Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 [ 107 ] 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270

возможности бесперебойно. Этот процесс может протекать следующим образом:

1. За счет природной энергии нефтяной залежи, Ж.

2. За счет энергии, искусственно вводимой в нефтяную залежь или скважину с поверхности, .

3. За счет природной и искусственно вводимой энергии W + W.

II и

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 жидкости или газожидкостной смеси в скважине являются:

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

2. Потери энергии, связанные с движением ее по подъемным трубам и через устьевое оборудование (в скважине), Ж.

3. Потери энергии за счет поддержания некоторого противодавления на устье скважины, необходимого для продвижения продукции скважины по наземным коммуникациям, Ж.

Эта составляющая энергетического баланса не принимает никакого участия в процессе подъема, а представляет энергию, уносимую потоком жидкости или смеси за пределы устья скважины.

В общем виде баланс энергии работающей скважины можно записать так:

IV = W\ + W+W=W,,+IV,. (6.153)

Потери энергии, связанные с движением смеси по подъемным трубам и через устьевое оборудование W, таковы:

- Потери на трение, связанные с движением смеси по трубе Ж р, и потери на трение, связанные с относительным скольжением газа в жидкости Ж..

- Потери на местных сопротивлениях (движение смеси через муфтовые соединения труб и через устьевую арматуру) W.

- Инерционные потери, связанные с ускоренным движением смеси W.

С учетом этого выражение (6.153) может быть переписано следующим образом:

W = W + W, + + + Ж„„ +W = Ж„ + W„. (6.154)

Анализ большого количества экспериментальных исследований, проведенных в нефтяных скважинах, показывает, что составляющие W и ЖI, настолько малы в общем балансе энергии, что ими можно без большой погрешности для практики пренебречь.

Потери энергии на преодоление веса гидростатического столба смеси удобнее представить в виде, когда «скольжение» газа учитывается плотностью смеси, т.е. записать:

" 1С " гс " сч •

с учетом вышеизложенного уравнение (6.154) примет вид: W = W+W,+W=W,,+W„. (6.155)

На забое продукция скважины обладает потенциальной энергией, общее количество которой определяется суммой энергии жидкости и энергии газа Ж (выделяющегося из нефти).

Потенциальная энергия жидкости (например, 1000 кг) при подъеме на высоту dH от забоя должна составлять:

Ж, = 10 • g • dH Н-м (Дж). (6.156)

Перепад давлений в этом случае составит:

dP = p,gdH, (6.157)

где - плотность жидкости с растворенным в ней газом, кг/м.

Подъем жвдкости в количестве 1000 кг будет осуществляться до давления, равного давлению насьпценияР С момента выделения газа из раствора масса жидкости будет все время уменьшаться по мере ее подъема к устью скважины. Таким образом, при снижении давления до давления насыщения Р. потенциальная энергия жидкости Ж, равна

Плотность жидкости с растворенным в ней газом р, зависит от давления Р и температуры Т.

Количество выделяющегося из раствора газа С,, зависит от газонасыщенности G„, коэффициента растворимости а, являющегося функцией РиТ, давления Р и температуры Т (при Р,=const).

Количество свободного газа при давлении Р и температуре Т, приведенное к нормальным условиям, составляет:

G„=[a {Р,ТУР]. Масса этого газа равна

Mp=GnP„,

где р,,, - плотность газа в нормальных условиях, кг/м"*.

При движении жидкости из области, где давление равно Р, до устья (Ру) потенциальная энергия ее должна составлять Ж":

[а(Р,7)-Р]р,„}

P{P,T,G\,)

(6.159)

где р - плотность жидкости после выделения из нее свободного газа в количестве G,, р„, кг/м\

Таким образом, потенциальная энергия жидкости при подъеме ее от забоя до устья, когда в процессе ее подъема происходит выделение свободного газа, должна быть равной:

V dP V г

W=10 { "f . + J {lO-[a{P,T)P] p,„

P{P,T,G\,)-

LPPJ) n

(6.160)

в соответствии с уравнением состояния реального газа количество свободного газа G „ при давлении Р и температуре Т G „ {Р, Т) составит:

G„iP,т)=Ir,

где G,1 - количество свободного газа, выделяющееся из жидкости при снижении давления от до Р, м;

Т - температура в точке подъемных труб, где давление равно Р, К;

- абсолютная температура. К;

Z - коэффициент сверхсжимаемости газа, зависящий от состава газа, давления и температуры, z = f(P, Т).

Давление Р в точке подъемных труб зависит от глубины этой точки Я. В то же время температура Т зависит от глубины выбранной точки с давлением Р , т.е. Т = f(H). Для каждой конкретной скважины можно эмпирически выразить температуру Т в функции