрацию его х1, необходимую для проведения первой термохимической фазы обработки забоя скважины путем реакцииQM= 40кг магния с кислотным раствором W= 4 м3:  (73)Где постоянная В находиться из выражения:  (74)для второй фазы обработки вслед за нагретой кислотой закачиваем 2,4 м3 кислоты 12%-ной концентрации. Растворяющая способность нагретого раствора в 3-4 раза выше, чем раствора, закачиваемого в скважину при Т= 293 К. Поэтому закачку в пласт как нагретой, так затем и холодной кислоты надо вести без перерыва. Осваивать скважину после обработки необходимо по возможности скорее, пока не снизилась температура жидкости на забое. Надо иметь в виду, что скорость растворения магния в соляно-кислотном растворе быстро уменьшается с повышением давления. Если скорость растворения при атмосферном давлении принять за 100%, то при давлении 1 МПа скорость растворения составляет 62%, при 2 МПа - 36%, при 3 МПа - 21% и при 6 МПа - 6%. Поэтому при термохимической фазе обработки надо следить за давлением нагнетания кислоты и за уровнями жидкости (нефти) в затрубном пространстве. Металлический магний употребляется в стружках или в прутках, которые спускают на забой в реакционном наконечнике. Для стружек трудно рассчитать объем реакционного наконечника и выдержать определенный режим закачки, так как они имеют различную толщину и плотность упаковки. Определим размеры реакционного наконечника для спуска магния в прутках. В эксплуатационную колонну диаметром 0,15 м можно опустить наконечник диаметром 0,1 м. Стержни магния диаметром dn = 0,04 м и длиной 0,6 помещают в наконечнике диаметром 0,1 м пачками по три стержня. Подсчитаем объем и массу одной пачки прутков в трубе диаметром 0,1м и длиной 1м = 10дм. Объем прутков  (75)Масса прутков при плотности металлического магния р=1,77 кг/дм3. G=V∙p=3.77∙1.77=6.67кг (76) Так как помере прокачивания соляной кислоты через реакционный наконечник- количество магния непрерывно уменьшается, то для равномерности процесса(достижения одинаковой температуры нагрева кислоты) скорость закачки кислоты следует непрерывно уменьшать. Поэтому для выполнения расчета мы разобьем весь процесс растворения стержней магния на пять интервалов с постепенным уменьшением, диаметра а следовательно, объем аи массы стержней. Уменьшение диаметра стержней для I интервала принимаем с 4 до 3,5 см, для II - с 3,5 до 3 см, для III интервала - с 3 до 2 см, для IV интервала - с 2 до 1 см и для V интервала с 1 см до 0. На основе этих данных вычисляем объем 15%-ного кислотного раствора; время, потребное для прокачки через наконечник всего объема 15%-го раствора; скорость закачки - в м3/ч. В результате подсчета по приведенной схеме получим следующий режим закачки при атмосферном давлении (табл. 12) Термограммы показывают, что практически в реакционном наконечнике на забое скважины процесс протекает несколько быстрее, чем по расчету (примерно на 20%). Поэтому температура раствора получается выше расчетной, а содержание остаточной активной НС1 в кислотном растворе ниже 12%. Для снижения температуры раствора следует повысить скорость закачки на 20% против расчетной. Тогда режим закачки будет соответствовать приведенному в таблице 12. Таблица12. Режим закачки
Таблица 13. Режим закачки с повышенной скоростью
Если в процессе закачки солянокислотного раствор давление повышается, то режим следует откорректировать на соответствующее давление, так как давление тормозит реакцию кислоты с магнием. По данным УФНИИ, увеличение давления снижает скорость реакции в следующих пределах:  Р, МПа  , %0,5 20 1,5 38 1,5 53 Чтобы избежать во время термохимической обработки возникновения высоких давлений в затрубном пространстве, влияющих на скорость реакции, следует открыть затрубное пространство и исключить предварительную подкачку нефти. Количество продавочной нефти берется в объем 0,05м промывочных труб плюс объем забоя скважины (считая по диаметру 0,25м долота) в пределах обрабатываемого интервала (6м) (мощность пласта - h):  (77)Количество концентрированной товарной соляной кислоты, содержащей 27,5% НС1, необходимой для приготовления 4м3 15% -ного и ___ м3 12%-ной кислоты, найдем из соотношения:  (78)где W - количество солянокислотного раствора, м3; а - переводной коэффициент Таблица 14.
Для 15%-го раствора находим путем интерполяции, а = 1,943; а для 12%-го - а -2,463. Так как товарная соляная кислота обычно содержит окислы железа (Ре2Оз), то для предупреждения выпадения солей железа при нейтрализации соляной кислоты в породе необходимом добавить к солянокислотному раствору техническую уксусную кислоту в количестве:  (79)Здесь в - добавка уксусной кислоты в % к объему раствора, в=(f-содержание в солянокислотном раствореFeO3, %); W1 иW2- объемы 15 и 12%-ного солянокислотного раствора; С - концентрация товарной уксусной кислоты (обычно 80%). Принимая f=0,2%, находимв=0,2+0,8=1% в качестве интенсификатора, понижающего поверхностное натяжение отреагировавшего солянокислотного раствора и способствующего лучшему удалению его из призабойной зоны, принимаем 1%-ный препарат ДС, который активно понижает скорость реакции соляной кислоты с породой. При плотности товарной соляной кислоты 1,139 т/м3 масса ее составит 3,04∙1,139 =3,46 т. Для термохимической обработки в качестве ингибитора необходимо применять И-1-А с добавкой - 0,05% уротропина при обязательном исключении из смеси серной кислоты во избежание образования осадка гипса. Для определенного эффекта, ожидаемого от термокислотной обработки скважины, найдем дополнительное количество нефти, которое будет получено за время работы скважины с повышенным дебитом, на 1 т затраченной концентрированной HCl. Для этого задаемся продолжительностью эффекта в 4 месяца (120дней), в течение которых начальный дебит скважины после отработки QH снижается до текущего дебитаQm равномерным понижением. Количество нефти, полученной за4 месяца после отработки, составит:  (80)добыча за это же время без обработки составит: Q'об=Qтек ∙продолжительность эффекта = Qmeк∙120 Общий прирост добычи нефти получен в результате обработки составит: (Qоб-Qтек), т Средний прирост добычи нефти от обработки на 1 т израсходованной концентрированной соляной кислоты равен (Qоб- Q'об)/3,46, т Задание 2 Рассчитать основные технологические показатели ГРП для скважин, геолого- эксплуатационные данные по которым приведены в таблице 15. Таблица 15. Исходные данные к задаче
Необходимо определить следующие показатели: давление разрыва; допустимое давление на устье скважины (при проведении процесса без пакера); объем жидкости разрыва; количество песка, концентрация песка в жидкости-песконосителе; объем жидкости-песконосителя; объем продавочной жидкости; общую продолжительность процесса ГРП; тип и число необходимых насосных агрегатов. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||