ОТЧЕТ О ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЕ по дисциплине «Эксплуатация нефтяных и газовых скважин». Отчет о практической работе по дисциплине Эксплуатация нефтяных и газовых скважин

• Название: Отчет о практической работе по дисциплине Эксплуатация нефтяных и газовых скважин
• Анкор: ОТЧЕТ О ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЕ по дисциплине «Эксплуатация нефтяных и газовых скважин
• Дата: 23.06.2022
• Размер: 236.43 Kb.
• Имя файла: Otchyot_Nizaev_ZNB17-04B.docx
• Тип: Отчет; #612669
• страница: 2 из 4

2 Расчет оборудования при фонтанной эксплуатации скважин

2.1 Расчета глубины спуска НКТ при фонтанной эксплуатации скважин

Исходя из условий прочности НКТ на разрыв в опасном сечении, на страгивающие нагрузки в резьбовом соединении и на внутреннее давление, определить глубину спуска ступеней колонны гладких насосно-компрессорных труб с треугольной резьбой из стали групп прочности «Д», «К» общей длиной 2700 м для фонтанирующей скважины глубиной 2800 м, имеющей обсадную колонну диаметром 127 х 10,4 мм. При расчете пренебрегаем потерей веса колонны труб в жидкости, так как уровень жидкости в межтрубном пространстве во время работы может быть оттеснен до башмака колонны труб.
Решение:
Принимаю за 1-ю секцию гладкие НКТ 73 * 7 из стали групп прочности «Д» (σ_т = 380 МПа).

Страгивающую нагрузку определим по формуле (2.1). Недостающие данные возьму из таблицы 2.1.1.
Таблица 2.1.1 - Трубы гладкие с треугольной резьбой

Условный диаметр трубы	Наружный диаметр D, мм	Толщина стенки δ, мм	Наружный диаметр муфты Dм, мм	Масса 1 п.м, кг	Высота резьбы, h, мм	Длина резьбы до основной плоскости L, мм
33	33,4	3,5	42,2	2,65	1,412	16,3
42	42,2	3,5	52,2	3,37	»	19,3
48	48,3	4,0	55,9	4,46	»	22,3
60	60,3	5,0	73,0	6,96	»	29,3
73	73,0	5,5; 7,0	88,9	9,5; 11,7	»	40,3
89	88,0	6,5	108,0	13,65	»	47,3
102	101,6	6,5	120,6	15,76	1,81	49,3
114	114,3	7,0	132,1	19,1	»	52,3

Найдем:





L=40,3 мм

(2.1.1)

Предельную нагрузку определю по формуле (2.2):
(2.1.2)

Выбрав страгивающую нагрузку за расчетную как наименьшую, определяю допустимую глубину спуска секции НКТ по формуле (2.3):
(2.1.3)

Поскольку 2030 м <2700 м, для верхней секции берем больший размер:
НКТ 89 * 6,5 мм; q = 13,65 кг/м; L = 47,3; h₁ = 1,41 мм.


L=47,3 мм


Предельная нагрузка

так как и в этом случае Р_пр2 > Р_стр2, за расчетную нагрузку принимаем Р_стр.
Длина 2-й секции:

Таким образом, суммарная длина колонны составит 2513 + 260 = 2773 м >2700 м.

Минимальный зазор с обсадной колонной составит:


Допустимое внутреннее давление для нижней трубы НКТ 73 * 7 мм рассчитаю по формуле (2.4):
(2.1.4)

Определяю фактическое внутреннее давление трубы, по формуле (2.5) при плотности добываемой жидкости ρ_ж = 850 кг/м³; Р_буф = 0,5 МПа:
(2.1.5)

Следовательно, выбранная мною ступенчатая колонна НКТ проходит как по условию прочности, так и по внутреннему давлению для заданных условий скважины.

2.2 Расчет глубины спуска ступенчатой НКТ при фонтанной эксплуатации скважин

Определить глубину спуска ступенчатой колонны типа НКБ с трапецеидальной резьбой из стали групп прочности «Д» для фонтанирующей скважины глубиной 5300 м, имеющей эксплуатационную колонну диаметром 146,1 * 10,7 мм. При расчете пренебрегаем потерей веса колонны труб в жидкости, так как уровень жидкости в межтрубном пространстве во время работы может быть оттеснен до башмака колонны труб.
Таблица 2.2.1 - Трубы НКБ с трапецеидальной резьбой

Условный диаметр трубы	Наружный диаметр D, мм	Толщина стенки δ, мм	Наружный диаметр муфты Dм, мм	Масса 1 п.м, кг	Высота резьбы, h, мм	Длина резьбы до основной плоскости L, мм	Внутренний диаметр резьбы в основной плоскости dвн, мм
60	60,3	5,0	71,0	7,02	1,20	44	62,267
73	73,0	5,5 7,0	84 86	9,5 11,72	»	49	75,267
89	88,9	6,5 8,0	102 104	13,6 16,46	»	49	91,267
102	101,6	6,5	116	15,7	>	49	104,267
114	114,3	7,0	130	19,1	1,20	49	117,267

Решение:
Предположим, что из условия пропускной способности нижняя секция определена как НКБ 73 * 5,5 мм. Принимаем группу прочности «Д» (σ_т = 380 МПа) для нижней секции. Определим страгивающую нагрузку по формуле (2.1.1). Внутренний диаметр d = D - 2·δ = 73 - 2·5,5 = 62 мм.
Толщина стенки под резьбой ниппеля:





Угол α для трапецеидальной резьбы (ГОСТ 633-80)

Угол трения φ  3°, так как при больших значениях φ сtg (α + φ) будет отрицательный и страгивающая нагрузка будет неоправданно возрастать. Следовательно, ctg (α + φ) = 0 и формула (2.1.1) преобразуется для трапецеидальной резьбы:
(2.1.1’)

Предельная нагрузка по основному телу трубы по формуле (2.1.2)

Следовательно, за расчетную нагрузку следует принимать предельную как наименьшую. Длина 1-й секции:

Для второй секции используем НКБ 89* 6,5 мм; гр. прочности «Д»; q = 13,6 кг/м.

Определим Рстр по формуле (2.1.1). Находим внутренний диаметр:
d = 89 - 2·6,5 = 76 мм.
Толщина стенки под резьбой ниппеля:
;
;
.
Предельная нагрузка по основному телу трубы по формуле (2.1.2):


Следовательно, и для этих труб расчетной будет предельная нагрузка.
Длина 2-й секции:

Таким образом, суммарная длина колонны составят

Минимальный зазор с обсадной колонной составит

Допустимое внутреннее давление для нижней трубы НКБ 73 х 5,5 мм (формула 2.1.4)

Определяем фактическое внутреннее давление трубы по формуле (2.1.5) при плотности добываемой жидкости ρ_ж = 890 кг/м³, Р_буф= 0;

Р_ф < Р_вн, следовательно, выбранная нами ступенчатая колонна проходит как по условию прочности, так и по внутреннему давлению для заданных условий скважины.

2.3 Расчет глубины спуска остеклованных НКТ при фонтанной эксплуатации скважин

Рассчитать максимальную глубину спуска гладких остеклованных НКТ 63*5 мм «Д» при фонтанно-компрессорной эксплуатации скважин, если предел прочности стекла составляет 60 МПа.
Решение:
Допустимую нагрузку на остеклованные трубы определим по формуле (2.3.1), полагая, что по технологии изготовления средняя толщина слоя стекла составляет 1 мм. Тогда
(2.3.1)
где Р - допустимая нагрузка на трубы, определенная по условию сохранения прочности стекла;

- предел прочности стекла;

n - запас прочности (n = 1,3-1,5);

F_ст - площадь поперечного сечения слоя стекла;

F_тр - площадь поперечного сечения трубы;

Е_ст, Е_тр - модули упругости стекла и труб соответственно.
Полагая, что по технологии изготовления средняя толщина слоя стекла составляет 1 мм.
тогда


Допустимая нагрузка

Допустимая глубина спуска без учета облегчения в жидкости при n = 1 составит:

Для сравнения страгивающая нагрузка для НКТ 60,3 * 5 «Д» составит по формуле (2.1.1):

где





L=29,3 мм
Допустимая глубина спуска по страгивающей нагрузке:

Таким образом, покрытие из стекла уменьшает допустимую глубину спуска НКТ 60 мм на 379 м или приблизительно на 17%.

2.4 Расчет диаметра штуцера для фонтанирующей скважины

Диаметр отверстия устьевого штуцера для фонтанных скважин с большим газовым фактором, определяется по эмпирической формуле Г. Н. Газиева:
(2.4.1)
где φ - опытный коэффициент, зависящий от величины газового фактора (принимается φ = 1,0 - 1,2);

Q_г - дебит газа, м³/сут;

ρ_г - плотность газа, кг/м³;

Р_у - давление на устье скважины перед штуцером, кгс/см² (МПа);

Р_ш - давление за штуцером, кгс/см² (МПа).
Диаметр штуцера можно определить по формуле расхода жидкости через насадку, если газовый фактор невелик или отсутствует:

откуда
(2.4.2)
где Q - расход жидкости, м³/с;

μ = 0,7 - 0,9 - коэффициент расхода, зависящий от плотности жидкости;

f - площадь насадки, м²;

g - ускорение свободного падения;

Н - напор, м вод. ст.
Расчет диаметра штуцера для фонтанирующей скважины:
Определить диаметр штуцера для фонтанирующей скважины с газовым фактором 59 м³/т и дебитом 78 т/сут, если ρ_г = 0,96 кг/м³, давление на устье 17,4 МПа, а давление в выкидной линии должно быть 1,55 МПа.
Решение:
Определю расход газа Q_г = 59*78 = 4602 м³/сут. По формуле (2.4.1) найдем d:

2.5 Расчет минимального забойного давления фонтанирования

Определить минимальное забойное давление фонтанирования для следующих условий: глубина скважины 1683 м; внутренний диаметр НКТ 50,3 мм; противодавление на устье 1,5 МПа; давление насыщения 8 МПа; газовый фактор 50 м³/т; плотность пластовой нефти ρ_н.пл = 815,08 кг/м³; плотность дегазированной нефти ρ_нд = 880 кг/м³; обводненность продукции n_в = 35%; плотность пластовой воды ρ_в = 1170 кг/м³; азот в попутном газе отсутствует.
Примечание. При решении задачи использовать условие фонтанирования (4).
(2.5.1)

где Г - газовый фактор, м³/т;

ρ_нд - плотность дегазированной нефти, кг/м³;

P_нас - давление насыщения, МПа.
2. Трудно ожидать, что минимальное забойное давление для заданных условий будет меньше давления насыщения, поэтому при расчетах используем неравенство (4). Определим эффективный газовый фактор:

3. Длина газожидкостиого подъемника определяется выражением (5). Оценим среднюю плотность нефти по соотношению (2.5.2)
(2.5.2)

4. Далее рассчитаю среднюю плотность жидкости на длине газожидкостного подъемника, используя массовую обводненность продукции по формуле (2.5.3):
(2.5.3)

5. Определяю вспомогательную величину h, входящую в (2.5.4):
(2.5.4)

где



6. По формуле (2.5.4) нахожу максимальную длину газожидкостного подъемника

7. Далее рассчитаем плотность жидкости по формуле (2.5.5):
(2.5.5)

8. Минимальное забойной давление фонтанирования найдем по (2.5.6):
(2.5.6)

В данных условиях скважины, оборудованные НКТ с внутренним диаметром 50,3 мм и обводненные на 35%, прекратят фонтанирование при снижении забойного давления до 16 Мпа и менее.