Решение задачи по нефтянке (Вариант 7)

Для решения задачи по расчету нефтяной ванны для ликвидации прихвата (вариант №7) воспользуемся данными из таблицы и формулами, представленными на слайдах. Дано: Глубина скважины \( H = 2700 \) м. Длина неприхваченной части бурильной колонны (БК) \( L_{н.п.} = 2300 \) м. Диаметр долота \( D_{д} = 215,9 \) мм. Наружный диаметр бурильных труб \( D = 140 \) мм. Толщина стенки труб \( S = 8 \) мм. Плотность бурового раствора \( \rho_{б.р.} = 1,25 \) г/см\(^3\) (или 1250 кг/м\(^3\)). Плотность нефти \( \rho_{н} = 0,8 \) г/см\(^3\) (или 800 кг/м\(^3\)). Коэффициент кавернозности \( k = 1,15 \) (принимаем среднее из диапазона 1,05–1,3). Высота подъема нефти выше места прихвата \( h = 100 \) м. Высота столба нефти в трубах для подкачки \( H_2 = 200 \) м. КПД насоса \( \eta = 0,635 \). Мощность двигателя агрегата ЦА-300 \( N = 120 \) кВт. Решение: 1. Определим расчетный диаметр скважины \( D_{скв} \): \[ D_{скв} = k \cdot D_{д} \] \[ D_{скв} = 1,15 \cdot 215,9 = 248,3 \text{ мм} = 0,2483 \text{ м} \] 2. Определим внутренний диаметр бурильных труб \( d \): \[ d = D - 2 \cdot S \] \[ d = 140 - 2 \cdot 8 = 124 \text{ мм} = 0,124 \text{ м} \] 3. Определим высоту подъема нефти в затрубном пространстве \( H_1 \). Она должна перекрывать зону прихвата. Зона прихвата равна \( H - L_{н.п.} \). \[ H_1 = (H - L_{н.п.}) + h \] \[ H_1 = (2700 - 2300) + 100 = 500 \text{ м} \] 4. Рассчитаем необходимый объем нефти для ванны \( V_н \). Он складывается из объема в затрубном пространстве и объема в трубах: \[ V_н = 0,785 \cdot (D_{скв}^2 - D^2) \cdot H_1 + 0,785 \cdot d^2 \cdot H_2 \] \[ V_н = 0,785 \cdot (0,2483^2 - 0,140^2) \cdot 500 + 0,785 \cdot 0,124^2 \cdot 200 \] \[ V_н = 0,785 \cdot (0,06165 - 0,0196) \cdot 500 + 0,785 \cdot 0,015376 \cdot 200 \] \[ V_н = 16,5 + 2,4 = 18,9 \text{ м}^3 \] 5. Определим объем бурового раствора для продавки нефти в трубы \( V_{б.р.} \): \[ V_{б.р.} = \frac{\pi \cdot d^2}{4} \cdot (H - H_2) \] \[ V_{б.р.} = 0,785 \cdot 0,124^2 \cdot (2700 - 200) \] \[ V_{б.р.} = 0,01207 \cdot 2500 = 30,17 \text{ м}^3 \] 6. Определим максимальное давление при закачке нефти \( p \). Давление от разности плотностей \( p_1 \): \[ p_1 = \frac{H \cdot (\rho_{б.р.} - \rho_н)}{100} \text{ (в МПа, если плотности в г/см}^3\text{)} \] \[ p_1 = \frac{2700 \cdot (1,25 - 0,8)}{100} = 12,15 \text{ МПа} \] Давление на преодоление гидравлических потерь \( p_2 \): \[ p_2 = 0,001 \cdot H + 8 = 0,001 \cdot 2700 + 8 = 10,7 \text{ МПа} \] Общее давление: \[ p = p_1 + p_2 = 12,15 + 10,7 = 22,85 \text{ МПа} \] 7. Определим возможную подачу насоса \( Q \): \[ Q = \frac{10,2 \cdot \eta \cdot N}{10 \cdot p} \] \[ Q = \frac{10,2 \cdot 0,635 \cdot 120}{10 \cdot 22,85} = \frac{777,24}{228,5} \approx 3,4 \text{ дм}^3\text{/с (л/с)} \] Ответ: Необходимый объем нефти для ванны составляет \( 18,9 \text{ м}^3 \), объем продавочного раствора \( 30,17 \text{ м}^3 \), максимальное давление закачки \( 22,85 \text{ МПа} \).