Практическое занятие № 1
Определить необходимое количество реагентов и составить план обработки ПЗ соляной кислотой (HCl) для условий рассматриваемой скважины. Обработку произвести
15 %-ым рабочим раствором HCl из расчёта 1,1 м 3 рабочего раствора на один метр нефтенасыщенной толщины пласта. Плотность товарной (поступившей с завода- изготовителя) HCl при tо = 24 оС ρт24 = 1146 кг/м3.
Исходные данные к заданию:
| Обрабатываемая толщина пласта, м | Плотность товарной кислоты, кг/м3 | Плотность нефти дегазированной, кг/м3 | Вязкость нефти дегазированной,Па*с | Глубина скважины, м | диаметр плунжера, мм | Пластовое давление, МПа | Внутренний диаметр НКТ, м | Внутренний диаметр ЭК, м |
| 11,5 | 2,60 | 23,1 | 0,076 |
1. Необходимый объём 15 %-го рабочего раствора кислоты:
(1.1)
2. Товарная HCl имеет иную концентрацию (объёмную долю в водном растворе – xт = 24 %), отличающуюся от технологически необходимой – xр = 15 %, и тогда необходимый объём товарной HCl определяется по формуле:
(1.2)
Помимо HCl в рабочем растворе кислоты могут быть и другие добавки. Ниже приводятся расчёты их объёмов.
3. В качестве стабилизатора окисных соединений железа и замедлителя реакции используется уксусная кислота (УК), объём которой определяется по формуле:
(1.3)
В формуле (1.3) и далее b ук и с ук с индексами реагентов (в данном случае уксусная кислота) означают соответственно норму добавки реагента в рабочий раствор (в процентах его 100 %-ой концентрации) и объёмную долю реагента в его товарной форме. Тогда в данном примере:
4. В качестве ингибитора коррозии используется реагент В-2, объем которого рассчитывается по формуле:
5. Для ускорения реакции HCl с породой продуктивного пласта, а также для улучшения освоения скважины используется интенсификатор марвелан К(0) (МАР), необходимый объём которого равен:
6. Для нейтрализации коррозионно-активной серной кислоты (H2SO4), содержащейся в товарной форме HCl, в рабочий раствор добавляется хлористый барий (BaCl2), количество которого определяется по формуле:
(1.4)
где 21,3 – масса BaCl2 (кг), необходимая для нейтрализации 10 кг H2SO4. Параметр a = 0,4 % - объёмная доля H2SO4 в товарной HCl. Значение 0,02 – допустимая объёмная доля H2SO4 в рабочем растворе, при которой после реакции её (кислоты) с карбонатными составляющими породы пласта не образуются выпадающие в осадок соли. Тогда согласно (1.4) Gхб = 62,0 кг. Плотность BaCl2 равна 4000 кг/ м3 и тогда его объём:
7. Объём воды, необходимый для приготовления рабочего технологического раствора:
8. Последовательность приготовления рабочего кислотного раствора:
8.1. Налить в стационарную или передвижную ёмкость ≈ 4,5 м3 воды.
8.2. Добавить в эту ёмкость 7,6 м3 товарной HCl, 0,474 м3 уксусной кислоты и 0,0253 м3 ингибитора В-2. Полученный раствор тщательно перемешать и замерить его плотность ареометром. При правильной дозировке плотность раствора должна соответствовать концентрации 15 % при температуре замера 24оС. Значение этой плотности ρр можно найти в справочной литературе или рассчитать по формуле:
(1.5)
где 
– плотность товарной HCl при 15оС, определяемая по формуле:
(1.6)
тогда согласно (1.5) ρр = 1095 кг/ м3.
8.3. Добавить в раствор 62,0 кг BaCl2, хорошо его перемешать и через пять минут после этого добавить 51 л интенсификатора Марвелан К(0). Раствор снова перемешать и оставить его на два-три часа отстоя до полного осветления. После этого раствор перекачать в цистерну агрегата АзИНМАШ-30 или другие ёмкости.
9. Выбор режима работы насосного агрегата.
Режим работы насосного агрегата, определяемый диаметром плунжера насоса, или диаметром его цилиндра («втулки») и скоростью (передачей), выбирается таким образом, чтобы давление, создаваемое насосом было достаточным для продавки раствора в пласт при максимальной его (насоса) подаче. Согласно паспортной характеристике агрегата АзИНМАШ-30 (приложение 1) максимальная его подача при диаметре плунжера 120 мм на четвертой передаче и составляет qагр = 9,36 л/с.
Необходимое давление на выходе насоса при этой подаче определяется по формуле:
(1.7)
где pзабmax – максимальное забойное давление при продавке раствора, определяемое
из выражения:
(1.8)
pж – гидростатическое давление столба продавочной жидкости (дегазированная нефть), которое определяется по формуле:
(1.9)
ртр – потери давления на трение, определяемые по формуле:
(1.10)
где W – скорость движения жидкости по НКТ, равная:
(1.11)
число Рейнольдса:
(1.12)
и, следовательно, коэффициент гидравлического определяется по формуле Блазиуса:
(1.13)
и согласно (1.10) pтр = 1,2 МПа и необходимое давление на выходе насосного агрегата согласно (1.7) рвн = 19,0 МПа.
Такое давление при работе агрегата на четвертой передаче не достижимо (рвнV = 11,8 МПа), поэтому необходимо принять работу агрегата на меньшей передаче. При этом следует руководствоваться величиной пластового давления, которое главным образом и обуславливает величину необходимого давления на выходе насоса. Примем работу агрегата на третьей передаче при диаметре плунжера 115 мм, при которой теоретическая подача агрегата qагрIII = 6,16 л/с и давление на выходе рвнIII = 18,0 МПа.
Проверочный (повторный) расчёт по формулам (1.7) – (1.13) показал, что при этом давление на выходе насоса составит 13,1 МПа, т.е. рабочая передача выбрана удовлетворительно.
10. Технология обработки ПЗ.
10.1. Закачать в скважину рабочий кислотный раствор общим объёмом, состоящим из объёмов:
- выкидной линии насосного агрегата длиной 25 м с внутренним диаметром dв
= 0,080м:
(1.14)
- НКТ:
(1.15)
- и ствола скважины в объёме от башмака НКТ до середины интервала перфорации пласта:
(1.16)
всего необходимо закачать рабочего кислотного раствора:
(1.17)
10.2. Закрыть задвижку на затрубном пространстве и закачать остальной кислотный раствор в объёме:
(1.18)
10.3. Для продавливания кислотного раствора в пласт закачать дегазированную нефть в объёме:
(1.19)
10.4. Продолжительность нагнетания и продавки в пласт рабочего кислотного раствора:
(1.20)
10.5. Закрыть задвижку на выкидной линии (при этом буферное давление будет падать) и оставить скважину «на реакцию» HCl с породой примерно на 1,5 ÷ 2,0 часа.
10.6. Вызвать приток жидкости и пустить скважину в эксплуатацию.
10.7. Общее время обработки ПЗ кислотным раствором складывается из времени подготовительных работ – завоз материалов и оборудования, технологическая обвязка скважины, ёмкостей и агрегатов (≈ один час), приготовления рабочего кислотного раствора (≈ три часа), закачка раствора и продавочной жидкости (≈ 1,1 час), выдерживания скважины на реакции (≈ два часа) и вызове притока (≈ один час). Итого ≈ 8,1 часов.
Приложение 1
Производительность и давления, развиваемые различными насосными агрегатами
| Передача | Подача, л/с | Давление, МПа | Подача, л/с | Давление, МПа | Подача, л/с | Давление, МПа | |
| при диаметре сменных цилиндрических втулок, мм | |||||||
| 4АН-700 | |||||||
| I | 6,4 | 70,0 | 9,0 | 50,0 | - | - | |
| II | 8,3 | 54,0 | 12,3 | 36,5 | - | - | |
| III | 11,6 | 38,7 | 17,4 | 26,0 | - | - | |
| IV | 14,6 | 30,7 | 22,0 | 20,4 | - | - | |
| Азинмаш – 30А | |||||||
| II | 2,24 | 50,0 | 3,23 | 34,4 | - | - | |
| III | 4,28 | 25,9 | 6,16 | 18,0 | - | - | |
| IV | 6,50 | 17,1 | 9,36 | 11,8 | - | - | |
| V | 9,78 | 11,3 | 14,1 | 7,9 | - | - | |