Задачи и методические указания к их решению (1). Методические указания к выбору диаметра колонны насоснокомпрессорных труб при эксплуатации скважины сшну
 Скачать 353 Kb.
|
|
1 Обоснуйте выбор диаметра колонны насосно-компрессорных труб при эксплуатации скважин СШНУ для всех типоразмеров вставных и невставных насосов. Методические указания к выбору диаметра колонны насосно-компрессорных труб при эксплуатации скважины СШНУ Диаметр колонны НКТ выбирают в зависимости от типа и условного размера СШН (таблица 1), исходя из условия минимизации гидравлических потерь максимально возможной подачи для трубного насоса, и возможности прохождения внутри колонны для насосов типа НСВ. Таблица 1 - Размеры НКТ в соответствии с типоразмерами скважинных насосов
При откачке высоковязкой жидкости для снижения гидродинамического трения штанг целесообразно выбирать НКТ с условным диаметром на 1-2 размера большим, чем рекомендовано в таблице 1. Однако необходимость в единообразной технике для спуско-подъемных операций на всех скважинах привело к применению на всех скважинах колонну из труб условным диаметром 73 мм. При этом так же учитывают возможность отложения парафина внутри колонны. Выбор диаметра колонны насосно-компрессорных труб при эксплуатации скважины ЭЦН установками осуществляют по такому же принципу. 2 Рассчитать и выбрать группу прочности насосно-компрессорных труб с условным диаметром 73мм при ГРП для условий: давление на устье скважин Ру=100МПа; глубина залегания продуктивного пласта 2100 м; плотность жидкости гидроразрыва 1200кг/м3. Методические указания к выбору группы прочности насосно-компрессорных труб при ГРП При ГРП наибольшее напряжение возникает от внутреннего давления и рассчитывается по формуле  где р – давление внутри колонны труб в самой ее нижней части; Dc – средний диаметр труб в расчетной области; s – толщина стенки трубы в расчетной области; k = 0,875 – учитывает разностенность сечения трубы. Расчетная величина напряжения должна иметь значение не менее предела текучести материала трубы с учетом запаса прочности n=1,32, т.е.  или  .По величине  подбираем группу прочности трубы, которая имеет величину не менее  .3 Рассчитать глубину спуска в скважину одноразмерной колонны насосно-компрессорных труб 73 мм группы прочности Д. 4 Рассчитать нагрузку Q на пакер поворотной установки для создания уплотнения межтрубного пространства при закачке воды в пласт. Исходные данные: устьевое трубное давление 10 МПа, глубина посадки пакера 1750 м, диаметр обсадной колонны 146 мм, а одноазмерной колонны труб 73 мм. Данные о пакере брать с «Инструкции применения пакера ПВМ-146 = 50». 5 Рассчитать нагрузку Q1 на пакер, обеспечивающую устойчивость установки пакера на стенку скважины для условий 4 задачи. 6 Подобрать гидравлический якорь для компенсации разности нагрузок Q1 и Q. 7 Рассчитать высоту подъема колонны насосно-компрессорных труб на устье скважины для создания необходимой нагрузки для уплотнения пакера. Методические указания к расчету нагрузки на пакер механический поворотной установки (К задачам 3 - 7) 1 Расчет пакера на уплотнение Механические пакеры уплотняют межтрубное пространство упругими элементами посредством передачи нагрузки на них от нижней сжатой части колонны насосно-компрессорных труб (НКТ). Задача заключается в определении этой нагрузки и длины сжатой части колонны при известных исходных данных. К главным параметрам относятся внутренний диаметр обсадной колонны, в которую спускают пакер, перепад давления, воспринимаемый им.
При расчете пакера определяют необходимое для герметизации контактное давление, осевую силу, обеспечивающую это давление. Контактное давление между обсадной колонной и уплотняющими элементами  , обеспечивающее герметичность уплотнения, рассчитывается по формуле   (3.1)где  ,  –– контактные давления за счет предварительного сжатия уплотнения и действия перепада давления соответственно.Для определения контактного давления  и наименьшей величины осевой силы  , обеспечивающей герметичное разобщение ствола скважины, используют следующие уравнения, вытекающие из (3.1): ; (3.2)Откуда, подставив µр=0,475 и  , получим , (3.3)где F - площадь поперечного (диаметрального) сечения уплотнительного элемента в деформированном состоянии; G = 5,1 - 1,0 МПа - модуль сдвига резины; Dп и Dс - наружный диаметр резины до деформации и после нее (зазор на диаметр должен составлять 15-20 мм); dш - внутренний диаметр резиновой втулки; ∆p - перепад давления у пакера. Коэффициент Пуассона для резины, применяемой в пакерах,  Длина сжатой части колонны . (3.4)Расчетная величина  должна быть в пределах 100…150 м.2 Расчет пакера на устойчивость установки пакера на стенку скважины Нагрузка, обеспечивающая деформацию и уплотнение пакера, одновременно должна предотвращать срыв пакера от перепада давления жидкости. Проверка этого условия является целью следующей задачи (рисунок 2).
Условие пакеровки в соответствии с рисунком 2 запишется  (3.4)Отсюда  , (3.5)где  - нагрузка от сжатой части колонны НКТ длиной l1;  - внутренний диаметр обсадной колоны;  - внутренний диаметр подъемной колонны;  - перепад давления жидкости на пакер, равный давлению жидкости на устье скважины ;  =1,1 - коэффициент устойчивости пакеровки;  =21,6о - угол конусности конуса пакера;  =6о - угол трения;  =0,82 - коэффициент сцепления шлипсов с обсадной колонной.
Длина сжатой части колонны определяется по формуле  . (3.6)Расчетная по формуле (3.5) величина  сопоставляется с величиной , рассчитанной по формуле (3.3). Если > , то их разница компенсируется установкой гидравлического якоря. Тогда задача переходит в область проектирования гидравлического якоря. Это значит - нужно рассчитать необходимого количества плашек якоря учетом их размеров и давления жидкости.3 Подбор гидравлического якоря для компенсации разности нагрузок Q1 и Q Q1 = 137486 Н; Q = 47382,6 Н. ΔQ=Q1-Q=137486-47382,6=90103,4 Н При этом надо учитывать все 1 Сила сцепления плашек гидравлического якоря с обсадной колонной  , (3.7)где  - площадь контакта одной плашки с обсадной колонной;  =12 – количество плашек в одном гидравлическом якоре;  =0,82 – коэффициент сцепления плашки с обсадной колонной.2 Сила сцепления шлипсов захватного устройства пакера с обсадной колонной  , (3.7)где n = 4; остальные обозначения – прежние. 3 Сила трения резиновых уплотнительных элементов с обсадной колонной  , (3.7)где  - площадь контакта основного уплотнительного элемента диаметром  и высотой  - высота уплотнительного элемента в сжатом состоянии; - количество основных уплотнительных элементов;  - коэффициент трения резины с обсадной колонной.Проверка условия устойчивости пакера  (3.8)Исходные данные для расчета пакера и результаты расчета заносятся в таблицу 2. 4 Расчет высоты подъема колонны насосно-компрессорных труб для создания необходимой нагрузки Обеспечение пакера нагрузкой  достигается поднятием и посадкой колонны НКТ на стенку скважины, величина которой на устье  определяется величиной (рисунок 4) (3.6)где  - плотность материала НКТ, кг/м3;  м/с2 - ускорение свободного падения; - общая длина колонны, м;  - модуль упругости стали, Н/м2;  - масса одного метра колонны, кг/м.
Таблица 2 – Пример расчета пакера и гидравлического якоря
Вывод: Условие устойчивости пакера выполнено. |
- коэффициент сцепления шлипсов с обсадной колонной
–нагрузка, необходимая для предупреждения смещения пакера, Н
- длина сжатой части колонны при действии нагрузки 
- разность нагрузок для компенсации якорем
- высота подъема колонны труб для получения нагрузки 
- Сила сцепления плашек гидравлического якоря с обсадной колонной
- Сила сцепления шлипсов пакера с обсадной колонной
- Сила трения уплотнительных элементов с обсадной колонной