Экологическая и технико-экономическая задача.
Методика расчетов параметров ПГЖС для бурения и освоения продуктивных коллекторов с АНПД.
Поскольку плотность ГЖС смеси является главным технологических параметров, то необходимо сначала получить аналитическую зависимость для ее определения, а затем получить другие формулы для расчета параметров этой ГЖС, зависящих от плотности.
После всех свойств ГЖС
-плотность пенной ГЖС:
а) на поверхности при Р0-атмосферном давлении
Уравнение баланса масс:
Мо см=Мж(1-)+Мг (1)
Мж-масса жидкости
Мг-масса газа
-объемное содержание газа (воздуха) в составе ГЖС на устье
Vо-объем газа (воздуха) в составе ГЖС при Ро
Vсм-объем смеси при Ра
если: Мо см=Vо см ·о см;
Мж=Vо см ·ж(1-) (2)
Мг= Vо см ·г ·
тогда:
Vо см : о см= Vо см : ж (1- ) + Vо см : г
тогда:
о см = ж(1- ) + г (3)
о см –плотность, при Ро (атмосферное давление).
б) плотность ГЖС на глубине при Р>Ро
при заполнении скважины ГЖС статическое давление на забое будет больше атмосферного. Пузырьки газа (воздух, который насыщает водный раствор ПАВ(жидкости) на поверхности, будут сжиматься, что приведет к уменьшению их размера, при этом: величина объемного содержания газа , степень аэрации будет уменьшаться.
на поверхности 
-на забое
объем жидкости одинаков, что на устье, что на забое
-объемное содержание газа
уменьшение произошло на величину отношения 
Если объем смеси (ГЖ) на устье:
Vо см=(1- )+ =1
На глубине объем той же ГЖС составит:
(5)
Уравнение баланса масс для рассматриваемой ГЖС :
отсюда:
подставим из ф(3) и (5):
т.к. г-мало0, тогда:
(7)
-давление столба ГЖС в скважине на забое:
в соответствие с формулой (7) г см является величиной переменной на глубине и зависит от давления Р в рассматриваемом интервале.
В реальной скважине.
На глубине Н в ГЖС при давлении Р будет содержаться газообразная среда в количестве 
, а исходная жидкость (водный раствор ПАВ- пенообразователь) в количестве 1- , на основе которой с помощью поверхностного оборудования получена на поверхности (устье) ГЖС.
Необходимо: найти уравнение, по которому можно определить величину гидростатического давления в любом интервале скважины при переменном значении г см.
Исходное:
dp= г см g dH (8)
Подставим формулу (7) в формулу (8)
(умножим обе части на ж)
проинтегрируем обе части уравнения
(9)
Решение этого уравнения получается в виде:
(10)
В этом уравнении:
Р-Р0=Рг ст (11)
где:
Рг ст- статическое давление ГЖС на глубине Н
Поэтому давление на рассматриваемой глубине составляет (из ф-лы(10))
(12)
Это уравнение неудобно в применении, т.к. Р слева и справа - в неявном виде- можно применять метод подбора при конкретных значениях ж, величина Р давления для конкретного значения Н.
Экологическая и технико-экономическая задача.
При вскрытии горизонта с низким пластовым давлением нефти, газа или воды величина давления столба ГЖС в скважине на забое (где ведется вскрытие горизонта) должна регламентироваться для исключения:
-кольматации продуктивного горизонта;
-сохранению проницаемости для последующей эффективной эксплуатации.
В этом случае необходимо совпадение условия:
Р=Рпл =Рг.см (13)
Тогда в условии (12) подставляем Р=Рпл =Рг.см и находим необходимую для выполнения условия (13) величину объемного содержания газа в ГЖС на глубине H при давлении Pг.см. Тогда решение уравнения (12) относительно принимает вид:
(14)
Кроме объемного содержания газа в составе ГЖС важны и другие параметры:
Степень аэрации;
(15)
Qг, Qж- объемы расхода газовой и жидкой фаз
или 
Vo- объем газа при Ро,
Vж- объем жидкости.
-объемное содержание газа в ГЖС тоже может быть в виде:
(16)
Из этой формулы (16) получаем:
(17)
Подставим в формулу (15) формулу (17)
, 
(18)
Подставим формулу (18) в формулу (12) получим:
Р=Р0 (19)
Решив формулу (19) отношении получаем:
(20)
Из формулы (15) расход сжатого воздуха
(21)
При проектировании технологии бурения с использованием ГЖС необходимо определять плотность ее при определенном составе важно для низкодебетных и малонапорных горизонтов. Для этого:
- по формуле (3) плотность на устье скважины при Ро;
- по формуле (7) плотность на горизонте Н при давлении Р=Рг.см =Рпл;
- давление на глубине Н по формуле (12);
- средняя плотность ГЖС по скважине глубиной Н будет равна
(22)
отсюда 
(23)
Подставив в формулу (23) формулу (12) и 
получаем:
(24)
Получению зависимости необходимо для решения задач при выборе плотности и других параметров ГЖС для вскрытия горизонтов с пластовым давлением:
, Па (25)
р- плотность пластовой жидкости(воды),кг/м3;
g=9,81 м/с2;
Н- расстояние от устья до кровли, м;
h- статический уровень, м.
 |
Далее:
- приняв конкретный ПАВ- пенообразователь и компонентный состав водного раствора для получения ГЖС, рассчитываем величину объемного содержания газа(воздуха) в ГЖС по формуле (14).
при Рпл=Рг.см;
- по формуле (3) и (7) плотность ГЖС при Ро и на глубине:
- необходимая степень аэрации по формуле (20).
Технологический способ борьбы с поглощением при бурении или освоении скважин.
 |
- создание равновесия в системе: поглощающий горизонт – скважина за счет плотности см
Давление поглощения будет равно:
, Па (26)
Давление гидростатическое ГЖС, заполняющей скважину до поглощающего горизонта будет равно:
см.ср – средняя по скважине плотность ГЖС.
Условие устранения поглощения:
(27)
или:
Откуда:
или
тогда:
или
(28)
Таким образом, при этой плотности ГЖС необходимо обеспечить вскрытие и бурение по поглощающему горизонту для недопущения поглощения, сопровождающегося потерей промывочной жидкости и загрязнением продуктивного пласта.
В дальнейших расчетах необходимо по ф.(3) рассчитать плотность ГЖС на устье скважины при Ро и по формуле (7) плотность ее на глубине при Р=Рп для недопущения поглощения.
Задание №2
Последовальность расчета параметров газожидкостной смеси (ГЖС)
Определить параметры ГЖС для вскрытия продуктивных горизонтов в условиях аномально низких пластовых давлений (см. стр. 361 «Бурение разведочных скважин», 2007г.).
1. Рассчитываем величину пластового давления продуктивного коллектора:
Па
где:
ж – плотность пластового флюида, заполняющего скважину, кг/м3;
g = 9,81 м/с2;
Н – расстояние от устья до кровли продуктивного коллектора, м3;
h – статический уровень продуктивного коллектора, м;
2. Определяем необходимую величину объемного содержания газа в составе ГЖС при условии Р = Рг.см:
где:
Рг.см – гидростатическое давление столбу ГЖС в скважине на глубине у поглощающего горизонта, Па.
3. Определим необходимую величину степени аэрации для вскрытия продуктивного пласта:
4. Рассчитываем величину плотности ГЖС на устье скважины при атмосферном давлении:
где – плотность воздуха.
5. Рассчитываем величину плотности ГЖС на глубине в скважине при давлении Рг.см:
6. Определяем величину средней плотности ГЖС по всей скважине:
7. При заданной величине объемного расхода пенообразующего раствора определяем объемный расход сжатого воздуха для получения ГЖС с рассчитанными выше параметрами:
где Qж – объемный расход пенообразующего раствора (водного раствора ПАВ-пенообразователя)
Расчеты выполняются в соответствии с заданными вариантами.