Повышение нефтеотдачи пластов сочетанием тепловых и химических методов. Отчет по выполненным задачам по дисциплине Обеспечение и контроль технологии добычи нефти, газа и газового конденсата

• Название: Отчет по выполненным задачам по дисциплине Обеспечение и контроль технологии добычи нефти, газа и газового конденсата
• Анкор: Повышение нефтеотдачи пластов сочетанием тепловых и химических методов
• Дата: 21.01.2022
• Размер: 1.16 Mb.
• Имя файла: Lyubushkin_zadachi.docx
• Тип: Отчет; #338176
• страница: 7 из 11

4 Расчет образования кристаллогидратов и условия предотвращения образования гидратных пробок

Задача 4.1

Определить возможность образования кристаллогидратов в скважине, если давление на устье скважины ρ_o = 12 МПа, температура t_y = 28,5 °C, а относительная плотность газа при этом давлении ρ_o = 0,65.

Решение.

Для ρ_o=0,65 определяем В = 15,07 и В₁ = 47,60. рассчитываем по формуле (56) равновесную температуру

t_p =18,47 (1+lg12) – 15,07 = 23,33 ⁰С.

Вычисляем равновесную температуру по (57):

t_p = -58,5 (1+12) + 47,60 = -74,03⁰C.

Сравниваем температуру на устье t_y = 28,5 ⁰C c рассчитанной по (56) t_p = 23,33 ⁰C, устанавливаем, что образование кристаллогидратов в скважине невозможно, так как ty > t_p .

Задача 4.2

Рассчитать суточную потребность диэтиленгликоля, вводимого в газопроводе с целью предотвращения образования гидратных пробок, для следующих условий: суточное количество транспортируемого газа V_r = 980 тыс.м³/сут. Начальное давление в газопроводе p_н = 7 МПа, начальная температура t _н = 66 ⁰ С. конечное давление p_k = 1,2 МПа, конечная температура t_k = 16 ⁰C. Относительная плотность газа p_r = 0,82. массовое содержание свежего диэтеленгликоля принять равным С₁ = 79 %.



Рис.1- Влагосодержание природных газов в зависимости от давления и температуры.



Рис.2- Кривые равновесных условий гидратообразования в зависимости от относительной плотности газа.

Решение

По рис.1 определяем начальное и конечное влагосодержание: при t_н = 66 ⁰С и р_н = 7 МПа W₁= 3,1 кг/1000 м³; при t_k = 16 ⁰ C и p_k = 1,2 МПа W₂ = 1,2 кг/1000 м³.

По рис.2 для p_н = 7 МПа и p_г = 0,82 определяем t_r = 19 ⁰ С.

По формуле (59) ∆t = 19 – 16 = 3 ⁰С.

По рис.3 при ∆t = 3⁰ С определяем массовое содержание отработанного диэтеленгликоля С₂ = 13%.



Рис.3 - Зависимости снижения температуры образования гидратов от массового содержания различных химических агентов: 1-СаСI₂; 2-СН₃ОН, 3-триэтиленгликоль; 4-диэтиленгликоль; 5- этиленгликоль.

Рассчитываем по формуле (58) удельный расход диэтиленгликоля:



Суточный расход диэтиленгликоля q_сут= 0,374 ^. 980 = 366,52 кг/сут.

5 Расчет очистки фонтанных труб от парафина с помощью автоматического (летающего) скребка

Задача 5

Определить вес летающего скребка, удельное давление, создаваемое на скребок фонтанной струей, скорости падения, подъема и число циклов работы скребка в сутки.

Исходные данные: дебит скважины Q = 75 т/сут; газовый фактор G₀ = 220 м³/т, относительный удельный вес нефти = 0,77; глубина скважины Н = 1280 м; диаметр подъемных труб d = 76 мм; давление на буфере Р_буф = 43,4 ат; парафин начинает отлагаться в трубах выше 400 м от устья, а потому нижний амортизатор установлен на глубине L = 460 м; давление на глубине 460 м (по замеру глубинным манометром) Р = 100 ат; относительный удельный вес смеси нефти и газа у устья скважины = 0,42, а на глубине 460 м = 0,61; объем скребка W = 350 см³; площадь поперечного сечения скребка при открытых клапанах (падение вниз) f₂ = 10,8 см²; площадь поперечного сечения «просветов» при закрытых клапанах (ход вверх) f₁ = 1,9 см² коэффициент расхода = 0,86.

Для обеспечения работы автоматического скребка требуется соблюдение следующих условий:

1. 
   скребок должен иметь достаточный вес для преодоления сил, сопротивляющихся его падению; проходное сечение при открытых клапанах должно быть возможно большим;
   
2. 
   скребок должен иметь наименьший вес для облегчения возможности подъема его фонтанной струей (особенно в нижнем положении);
   
3. 
   проходное сечение при закрытых клапанах должно быть минимальное.
   

Таким образом, работу летающего скребка ограничивают условия падения и подъема его в колонне фонтанных труб.

Для свободного падения летающий скребок должен преодолеть сопротивление жидкости на устье скважины, которое может быть определено по формуле

, (61)

где С = 2 = 1,72 - коэффициент сопротивления; F = 45,34 см² – площадь поперечного сечения 76-мм подъемных труб; g = 981 см/сек² – ускорение силы тяжести; - скорость движения газо-нефтяной смеси относительно скребка при его падении в см/сек.

Для определения этой скорости найдем объемный расход газо-нефтяной смеси при буферном давлении. Количество газа, добываемого вместе с нефтью:

(62)

Средний объемный коэффициент растворения газа в нефти:

(63)

Количество растворенного газа, добываемого вместе с нефтью:

(64)

Количество свободного газа, поступающего с нефтью, в атмосферных условиях:

Qсв = Qг – Qр = 16500 – 3208,5 = 13291,5 м3/сут

(65)

Объем свободного газа при буферном давлении:

(66)

Объемный расход газо-нефтяной смеси при буферном давлении:

(67)

или



Скорость движения у буфера газо-нефтяной смеси относительно скребка при его падении

(68)

Сопротивление жидкости падению скребка на устье скважины:



Приведем аналогичные расчеты для глубины 460 м, на которой установлен нижний амортизатор. Количество растворенного газа



Количество свободного газа в атмосферных условиях

Q_св = 16500 – 7392,9 = 9107,1 м³/сут.

Объем свободного газа при давлении p = 100 ат.



Объемный расход смеси

или 2181,37 см3/сут

(69)

Скорость движения газо-нефтяной смеси у нижнего амортизатора относительно скребка

(70)

Сопротивление жидкости падению скребка у нижнего амортизатора:



Для свободного падения летающего скребка вес его должен быть больше, чем сопротивление жидкости. В данном случае вес скребка должен быть более 600 Г.

Приведенные выше расчеты не учитывают дополнительного сопротивления, создаваемого парафином на стенках труб. Поэтому вес летающего скребка должен быть намного выше найденной расчетной величины для скребка при падении. Вес летающих скребков обычно колеблется в пределах 2,5 - 3,5 кг.

Приведем аналогичные расчеты для подъема скребка.

Скорость движения относительно скребка газо-нефтяной смеси на устье скважины через «просвет» площадью f₁ = 1,9 см³ при закрытых клапанах:



Давление, оказываемое жидкостью на скребок при его подъеме на устье скважины,


или 112,5 кГ.

Скорость движения относительно скребка газо-нефтяной смеси у нижнего амортизатора



Давление, создаваемое жидкостью на скребок при его подъеме у нижнего амортизатора,

или 61,2 кГ

Таким образом, жидкость создает на скребок при его подъеме максимальное удельное давление (на устье скважины)



Кроме того, при подъеме скребка для срезания отложившегося на стенках труб парафина по исследованиям А. А. Болтышева требуется дополнительное удельное давление около 5,22 кГ/см².

Общее удельное давление, создаваемое жидкостью на скребок, будет около 7 кГ/см² и оно должно быть меньше буферного давления.

В данном случае это условие соблюдается (7кГ/см² < р_буф = 43,4 кГ/см²).

Число циклов автоматического скребка за сутки



где - время, затрачиваемое на полный цикл работы скребка, в сек

, где и – время падения и подъема скребка); и – средние скорости падения и подъема скребка в м/сек.

Средняя скорость движения падающего скребка относительно колонны подъемных труб

(73)

где - средний объемный расход газо-нефтяной смеси; = 45,34 см² – площадь поперечного сечения подъемных труб; - средняя скорость движения скребка относительно фонтанной струи, которая определяется из формулы сопротивления жидкости падению скребка:

(74)

В этой формуле

где Р-вес летающего скребка (принимаем Р=2500Г); - потери в весе падающего скребка; -средний относительный удельный вес газо-нефтянной смеси;



Средняя скорость падения скребка



Знак минус определяет направление движения падающего скребка, которое обратно направлению движения фонтанной струи.

(75)

где -расход смеси, проходящей через скребок, который может быть определен по формуле

(76)

В этой формуле -перепад давления в метрах столба жидкости, который определяется величиной удельного давления на фонтанную струю, создаваемого весом скребка; =0,17кГ/см²=1,7 м ст. жидк , или 170 м ст. жидк.:



Следовательно,



Продолжительность одного цикла


Число циклов работы скребка в сутки