Исходные данные. № варианта Кинематическая вязкость n, м2/с Длина НКТ L, м Расход жидкости Q, м3/сут Плотность жидкости r, кг/м3

Скорость движения потока . Внутренний диаметр НКТ .

Примечание: Во всех расчетах следует использовать систему СИ.

В систему СИ необходимо перевести расход жидкости, диаметр, абсолютную шероховатость, толщину стенки НКТ.

Контрольная работа № 3

Расчет совместной закачки воды в водонагнетательные скважины по насосно-компрессорным трубам и затрубному пространству

С целью экономии гидравлической энергии за счет снижения потерь давления на гидравлическое трение, при заводнении пластов применяется совместная закачка жидкости по НКТ и затрубному пространству. На рис.1 показана расчетная схема данной системы эксплуатации нагнетательных скважин.

Цель работы: Расчитать перепад давления на гидравлическое трение при одновременной прокачке воды по НКТ и затрубному пространству.

Особенность расчета состоит в том, что поток воды подаваемой в скважину с расходом Q разделяется на два потока – одни с расходом q₁ в насосно-компрессорных трубах, а другой с расходом q₂ в затрубном пространстве: Q=q₁+q₂

При совместной прокачке жидкости должно выполняться условие равенства перепадов давления на гидравлическое трение в НКТ и затрубном пространстве.

Перепад давления для труб круглого сечения – НКТ определяется по закону Дарси-Вейсбаха:

(1)

,

где L – длина НКТ, м; r – плотность воды, кг/м³; d – внутренний диаметр НКТ, м; w₁ – скорость потока, м/с; l_НКТ – коэффициент гидравлического сопротивления НКТ. Скорость потока: , где q₁ – расход жидкости в НКТ, м³/с; F₁ – площадь сечения НКТ, м²: F₁=0.25p d².

Коэффициент гидравлического сопротивления НКТ:

, где – относительная шероховатость;

– число Рейнольдса, где n – кинематическая вязкость м²/с.

Перепад давления для затрубного пространства:

(2)

,

где D – внутренний диаметр колонны, м; b – толщина стенки НКТ, м; l_ЗАТ – коэффициент гидравлического сопротивления затрубного пространства:

, где – относительная шероховатость; – число Рейнольдса. Скорость потока в затрубном пространстве , где q₂ – расход жидкости в затрубном пространстве, м³/с; F₂ – площадь сечения кольцевого пространства, м²:

F₂=0.25p [D²–(d+2b)²].

Исходя из условия равенства перепада давления на гидравлическое сопротивление в НКТ и затрубном пространстве и неразрывности потока:

DP_НКТ=f₁(q₁), DP_ЗАТ=f₂(q₂) и Q=q₁+q₂ => f₁(q₁)=f₂(Q-q₁) (3)

Решить уравнение (3) относительно неизвестного расхода потока в НКТ – q₁ можно графически.

Для этого необходимо построить два графика:

I – зависимость перепада давления на гидравлическое трение DP_НКТ от расхода жидкости q₁.

Для этого, задавшись расходами q₁

 

q1[м3/сут]=
DPНКТ, [МПа]	???	???	???

необходимо расcчитать соответствующие им перепады давления по формуле (1).

Результаты отразить графически (см. график 1, рис.2).

II – зависимость перепада давления на гидравлическое трение DP_ЗАТ от расхода q₂ .

Для этого, , задавшись расходами q₂

q2-[м3/сут]=
DPЗАТ, [МПа]	???	???	???

необходимо расcчитать соответствующие расходу q₂ перепады давления в затрубном пространстве по формуле (2). Результаты отразить графически (см. график 2, рис.2). ДЛЯ ПОСТОРОЕНИЯ ГРАФИКА 2 ВЕЛИЧИНЫ РАСХОДА q₂ НЕОБХОДИМО ОТКЛАДЫВАТЬ ВЛЕВО ОТ ВЕЛИЧИНЫ РАСХОДА Q.

 

 

После построения графиков необходимо по точке пересечения определить расходы жидкости по НКТ – q₁ и затрубному пространству – q₂, а также перепад давления на гидро-сопротивление – DP.

Исходные данные;

Вариант	D, мм	d, мм	Q, м3/сут	D1, мм	D2, мм	L,м	b,мм	r,кг/м3	n, м2/с
				0.5	0.9				1×10-6
				0.5	0.9				1×10-6
				0.5	0.9				1×10-6
				0.5	0.9				1×10-6
				0.5	0.9				1×10-6

Примечание: