|
|
ReCM= - 6-18:0;0635;829 |
= |
32210; |
|
|||||
|
|
|
|
10,1•IO- |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Frc |
6,182 |
|
61,3; |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
9,81-0,0635 |
|
|
|
|
||
W 8 = |
■ |
|
2210-» |
|
|
= |
1,1 • 10-5; |
|
||
(829 — 18,84) 6,182-0,0635 |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
Ku |
|
|
|
829 |
|
61,3 |
|
-= 2388; |
|
|
|
|
- |
829— 18,84 |
1,1-10"5 |
|
|||||
- V |
|
|
||||||||
XK= |
|
1 + 0,13-2388 |
829— 18,84 |
2-0,9 |
|
|||||
|
|
+ |
1,13-2388 |
829 |
|
|
61,3 |
|
||
+ |
|
|
/ |
68 |
10lO”4- \0.,25 |
= |
0,033; |
|
||
0,111 --------- + |
2 ---------- I |
|
|
|||||||
^ |
|
|
V |
32210 ^ |
0,0635 ; |
|
|
|
|
|
P3 |
= |
829 (1 —0,9) + |
18,84*0,9 = |
99,85 кг/м3. |
|
|||||
Тогда по формуле |
|
|
|
|
|
|
|
/ |
6,182 |
\ |
(6.40) находим A/?/Li = 99,85-9,81 ( |
1+0,033 - |
)= |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
\ |
2-9,81-0,0635/ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10® |
|
= 1970,3 Па/м, откуда длина первого шага приЛр=10®Па Li = 1970,3 «*507,5 м.
Аналогично выполняем расчеты для других интервалов и определяем
п
L = ^ L ( = 2880 м. Кривая распределения давления представлена на рис. 6.5.
Контрольные вопросы
1.Нарисуйте кривые лифтирования и объясните их характер.
2.Опишите структуры течения газожидкостной и газоводонефтяной
смесей.
3.Что понимают под истинным и расходным газосодержаниями потока? Покажите связь между ними.
4.Как рассчитать потери давления, связанные с гидростатическим стол бом жидкости и трением?
5.Объясните сущность расчета потерь давления с использованием кор реляционного коэффициента.
6.Расскажите о принципе расчета распределения давления газожидкост ной смеси по длине подъемных труб.
Глава 7
ФОНТАННАЯ ЭКСПЛУАТАЦИЯ СКВАЖИН
Явление подъема жидкости с забоя на поверхность за счет пластовой энергии называют фонтанированием скважины, а способ эксплуатации — фонтанным.
§ 7.1. ТИПЫ ФОНТАННЫХ СКВАЖИН, ВИДЫ И УСЛОВИЯ ФОНТАНИРОВАНИЯ
На основании уравнения (6.2) баланса энергии в добываю щей скважине аналогично формуле (6.24) можно записать урав нение баланса давлений в фонтанной скважине
Р з |
Р2 = |
РстфЧ - РгрЧ'РнН> |
|
(7*1) |
|
где Рз — забойное давление |
(принимается |
обычно на уровне |
|||
середины интервала |
продуктивного пласта); рг — давление на |
||||
устье (выкиде) скважины (устьевое давление); |
рСТф — гидро |
||||
статическое давление |
флюидов |
(в общем |
случае |
нефти, воды, |
|
газа) в скважине; ртр— потери |
давления |
на гидравлическое |
|||
сопротивление (трение); рИн — потери давления на инерционное сопротивление (пренебрегают вследствие малости).
В зависимости от соотношения р3 и рг с давлением насыще
ния нефти |
газом рн |
(от местоположения начала выделения газа |
||
из нефти) |
можно |
выделить |
три вида фонтанирования |
и соот |
ветствующие им три типа фонтанных скважин. |
|
|||
Виды фонтанирования и типы фонтанных скважин |
|
|||
Первый тип — артезианское |
фонтанирование: р3> р н, |
рг^=Рн, |
||
т. е. фонтанирование происходит за счет гидростатического на
пора (рис. |
7.1, а). В скважине наблюдается обычный перелив |
|
жидкости, |
движется негазированная |
(без свободного газа) |
жидкость |
(аналогично артезианским |
водяным скважинам). |
В затрубном пространстве между насосно-компрессорными тру бами 1 и обсадной эксплуатационной колонной 2 находится жидкость, в чем можно убедиться, открыв, например, трехходо вый кран под манометром, показывающим затрубное давление РзатрГаз выделяется из нефти за пределами скважины в вы кидной трубе.
Второй |
тип — газлифтное фонтанирование |
с началом выде |
|
ления газа |
в стволе скважины: р3^р » , р2<Рн |
(рис. 7.1, б). |
|
В пласте движется негазированная жидкость, |
а |
в скважине — |
|
Рис. 7.1. Типы фонтанных скважин и виды фонтанирования:
а — артезианское; б — газлифтное |
с началом выделения газа в скважине; в — газлифт |
ное с началом выделения газа в |
пласте |
газожидкостная смесь (на рисунке показано установившееся со стояние). При давлении у башмака НКТ p i^ p H, в затрубном пространстве на устье находится газ и рзатр обычно небольшое (0,1—0,5 МПа). Так как p i^ j? H> P 2, то по мере подъема нефти давление снижается, увеличивается количество свободного газа, происходит расширение газа, растет газосодержание потока, т. е. фонтанирование осуществляется по принципу работы газо
жидкостного подъема. |
фонтанирование с |
началом выде |
|
Третий |
тип — газлифтное |
||
ления газа |
в пласте: р 3< Р н , |
Р 2 < Р н , (рис. 7.1, в). |
В пласте дви |
жется газированная жидкость, на забой и к башмаку НКТ по ступает газожидкостная смесь. После начала притока основ
ная масса газа |
увлекается потоком жидкости |
и |
поступает |
в НКТ. Часть |
газа отделяется (сепарируется) |
и |
поступает |
в затрубное пространство, где газ барботирует в относительно неподвижной жидкости. В затрубном пространстве накаплива ется газ, уровень жидкости снижается и достигает башмака НКТ. Со временем наступает стабилизация и при р 3 < Р п уро вень всегда устанавливается у башмака НКТ. Затрудное дав
ление газа, |
как правило, |
высокое, почти |
достигает значений |
pi и 5?3. При |
утечках газа |
из затрубного |
пространства (через |
негерметичности в резьбовых соединениях НКТ, обсадной ко лонне, устьевом оборудовании) уровень будет находиться выше башмака НКТ. Чем меньше расход и вязкость жидкости,
больше расход газа у башмака, зазор между НКТ и эксплуата ционной колонной, тем больше газа сепарируется в затрубное пространство.
Условие артезианского фонтанирования
Фонтанирование скважины возможно в том случае, если из пласта на забой поступают флюиды, количество энергии кото рых не меньше, чем требуется ее для их подъема на поверх ность. Условие артезианского фонтанирования непосредственно следует из уравнения (7.1) баланса давлений:
р3 > Hpg+ ртр + р2, |
(7.2) |
где Н — глубина скважины по вертикали (принимается обычно
до середины продуктивного |
пласта); р = (р 3 + рг)/2— средняя |
|||||
плотность жидкости |
в скважине; |
р3, |
рг — плотность |
жидкости |
||
соответственно в условиях |
забоя |
и |
устья; g — ускорение сво |
|||
бодного падения. |
|
|
|
|
|
|
С учетом искривления ствола скважины: |
|
|||||
Н = Н' cos а 3 |
|
|
|
П |
|
|
или |
|
cos а зь |
(7.3) |
|||
где Н' — расстояние |
|
|
|
|
f=i |
|
от устья |
до |
забоя вдоль оси |
наклонной |
|||
скважины; а 3— средний зенитный угол кривизны скважины или угол отклонения оси скважины от вертикали; a3i — зенитный угол на участке ствола длиною Н{\ п — число участков разной кривизны ствола (в дальнейшем будем рассматривать верти кальные скважины, а кривизну легко учесть подобным обра зом). Потери давления на трение рТ рассчитываем по формуле Дарси — Вейсбаха. Давление рч принимаем в зависимости от условий сбора и подготовки продукции скважины (см. § 1.4). Оно обеспечивает движение продукции скважины от устья до пункта сбора, зависит от потерь давления на гидравлические сопротивления в устьевом оборудовании, системе сбора и т. д.
(см. гл. |
11). |
длительное |
фонтанирование |
В силу неразрывности потока |
|||
возможно при условии равенства |
расходов |
притекающей из |
|
пласта |
QnJl и поднимающейся в стволе скважины (2П0Д жидко |
||
сти: |
QIW= QnoA = Q- |
(7.4) |
|
|
|||
Поскольку приток и подъем жидкости происходит за счет пластовой энергии, то совместная работа пласта и фонтанной скважины будет согласовываться через р3. Приток (дебит скважины) можно, например, описать уравнением (5.14), от куда
( Q \Чп
(7.5)
Рз= р< - к Г )