Баланс энергии в скважине. Сущность, условие и виды фонтанирования.

Основным процессом в добыче нефти является процесс подъема на поверхность газожидкостной смеси от забоя скважины. Исходя из этого, можно сформулировать основ­ную задачу эксплуатации скважин - осуществление процесса подъема продукции скважин с наибольшей эффективностью и бесперебойно.

Подъем нефти в стволе скважины может происходить либо за счет природной энергии нефтяной залежи Wn, либо за счет энергии искусственно вводимой в скважину с поверхности Wu, либо за счет пластовой и искусственно вводимой в скважину с поверхности энергий Wn + Wu.

Так как процесс движения продукции скважин от забоя до поверхности связан с определенными потерями, то сам процесс подъема возможен лишь при определенном соотношении энер­гии, которой обладает продукция скважины, и потерь энергии при ее движении. Основными видами потерь при движении газожидкостной смеси в скважине являются:

Потери энергии на преодоление веса гидростатического столба жидкости или смеси, W (без учета скольжения газа).

Потери энергии, связанные с движением ее по подъемным трубам и через устьевое оборудование, W.

Потери энергии за счет поддержания противодавления на устье скважины, необходимого для продвижения продукции скважины по наземным трубопроводам, W. Эта составляющая энергетического баланса не принимает никакого участия в процессе подъема, а представляет энергию, уносимую потоком жидкости за пределы устья скважины.

Потери энергии, связанные с движением смеси по подъемным трубам и через устьевое оборудование Wлс,

- потери на трение, связанные с движением смеси по трубе Wmр, и потери на трение, связанные с относительным скольже­нием газа в жидкости Wck;

- потери на местные сопротивления (движение смеси через муфтовые соединения труб и через устьевую арматуру) Wmc

- инерционные потери, связанные с ускоренным движением смеси Wин.

Анализ исследований, проведенных в нефтяных скважинах, показывает, что составляющие WMc и Wuh настолько малы в общем балансе энергии, что ими можно без большой погрешно­сти пренебречь.

Различают два вида фонтанирования скважин:

- фонтанирование жидкости, не содержащей пузырьков газа, - артезианское фонтанирование;

- фонтанирование жидкости, содержащей пузырьки газа, облегчающего фонтанирование, - наиболее распространенный способ фонтанирования.

Артезианский способ встречается при добыче нефти редко. Он возможен при полном отсутствии растворенного газа в нефти и при забойном давлении, превышающем гидростатическое давление столба негазированной жидкости в скважине. При наличии растворенного газа в жидкости, который не выделяется благодаря давлению на устье, превышающему давление насыщения, и при давлении на забое, превышающем сумму двух давлений: гидростатического столба негазированной жидкости и давления на устье скважины.

Поскольку присутствие пузырьков свободного газа в жидкости уменьшает плотность последней и, следовательно, гидростатическое давление такого столба жидкости, то давление на забое скважины, необходимое для фонтанирования газированной жидкости, существенно меньше, чем при артезианском фонтанировании.

Условие фонтанирования: Фонтанирование возможно лишь в том случае, если энергия, приносимая на забой жидкостью, равна или больше энергии, необходимой для подъема этой жидкости на поверхность при условии, что фонтанный подъемник работает на оптимальном режиме, т. е. на режиме наибольшего к. п. д. За счет давления на забое скважины жидкость может быть поднята на высоту, соответствующую этому давлению. Полезная работа, которая совершается при подъеме 1 м3 жидкости, равна произведению веса жидкости на высоту подъема: W1=1м3ρg*(РсРо/ ρg)= 1м3* (Рс-Ро), (Дж) Вместе с нефтью на забой может поступать свободный газ, кроме того, из той же нефти при снижении давления происходит выделение газа. Общее количество газа, приходящееся на 1 м3 товарной нефти и приведенное к стандартным условиям, называется полным газовым фактором Го. Газ, расширяясь, также совершает работу. Однако доля свободного газа на разных глубинах будет разная. Работу расширения совершает только свободный газ. Поэтому при подсчете работы расширения газа необходимо учитывать не полный газовый фактор Го, а меньшее количество газа (за вычетом растворенного), которое назовем эффективным газовым фактором Гэф.

Фонтан-е оборуд-е: К наземному обор-ю отн-т фонт-ю арматуру и манифольд. Фон-й арматурой обор-т фонт-е неф-е и газ-е скв. Ее устан-т на кол-ую головку..Фонт-е арматуры разл-т по конструктивным и прочностным признакам. Эти признаки вкл-т в шифр фонт-й арматуры Фонт-я арматура вкл-т трубную головку и фонт-ю елку с запорными и регул-ми устр-ми. Трубная головка предназ-а для подвески НКТ и гермет-и простр-в м/у ними и обсадной экспл-й колонной. При оборуд-и скв 2 концентр-и колоннами НКТ (двухрядная конструкция подъемника) трубы большего диам-а подвешив-я на резьб-м соед-и нижнего тройника (крестовины), кот устан-я на крестовину, гермет-ю затрубное простр-о. Фонт-я елка предн-на для направ-я потока в выкидную линию, а также для регулир-я и контроля работы скв. Она может включать либо 1 или 2 тройника (одно-или двухъярусная тройн-я арматура), либо крестовину (крестовая арматура). Двухструнная (двухъярусная тройн-я и крестовая) констр-я елки целесообразна в том случае, если нежелательны остановки скважины, причем раб-й явл-я верхняя или любая боковая струны, а первое от ствола запорное устройство — запасным. Сверху елка заканч-я колпаком (буфером) с трехходовым краном и манометром. Для спуска в раб-ю скв приборов и устр-в вместо буфера ставится лубрикатор. Фонт-ю арматуру можно монтир-ть на устье скв автом-ми кранами, а также при помощи подъемных механизмов.На выкидных линиях после запорных устройств для регулир-я режима работы скв ставят регулирующие устройства (штуцер), обеспечивающие дросселирование потока вследствие изменения площади проходного сечения. Они подразд-я на нерегул-е и регулируемые. Гермет-ть обесп-ся резин-и уплотнениями. Устьевое (до штуцера) и затрубное Р измеряют с помощью манометров. Манифольд предн-н для обвязки фонт-й арматуры с выкидной линией (шлейфом), подающей продукцию на групповую замерную установку. Манифольд монтируют в зав-и от местных условий и техн-и экспл-и.

Дата добавления: 2015-10-24