Определение внутреннего диаметра колонны нкт

Определим внутренний диаметр колонны НКТ D из условия выноса с забоя на поверхность твердых частиц заданного размера d и и плотности ρч.


Силу сопротивления среды (в Н) при падении в ней твердой частицы определим по закону Ньютона


Определение внутреннего диаметра колонны нкт,                                          (16.3)


где ξ - безразмерный коэффициент сопротивления среды, ξ = ξ(Rе); Rе - критерий Рейнольдса; F - площадь поперечного сечения частицы (полагая частицу сферической, имеем F = πd2/4, где d - диаметр частицы); ρг - плотность газа, кг/м3; v - скорость движения осаждающейся частицы, м/с.


Вес твердой частицы в газовой среде (в Н) выразится так:


Определение внутреннего диаметра колонны нкт,


В случае, если сила сопротивления среды R равна весу частицы в газовой среде G, получим


Определение внутреннего диаметра колонны нкт,                                          (16.4)


При малых Rе (Rе < 500) коэффициент сопротивления среды можно выразить из закона Стокса:


Определение внутреннего диаметра колонны нкт


где μ - коэффициент динамической вязкости газа, Па-с. Подставив это выражение для ξ в (16.4), получим (в м/с)


Определение внутреннего диаметра колонны нкт,                                          (16.5)


В случае, если Rе > 500, ξ не зависит от Rе; ξ = 0,44. Подставив это значение ξ в (16.4), получим


Определение внутреннего диаметра колонны нкт,                                          (16.6)


Полагая что ρч > ρг (например, ρч = 2500 кг/м3; ρг = 50 кг/м3), с учетом


Определение внутреннего диаметра колонны нкт,    


формулу для определения v0 можно записать в следующем виде:


Определение внутреннего диаметра колонны нкт,                                          (16.7)


Из формулы (16.7) следует, что v0 = v0
(d, ρч, Z, Т, P). Диаметр колонны НКТ определяется в следующем порядке. Из уравнения притока газа к скважине


Определение внутреннего диаметра колонны нкт,                                          (16.8)


определим Pз соответствующее принятому значению Q, далее найдем t3 по формуле t3
= tн - ε·(Pк - Р3) и Z3, затем по формуле (16.7) можем определить vо для заданного диаметра частицы d и далее - необходимый диаметр колонны НКТ D, принимая некоторый резерв скорости для надежности выноса частицы (vор
= 1.2 vо)


Определение внутреннего диаметра колонны нкт,                                          (16.9)


Обычно ρч = 2500 кг/м3, d = 0,1 мм, vо
= 1 - 3 м/с.


При заданных диаметрах колонны НКТ D и выносимых частиц породы d изменение во времени дебита скважины Q для выноса твердых частиц с забоя скважины определяется методом итераций (последовательных приближений).


Вынос капель жидкости с забоя скважины на поверхность характеризуется тем, что размер и форма капли изменяются при изменении температуры и давления. Повышение давления в области проявления прямых процессов конденсации и испарения приводит к увеличению (сохранению) размера капли, увеличение температуры - к уменьшению размера капли в результате испарения жидкости с ее поверхности.


Сохранению размера капли способствует поверхностное натяжение σ, уменьшению размера, дроблению капли - скоростной напор. Установлено, что при данной скорости газового потока существует критический, максимальный диаметр капли, зависящий от безразмерного числа Вебера. Экспериментально определено, что максимальный диаметр жидкой частицы сохраняется до Wе = 30:


Определение внутреннего диаметра колонны нкт,                                     (16.10)


Используя результаты опытов Хинза, Тернер с соавторами получил выражение скорости, необходимой для выноса частицы жидкости движущимся потоком газа без ее дробления:


Определение внутреннего диаметра колонны нкт,                                          (16.11)


Предположим, что σ и γг мало влияют на vо. Учитывая (16.11), запишем формулу Тернера


Определение внутреннего диаметра колонны нкт,                             (16.12)


 


где v0 - в м/с,  Р3 - забойное давление, 0,1 МПа.


Промысловые экспериментальные исследования показали, что коэффициент в формуле (16.12) следует увеличить примерно в 2 раза. С учетом этого расчетная формула имеет вид


Определение внутреннего диаметра колонны нкт,                             (16.13)


Определим дебит газа, при котором капли жидкости критического диаметра будут выноситься с забоя скважины:


Определение внутреннего диаметра колонны нкт,                                        (16.14)


Подставив это выражение в уравнение притока газа к скважине (16.8), с учетом зависимости Z = Z (P3, Т3) методом последовательных приближений определим P3 для заданного диаметра колонны НКТ и затем v0min
и Qmin.


Температуру, давление, скорость потока и фазовое состояние газожидкостного потока в скважине можно измерить прибором ТДСП-12, разработанным в УкрНИИГазе.


Во время разработки месторождения при уменьшении пластового давления диаметр колонны фонтанных труб увеличивается, колонны малого диаметра извлекаются из скважины и заменяются колоннами большего диаметра. В завершающий период разработки при отсутствии поступления воды и твердых взвесей в скважину возможна эксплуатация скважин по металлической обсадной колонне.

ищи здесь, есть все, ну или почти все