Расчет процесса вызова притока способом замены скважинной жидкости
При применении способа вызова притока из пласта в скважину путем замены скважинной жидкости на жидкость (рабочий агент) меньшей плотности необходимо сделать расчеты и определить:
1 максимальное давление нагнетания;
2 забойное давление в любой момент процесса;
3 объем нагнетаемой жидкости;
4 продолжительность закачки.
Для расчета необходимо знать глубину (расстояние по вертикали) интервала перфорации, длину колонны НКТ, местоположение башмака НКТ, средний зенитный угол кривизны скважины, внутренний и наружный диаметры труб колонны НКТ, производительность насосного агрегата, свойства скважинной и нагнетаемой в скважину жидкостей.
В расчетах скважину рассматривают как однорядный подъемник. На практике замену скважинной жидкости чаще осуществляют по схеме обратной закачки (промывки), т.е. подачи нагнетаемой жидкости в затрубное пространство, имеющее кольцевое сечение. Считается, что перед вызовом притока статический уровень скважинной жидкости находится у устья скважины.
Давление в кольцевом (затрубном) пространстве на уровне башмака колонны НКТ (Рбаш кол) можно представить в виде уравнения (баланса давления):
, (3.11)
где ρнаг - плотность жидкости, нагнетаемой в затрубное пространство
скважины;
Hбаш - глубина (расстояние по вертикали от устья до башмака) башмака НКТ;
Pнаг - давление нагнетаемой жидкости в затрубном пространстве на устье скважины (затрубное давление);
Рркол наг - потери давления на трение при движении нагнетаемой
жидкости в кольце затрубного пространства.
Аналогичное уравнение для определения давления в трубе на уровне башмака колонны НКТ (Рбаш тр) имеет вид:
, (3.12)
где h - глубина нахождения границы раздела нагнетаемой и
скважинной жидкостей в колонне НКТ;
ρскв - плотность скважинной жидкости;
Δртр наг - потери давления на трение при движении нагнетаемой
жидкости в колонне НКТ;
Δртр скв - потери давления на трение при движении скважинной
жидкости в колонне НКТ;
Ρвых - давление на выходе жидкости из скважины (устьевое
давление).
В любой момент времени Рбаш наг = Рбаш тр. Поэтому из формулы (3.11) и (3.12) следует, что
. (3.13)
Максимальная величина давления нагнетания (Рнаг макс) будет в момент, когда нагнетаемая жидкость достигнет башмака НКТ. Формула (3.13) для этого момента принимает вид:
. (3.14)
Из формул (3.13) и (3.14) следует, что основные расчеты при замене жидкостей в скважине связаны с определением потерь давления на трение. Методики расчета потерь давления на трение различаются для ньютоновских и неньютоновских жидкостей. Глинистый раствор, например, относится к неньютоновским жидкостям (конкретно – к вязкопластичным жидкостям), поскольку характеризуется пластической вязкостью (μ0) и предельным динамическим напряжением сдвига (τ0). Численные значения этих реологических характеристик могут быть определены по формулам:
, (3.15)
и
, (3.16)
где ρвпж – плотность вязкопластичной жидкости.