常用生产参数的计算

出处：按学科分类—工业技术 中国轻工业出版社《制盐工业手册》第813页（6168字）

卤井生产参数包括管路阻力损失、井底压力、流动速度、注采比、盐井的生产能力及服务年限等。

(一)井内循环管路阻力损失计算

1．总压力损失

P=K〔P_中+P_环+P_局+P_回+P_比〕，MPa (3－3－11)

2．中心管压力损失

3．环隙压力损失

4．管内外比重差压力损失

P_比=g·ρ·L·10^－6，MPa (3－3－14)

其中：正循环时 P_比=g·(ρ_环－ρ_中)·L·10^－6，MPa

反循环时 P_比=g·(ρ_中－ρ_环)·L·10^－6，MPa

5．接头部分局部压力损失

6．井口回压

P_回现场实测的井的压力，MPa

式3－3－11～15中 λ₁、λ₂——水力阻力系数，其值根据雷诺系数确定，一般可取0．2～0．28(大排量取小值，小排量取大值)

ρ_中——流体在中心管内的密度(kg／m³)

ρ_环——流体在环隙内的密度(kg／m³)

Q_中——中心管内流量(m³／s)

Q_环——环隙内流量(m³／s)

L——中心管长度(m)

d_油内——中心管内径(m)

D——孔径(或生产套管内径)(m)

d_油外——中心管外径(m)

——局部阻力系数

g——重力加速度(9．81m／s²)

n——中心管柱接头数

α——考虑通孔形状特点的经验系数

对接箍连结α=2

对接头连结α=1．5

K——压力富裕系数，取1．15～1．3

d_小——连接件中最小通孔直径(m)

(二)冲洗井内砂堵时所增加的水头损失计算

为冲洗井内砂堵，使井底保持清洁，注水量返流速度V_返应当超过颗粒(岩屑)在静止液体中受重力作用下的沉降速度W_临界(或称液流临界速度)，超出值等于期望的携带速度C_带值，根据经验公式，即：

V_返=K(W_临界+C_带)，m／s (3－3－16)

式中 K=1．1～1．3——考虑上返液沿钻孔断面运动速度的不均匀系数。

C_带=(0．1～0．3)·W_临界，其上限值用于深井颗粒沉降速度值按下式确定：

式中 K₁——颗粒形态系数；球形的，K₁=2．73～5．11；不规则或片状的，K₁=2．5～4；长方形的，K₁=2．37；扁平砂粒，K₁=1．92

d_岩——岩屑临界粒径(m)

ρ_液——液体的密度(kg／m³)

g——重力加速度(m／s²)(式中g=9．81m／s²)

在液体中不沉降的临界粒径为：

式中 θ_切——冲洗介质的静切力(mg／cm²)

γ_岩——岩屑相对密度(g／cm³)

γ_液——冲洗液相对密度(g／cm³)

K₂——实验室确定的颗粒形态系数

(K₂=2～3；对于岩心钻井，K₂=2．75)

冲洗井内砂堵时所增加的水头损失：即

式中 h_冲——液体中砂粒所增加的水头损失(MPa)

m——砂粒间孔隙体积百分数，m=0．30～0．45

F——套管截面积(m²)

H——冲洗砂堵高度(m)(可按一根油管高度计算)

f——返出液柱截面积(m²)

V_上液——冲洗上升速度(m／s)

γ_砂——砂粒相对密度

γ_液——冲洗液相对密度

W_临界——液流临界速度(m／s)

(三)水力阻力系数λ值的确定

1．牛顿液体在管子内的流动特性 由雷诺系数值的大小来确定。雷诺系数R_e为：

式中 Re——雷诺系数，Re＜2320时为层流，Re＞2320时为紊流。

V——液体在管内的速度(cm／s)

d——管道内径(cm)

γ——液体相对密度

g——重力加速度，980cm／s²

η——液体的动力粘度(MPa·s)，见表3－3－19

表3－3－19 常用牛顿液体动力粘度的大小

2．粘度较大的液体水力阻力系数λ值的确定粘度较大的液体λ值取决于雷诺数。

在层流时：

在紊流时，分为水力光滑区、混合摩擦区、阻力平方区3个区间。

(1)水力光滑区

4000＜Re≤1×10⁵

1×10⁵＜Re＜3×10⁶

(2)混合摩擦区

(3)阻力平方区

式中 ε－相对粗糙度，

油管中的冲洗排量一般为10～15L／s，雷诺系数Re为(2～2．5)·10⁵。水力阻力系数λ根据Re的大小可由图3－3－24确定。

图3－3－24 阻力系数和雷诺系数关系曲线图

(四)常用几种管径的流量和压力损失的关系

见图3－3－25～3－3－32。

图3－3－25 50．3mm(2″)油管流量与压力损失关系图

图3－3－26 62mm(″)油管流量与压力损失关系图

图3－3－27 76mm(3″)油管流量与压力损失关系图

图3－3－28 114．3mm(″)套管流量与摩阻关系图

图3－3－29 139．7mm(″)套管流量与摩阻关系图

图3－3－30 177．8mm(7″)套管流量与摩阻关系图

图3－3－31 139．7mm(″)套管及62mm(″)油管之间环形空间流量与摩阻关系图

图3－3－32 139．7mm(″)套管及50．3mm(2″)油管之间环形空间流量与摩阻关系图

(五)中心管在液体中的浮力减轻系数

中心管在液体中的浮力，随液体的相对密度增大而增加；浮力减轻系数却随液体的相对密度增大而减少。见表3－3－20。

表3－3－20 中心管在液体中的浮力减轻系数表

(六)井底压力计算

P_井底=g·ρ·L·10^－6+P_摩阻+P_局+P_回 (3－3－26)

正循环时：

P_井底=g·ρ·L·10^－6+P_环+P_局+P_回 (3－3－27)

反循环时：

P_井底=g·ρ·L·10－⁶+P_中+P_局+P_回 (3－3－28)

式中 P_井底——井底压力(MPa)

其余符号含义，同公式(3－3－11～15)

(七)管内流动速度的计算

中心管内的流动速度为：

环形空间的流动速度为：

式中 V、V_油、V_环——管内、油管内、环隙内的流动速度(m／s)

Q、Q_油、Q_环——管内、油管内、环隙内的流量(m³／s)

d_油内、d_油外——油管内、外径(m)

F——流体流过的截面积(m²)

(八)进出水比值

表示水溶开采循环管路的密封性能。是与开采技术经济指标有关的一个参数。比值减少，说明循环管路的密封性差，淡水漏失量大，造成经济效益降低。比值公式为：

正常生产的进出水比值为70～80%

(九)总耗水量

Q_总=Q_卤·K₁·K₂ (3－3－33)

式中 Q_总——总水的耗量(m³)

Q_卤——卤水的开采量(m³)

K₁——采卤时用于填充溶腔的淡水损耗系数，取1．17～1．28

K₂——工艺检修时的淡水损耗系数，取1．02～1．03

采卤时用于填充岩盐溶腔的淡水消耗系数，取决于：

式中 γ_盐——盐的体积重量(t／m³)

γ_卤——卤水的体积重量(t／m³)

γ_水——水的体积重量(t／m³)

C——卤水的浓度(含NaCl的重量)(t／m³)

(十)溶解速度与产量的关系

在温度一定的条件下，如平均溶解速度基本一致，产量的大小决定于有效溶蚀面积。即：

Q=0．024·W·F (3－3－35)

式中 Q——产量(t／日)

F——有效溶蚀面积(m²)

W——溶解速度〔kg／(m²·h)〕，可通过试验确定，或用库列公式计算。