Гидравлические расчеты добычных скважин и гидротранспорта (часть 1)

Для расчета технологии добычи необходимо знать зависимость расхода нагнетаемого в залежь рабочего агента от давления на устье скважины. Эта зависимость определяется не только фильтрационными свойствами водоносного горизонта, но и напором и минерализацией пластовых вод, а также потерями напора за счет гидравлического сопротивления в трубах. При нагнетании воды в скважину давление на забое складывается из давления от веса столба жидкости и избыточного давления на устье. Из этой суммы следует вычесть потери давления на сопротивление в трубах. Со стороны пласта у забоя скважины создается такое же давление, обусловленное давлением пластовой воды и сопротивлением пласта. Из баланса давлений получена связь между устьевым давлением Ру на устье скважины и расходом Q воды

где kс - коэффициент гидравлического сопротивления труб: N - коэффициент, зависящий от гидрогеологических параметров пласта; Δр - разность плотностей нагнетаемой и пластовой воды, кг/м3; hк - напор пластовой воды над кровлей, м; pт - плотность нагнетаемой воды, кг/м3; hу - глубина от поверхности до уровня воды в естественном состоянии, м.
Графически эта зависимость имеет вид параболы, смещенной по оси давлений на величину Δphк - рmhy, представляющую собой начальное давление, при котором скважина начнет принимать воду (рис. 10.1).

Например, для подземной выплавки серы в условиях Гаурдакского месторождения, если напор подземных вод составляет 550 м, их плотность рп = 1100 кг/м3, глубина скважины 520 м и плотность нагнетаемой воды рн = 900 кг/м3, начальное давление на устье должно быть Δphк = 550-200-30-900 = 83мПа.
Для условий Язовского серного месторождения глубина скважины составляет 180 м, рп = 1060 кг/м3, рн = 900 кг/м3; h = 50 м. Тогда Δphк = 120-160-50-900≈-26мПа.
Из приведенных примеров видно, что в первом случае скважина начинает принимать воду только при давлении на устье свыше 83 мПа. Во втором случае давление на устье может быть создано за счет сопротивления труб и самого пласта. С понижением температуры нагнетаемой воды плотность ее увеличивается, а начальное давление уменьшается. Так, при рт = 1 (вода, нагретая до 20°С) в первом примере Δphк = 74 мПа, а во втором 30,8 мПа. Отсюда следует вывод, что при прочих равных условиях расход воды с повышением температуры уменьшается.

---