可以推导出水力压裂施工时所需的井口泵压计算公式为:
Pp??H?2.3?10?7HQ2?Hf? (2-56) 5100D式中:Pp--- 压裂施工时所需的井口泵压,Mpa;
?---破裂压力梯度,Mpa/m;
H---油层中部深度(井深),m;
f---摩擦阻力系数,无因次,可根据流体力学公式计算; Q---泵排量,m/min;
D---油管内径,m;
?---压裂液相对密度,小数。
分析式(3)可知,当破裂压力梯度?很大或井很深(H很大),或油管内径D很小时,井口泵压将会很高。由于压裂车在规定的排量下的泵压是一定的,由此可以求出现有压裂设备条件所许可的最小油管内径D:
32.3?10?7fHQ20.2) (2-57) D?(Pp??H??H/100由此,根据计算的最小油管内径确定最接近的油管外径,在根据表2-8得出满足增产措施需要的油管和生产套管尺寸。
表2-8 油井油管和生产套管尺寸的基本匹配 油管外径 生 产 套 管 尺 寸 (mm) (in) (mm) (in) ?60.3 127 5 238 63.5 73.0 88.9 101.6 114.3 212 278 139.7 139.7 168.3?177.8 177.8 177.8 512 512 658~7 7 7 34 12 412 3、综合选择油管和生产套管尺寸 上述根据人工举升方式确定了油管DT1和生产套管尺寸DC1, 又根据增产措施的需要确定了油管DT2和生产套管尺寸DC2;所要求的油管DT和生产套管尺寸DC为:
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DT DC?max{DT1,DT2} (2-58)
?max{DC1,DC2} (2-59)
[例3]: 某油井按开发设计的原油配产量为25m3 /d。原油井下粘度14.5mPa.s,油井不出砂,该油田采用注水开发。假设压裂车最高井口泵压为80Mpa, 排量为3m/min, 该井井深6000米, 压裂液密度为1.05g/cm3, 破裂压力梯度为.023Mpa/m, 压裂液摩阻与清水摩阻的比值为60%,试选定生产套管尺寸。
[解] :根据人工举升方式确定的油管DT1=114.3mm,生产套管DC1=177.8mm。根据增产措施的需要由式(4), 计算出油管内径为112.13 mm(4.415英寸), 查表4,可选DT2=114.3mm的油管,相应的生产套管为DC2=177.8mm(7英寸)。两者综合考虑, 确定该井生产套管尺寸为177.8mm(7英寸)。
主要参考文献
[1]周开吉、郝俊芳编,《钻井工程设计》,石油大学出版社,1996.2 [2]沈忠厚编著,《油井设计基础和计算》,石油工业版社,1988.11 [3]徐芝伦编,《弹性力学》上册,高等教育出版社,1979
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