Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Выберите тип работыЧасть дипломаДипломная работаКурсовая работаКонтрольная работаРешение задачРефератНаучно - исследовательская работаОтчет по практикеОтветы на билетыТест/экзамен onlineМонографияЭссеДокладКомпьютерный набор текстаКомпьютерный чертежРецензияПереводРепетиторБизнес-планКонспектыПроверка качестваЭкзамен на сайтеАспирантский рефератМагистерская работаНаучная статьяНаучный трудТехническая редакция текстаЧертеж от рукиДиаграммы, таблицыПрезентация к защитеТезисный планРечь к дипломуДоработка заказа клиентаОтзыв на дипломПубликация статьи в ВАКПубликация статьи в ScopusДипломная работа MBAПовышение оригинальностиКопирайтингДругое

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

Сущность системы межскважинной перекачки заключается в поддержании пластового давления в продуктивных пластах путем закачки высокоминерализованных подземных вод из добывающих (водозаборных) скважин в нагнетательные скважины.

Закачка воды в системе МСП-ППД используется в основном по следующим схемам:

- из водозаборной скважины в одну или несколько нагнетательных скважин, находящихся в непосредственной близости от водозаборной скважины и имеющих небольшие отличия по приемистости («прямая закачка»);

- из водозаборной скважины в одну или несколько нагнетательных скважин, с подпором индивидуальным насосом на приемной линии «критической» нагнетательной скважины, удаленной от водозаборной скважины или имеющей низкую приемистость;

- из нескольких водозаборных скважин, находящихся в непосредственной близости друг от друга, в нагнетательные скважины с небольшими отличиями по приемистости.

Выбор скважин для системы МСП-ППД осуществляется геолого-технологической службой ЦППД на основании данных геолого-промысловых исследований. В качестве водозаборной скважины («донор») выбирается скважина с хорошими эксплуатационными свойствами, эксплуатирующая водоносный горизонт. Нагнетательные (принимающие) скважины выбираются с учетом потребности системы ППД и геологических особенностей. По экономическим соображениям, выбор нагнетательных скважин желательно производить в непосредственной близости от водозаборной скважины.

Геологические службы ЦДНГ и ЦППД организовывать исследования выбранных скважин (водозаборной и нагнетательных) для определения общих исходных данных (параметров) по системе МСП-ППД:

- пластовое давление пласта «донора» в водозаборной скважине, Р_Д (Па);

- коэффициент продуктивности водозаборной скважины, К_ПРОД (м³/сут∙Па);

- плотность воды, ρ (кг/м³);

- геодезическая отметка кровли пласта «донора», L_Д (м);

- дебит водозаборной скважины, Q (м³/с);

- коэффициент приемистости каждой i-й нагнетательной скважины, K_i (м³/с∙Па) в системе МСП-ППД;

- пластовое давление в зоне i-й нагнетательной скважины, P_i (Па);

- геодезическая отметка (отметка кровли пласта) каждой i-й нагнетательной скважины, L_i (м).

Кроме организации исследований скважин в системе МСП-ППД геологическая служба ЦДНГ и ЦППД:

- определяет необходимый объем закачки (плановая закачка) по данной группе нагнетательных скважин, Q_П (м³/с);

- проверяет состояние эксплуатационных колонн задействованных скважин.

 

Подбор насосного оборудования для МСП-ППД

1. Подбор насосного оборудования для технологической схемы системы МСП-ППД «прямая закачка» с погружным насосом ЭЦН

Схема системы МСП-ППД «прямая закачка» на одну скважину с погружным насосом ЭЦН представлена на рис. 1.3.1.

Располагая данными об объемах добычи воды и распределения ее по нагнетательным скважинам, определяют необходимый напор погружного насоса водозаборной скважины. Для определения требуемого напора необходимо знать суммарные потери напора на преодоление гидравлических сопротивлений на всем пути движения пластовой воды от водоносного пласта в нефтяной пласт.

Рис. 1.3.1. Схема МСП – ППД «прямая закачка» с ЭЦН

1 – водозаборная (добывающая) скважина; 2 – погружной электроцентробежный насос (ЭЦН); 3 – нагнетательная скважина; 4 – расходомер; 5 – пакер; 6 – АКЖ

Суммарные потери напора от водоносного до нефтеносного пласта можно выразить формулой:

(1.3.1)

где ∑∆Н - суммарные потери напора от водоносного до нефтеносного пласта,м;

∆Н_доб – потери напора на подъем пластовой воды из водозаборной (добывающей) скважины, м;

∆Н_вод - гидравлические потери в сети разводящих водоводов от водозаборной скважины до нагнетательных скважин, м;

∆Н_наг - потери напора при нагнетании воды в нефтеносный пласт через нагнетательную скважину, м.

Гидравлические потери на подъем пластовой воды из водозаборной скважины складываются из потери напора на преодоление гидростатического столба воды и сопротивлений в трубах НКТ.

Потери напора на подъем пластовой воды (∆Н_доб) определяются из уравнения условной характеристики водозаборной (добывающей) скважины:

∆Н_доб = Н_ДИН +h _ДИН + h^В _НКТ + h^В _М, (1.3.2)

где Н_ДИН – динамический уровень, м;

h_ДИН - погружение насоса под динамический уровень, м;

h^В _НКТ - напор, теряемый на трение при движении пластовой воды в трубах НКТ от насоса до устья, м;

h^В _М – напор, теряемый на местные сопротивления при движении пластовой воды в трубах НКТ от насоса до устья, м.

Так как водоводы в системе ППД относятся к длинным трубопроводам, в которых потери напора на трение по длине намного превышают местные потери напора, то без особого ущерба точности расчета, можно их принять ориентировочно равными 5 - 10 % от потерь напора на трение [15]. Приняв среднее значение (7,5 %), можно пользоваться формулой:

∆Н_доб = Н_ДИН + h _ДИН + 1,075 h^В _НКТ , (1.3.3)

Динамический уровень (Н_ДИН, м) определится из уравнения:

(1.3.4)

где – геодезическая отметка устья водозаборной скважины, м;

– геодезическая отметка водоносного пласта, м;

Р_заб – забойное давление, Па;

Р_зат – затрубное давление, Па;

ρ – плотность пластовой воды, кг / м³;

g – ускорение свободного падения, м / с².

Забойное давление определится по формуле:

Р_заб = Р_Д – , (1.3.5)

где Р_Д – пластовое давление, Па;

Q – дебит скважины, м³ / с;

К_ПРОД – коэффициент продуктивности скважины, м³ / сут∙Па.

Глубина подвески насоса (L_Н, м) определяется из выражения:

L_Н = Н_ДИН + h_ДИН, (1.3.6)

где Н_ДИН – динамический уровень, м;

h_ДИН – глубина погружения насоса под динамический уровень, м.

Глубина погружения насоса под динамический уровень (h_ДИН, м) зависит от содержания газа в пластовой воде. Обычным средством против вредного влияния газа на производительность насоса является увеличение погружения насоса под динамический уровень. При этом исходят из того, что чем больше погружение, тем большая часть газа в пластовой воде находится в растворенном состоянии.

Глубина погружения насоса под динамический уровень определится по формуле:

(1.3.7)

где Р_пр – давление на приеме насоса, Па;

g – ускорение свободного падения, м / с²;

ρ – плотность воды, кг / м³.

Давление на приеме насоса (Р_пр, Па), при котором газосодержание на входе в насос не превышает предельно – допустимое для данного региона и данного типа насоса определится по формуле [16]:

Р_пр = (1 – Г) Р_нас, (1.3.8)

где Г – газосодержание, % масс;

Р_нас – давление насыщения газа в пластовой воде, Па.

Напор, теряемый на трение при движении пластовой воды в трубах НКТ от насоса до устья (h^В _НКТ, м) определится по формуле [17]:

(1.3.9)

где λ – коэффициент сопротивления трения по длине;

L_Н– глубина подвески насоса, м;

= Q /0,785 d ²_вн – средняя скорость движения воды, м/с;

d_вн = d_н - 2δ – внутренний диаметр трубы НКТ, м;

d_н – наружный диаметр трубы НКТ, м;

δ – толщина стенки трубы НКТ, м;

g – ускорение свободного падения, м / с².

Для черных труб НКТ коэффициент сопротивления трения по длине λ при средней скорости движения воды ≥ 1,2 м/с рассчитывается по формуле [17]:

(1.3.10)

где d_вн – внутренний диаметр трубы, м.

Для черных труб НКТ коэффициент сопротивления трения по длине λ при средней скорости движения воды < 1,2 м/с рассчитывается по формуле [17]:

(1.3.11)

где - средняя скорость движения воды, м/с.

Для определения величины λ для труб НКТ, футерованных полиэтиленом, с полимерным покрытием и из стеклопластика, можно применить формулу [17]:

(1.3.12)

Внутренний диаметр труб (d_вн, м) можно предварительно определить по формуле [18]:

d_вн = (0,8 – 1,2) Q ^0,42 , (1.3.13)

где Q – расход жидкости в НКТ, м³/с.

Принимается близкое значение расчетной величины d_вн к применяемым трубам НКТ по условию прочности и возможности размещения труб в скважине (с учетом соединительных муфт и кабеля).

Гидравлические потери в сети разводящих водоводов от водозаборной скважины до нагнетательных скважин (∆Н_вод, м) можно выразить формулой:

∆ Н_вод = 1,075 ∑ Н_{Л i} + Н_{Г i},(1.3.14)

где ∑ Н_{Л i} – суммарные линейные потери напора по длине трубопровода, м;

Н_{Г i} – потери напора от гидростатического противодавления (влияние разности высот между начальными и конечными точками трубопровода),м.

Линейные потери напора по длине участка трубопровода (Н_{Л i} , м) определятся по формуле:

Н_{Л i} = (1.3.15)

где λ – коэффициент сопротивления трения по длине;

L_труб – длина участка трубопровода, м;

= Q / 0,785 d ²_труб – средняя скорость движения воды, м/с;

Q – расход воды, м³/с;

d_труб = D_труб - 2δ – внутренний диаметр участка трубопровода, м;

D_труб – наружный диаметр участка трубопровода, м;

δ – толщина стенки трубы, м;

g – ускорение свободного падения, м/с².

Коэффициент сопротивления трения по длине λ определится в зависимости от конструктивного исполнения труб по формулам (1.3.10), (1.3.11), (1.3.12).

Гидравлические потери при нагнетании воды в нефтеносный пласт через нагнетательную скважину складываются из потерь давления на гидравлические сопротивления в трубах НКТ и при нагнетании воды в продуктивный пласт.

Давление (Р^Н_УСТ, Па), затрачиваемое на закачку воды в пласт через нагнетательную скважину, определится по формуле:

Р^Н_УСТ = (1.3.16)

где Р_зб – забойное давление, Па;

g – ускорение свободного падения, м/с²;

ρ- плотность воды, кг/м³;

z – геодезическая отметка устья нагнетательной скважины, м;

z_ПЛ – геодезическая отметка продуктивного горизонта, м;

h^н _НКТ – напор, теряемый на трение при движении воды в трубах

НКТ, м.

Забойное давление нагнетательной скважины (Р_зб, Па) определится по формуле:

Р_зб = (1.3.17)

где Р^Н _ПЛ – пластовое давление, Па;

Q – объемный секундный расход закачиваемой воды, м³/с;

К – коэффициент приемистости, м³/(с∙Па).

Напор, затрачиваемый на закачку воды в пласт через нагнетательную

скважину (∆Н_наг, м) при известном устьевом давлении, определится по формуле:

∆Н_наг = , (1.3.18)

где – давление, затрачиваемое на закачку воды в пласт через

нагнетательную скважину, Па;

ρ- плотность воды, кг/м³;

g – ускорение свободного падения, м/с².

Напор (h^н _НКТ, м), теряемый на трение при движении воды в трубах НКТ нагнетательной скважины, определится по формуле:

(1.3.19)

где λ – коэффициент сопротивления трения по длине рассчитывается с учетом конструктивного исполнения труб по формулам (1.3.10), (1.3.11), (1.3.12);

L^Н _НКТ– длина колонны НКТ, м;

= Q /0,785 d ²_вн – средняя скорость движения воды, м/с;

d_вн = d_н - 2δ – внутренний диаметр трубы НКТ, м;

d_н – наружный диаметр трубы НКТ, м;

δ – толщина стенки трубы НКТ, м;

g – ускорение свободного падения, м/с².

Внутренний диаметр труб (d_вн, м) определяется по формуле (1.3.13).

Основным управляющим параметром процесса межскважинной перекачки является требуемое значение напора (Н_вык.л) или перепада давления (∆Р_вык.л) на выкидной линии водозаборной скважины.

Для схемы на рис. 1.3.1 (работа водозаборной скважины на одну нагнетательную скважину) требуемое значение напора на выкидной линии водозаборной скважины (Н_вык.л, м) определится по формуле:

Н_вык.л = 1,075 Н_Л + (Z – Z_в) + ∆Н_наг , (1.3.20)

где Н_Л – линейные потери по длине трубопровода, м;

Z – геодезическая отметка устья нагнетательной скважины, м;

Z_в– геодезическая отметка устья водозаборной скважины, м;

∆Н_наг – напор, затрачиваемый на закачку воды в пласт через

нагнетательную скважину, м.

Потери напора от нагнетательной скважины до насоса (∆Н_Н, м) определятся по формуле:

∆Н_Н = Н_вык.л + ∆Н_доб , (1.3.21)

где Н_вык.л – требуемое значение напора на выкидной линии водозаборной

скважины, м;

∆Н_доб – потери напора на подъем пластовой воды из водозаборной

скважины, м.

Требуемое значение напора на выкидной линии водозаборной скважины (Н_вык.л), работающей на несколько нагнетательных скважин, определяется в следующей последовательности.

При известных данных по нагнетательным скважинам (Q_i, Р_{ПЛ i}, К, ρ, z_{i ,} z_плi,) по формулам (1.3.16), (1.3.18) определяется напор (Ну i) на устье i-ых нагнетательных скважин (рис. 1.3.2).

Производится расчет трубопроводной распределительной сети. Рассчитываются трубопроводные линии 1-4, 1-5, 1-6 в направлении, противоположном течению жидкости от каждой нагнетательной скважины до водозаборной скважины с определением напора на выкидной линии водозаборной скважины. Трубопроводная линия 1-4 состоит из участков 1-2, 2-3, 3-4, линия 1-5 состоит из участков 1-2, 2-5, линия 1-6 из участков 1-2, 2-3, 3-6. При расчете участков известными являются расходы (заданные суточные объемы закачки в каждую нагнетательную скважину). Для конечного участка 3-4 линии 1-4 напор равен Н_{у i=4} = Р^Н_{УСТ i=4} / ρ g. Так как для участка 3-4 не известен диаметр труб, то ориентировочно внутренний диаметр труб (d_вн, м) определится при известном расходе Q_i=4 = Q_i=3-4 по формуле (1.3.13).

 

Рис. 1.3.2. Схема системы МСП – ППД с распределительной сетью

1 – водозаборная скважина; 2, 3 – узловые точки трубопроводной сети; 4, 5, 6 – нагнетательные скважины; Q – дебит водозаборной скважины; Р_Д – пластовое давление в водозаборной скважине; K – коэффициент продуктивности водозаборной скважины; H_вык.л – требуемый напор на выкидной линии водозаборной скважины; Z_ПЛ i - геодезическая отметка продуктивного пласта в i-ой нагнетательной скважине; Zi – геодезическая отметка устья i-ой скважины или узловой точки сети; Z_ПЛ.В - геодезическая отметка водоносного пласта; Q_i - объем закачки в i-ую скважину; H_i - напор в i-ой узловой точке трубопроводной сети; Н_{у i} - напор на устье i-ой нагнетательной скважины; Р_{пл i} - пластовое давление в i-ой нагнетательной скважине; K_i – коэффициент приемистости i-ой нагнетательной скважины; d_{ВН i} - внутренний диаметр i-ого участка трубопроводной сети; L_i - длина i-ого участка трубопроводной сети

 

Предварительно приняв среднее значение d_{вн i=3-4} труб, но с выполнением условия d_{вн i} ≥ 50 мм [19], или близкое значение расчетной величины d_{вн i=3-4} к применяемым трубам в ППД, а также конструктивное исполнение трубы (черная, МПТ, ППТ), и зная длину участка L_i=3-4, определяются потери напора на участке 3-4 с использованием формул (1.3.14), (1.3.15):

h_i=3-4 = 1,075 + (z_i=4 - z_i=3) (1.3.22)

Аналогично рассчитываются потери напора h_i=2-3 на участке 2-3, расход на котором равен Q_i=2-3 = Q_i=3-6 + Q_i=3-4, затем потери напора h_i=1-2 на участке 1-2, с расходом Q_i=1-2 = Q_i=2-3 + Q_i=2-5. Требуемый напор на выкидной линии водозаборной скважины (Н_вык.л) для обеспечения закачки Q_i=4 в нагнетательную скважину 4 определится из выражения:

Н_{вык. л i=1-4} = Н_{у i=4} + h_i=3-4 + h_i=2-3 + h_i=1-2. (1.3.23)

В той же последовательности определяются Н_{вык. л i=1-5}, Н_{вык. л i=1-6}. Для дальнейшего расчета принимается наибольшее значение Н^max _вык.лiиз рассчитанных напоров по всем трубопроводным линиям. По принятому наибольшему напору уточняются напоры на устьях нагнетательных скважин по линиям, где получены меньшие значения Н_{вык. лi}. Расчет уточненных напоров производится по трубопроводным линиям от водозаборной скважины. По разнице уточненного значения напора и ранее полученного напора при предварительном расчете подбирается штуцер. По наибольшему расчетному значению напора на выкидной линии водозаборной скважины Н^max _вык.лi и потери напора на подъем пластовой воды из водозаборной скважины ∆Н_доб определяются потери напора от нагнетательной скважины до насоса по формуле (1.3.21).

При известной расчетной величине подвески насоса L_Н (формула 1.3.6) определяется развиваемый водоносным пластом подпор (Н_ВХ, м) на входе в насос по формуле:

, (1.3.24)

где Р_З – забойное давление, Па;

g – ускорение свободного падения, м/с²;

ρ- плотность воды, кг/м³;

z_В – геодезическая отметка устья водозаборной скважины, м;

z_{ПЛ. В} – геодезическая отметка водоносного пласта, м;

L_H – глубина подвески насоса, м;

h^В _К – потери на трение при движении воды в обсадных трубах, м.

Потери на трение (h^В _К, м) при движении воды в обсадной колонне на участке от пласта до насоса определятся по формуле:

, (1.3.25)

где λ – коэффициент сопротивления трения по длине (формулы 1.3.10;

1.3.11);

z_В – геодезическая отметка устья водозаборной скважины, м;

z_{ПЛ. В} – геодезическая отметка водоносного пласта, м;

L_Н– глубина подвески насоса, м;

_К = Q /0,785 d ²_вн – средняя скорость движения воды, м/с;

d_вн = d_н - 2δ – внутренний диаметр обсадной трубы, м;

d_н – наружный диаметр обсадной трубы, м;

δ – толщина стенки обсадной трубы, м;

g – ускорение свободного падения, м/с².

Требуемый напор насоса (Н_Н , м) определится по формуле:

Н_Н = ∆Н_Н - Н_ВХ , (1.3.26)

где ∆Н_Н – потери напора от нагнетательной скважины до насоса, м;

Н_ВХ – подпор на входе в насос, м.

Из ряда погружных насосов ЭЦН по рабочей характеристике (представляется в сопроводительной документации на насос в графическом виде) или по уравнению напорной характеристики насоса в рабочей зоне:

Н_НАС = φ₀ + φ₁ Q_i + φ₂ Q_i ², (1.3.27)

где - φ₀, φ_1, φ₂ – коэффициенты(значения коэффициентов ряда насосов в табл. 1.3.1), подбирается такой насос, у которого напор в рабочей зоне при заданном режимном расходе Q_i=1-2 равен или несколько больше расчетного требуемого напора насоса Нн с соблюдением условия:

Нн < Н_НАС ≤ 1,1Нн , (1.3.28)

 

Таблица 1.3.1