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

PJ. Клапан 2 будет устойчиво закрытым при следующем соотношении действующих сил:

PJ. + PJ.>PJ. + PJ.- (8-59)

Используя обозначение (8.51), получим:

P.-P.>f-{P.-P.). (8.60)

Давление в трубах, при котором произойдет открытие клапана, обозначим через Р . Зависимость (8.60) в этом случае принимает вид:

р -р >(р -р \

откуда давление Р с учетом (8.52) таково:

P>KJ>-Ky. (8.61)

Из полученного выражения найдем давление зарядки сильфона для открытия клапана при заданном давлении в трубах Р и известных характеристиках клапана:

с=(Ло+кЛ). (8.62)

При открытом клапане давление внутри корпуса клапана равно Р. Это давление действует на площадь поперечного сечения сильфона/,. Баланс сил при устойчиво открытом клапане таков:

PJ. = PJ.- (8.63)

ICjianan закроется, если давление внутри него Р снизится до величины Р, а баланс сил в этом случае должен быть следующим:

PJ\<PJ.

Р„<Р. (8.64)

Разность открывающего и закрывающего давлений АР равна: АР = Р -Р,

то тз

или с учетом выражений (8.61) и (8.64):

AP = /CP-P). (8.65)

Подставляя Р из (8.62) в (8.65), окончательно получаем:

AP = (P„-PJ. (8.66)

При постоянном давлении зарядки сильфона и известных характеристиках клапана управление его работой, т.е. открытие и закрытие, может осуществляться изменением давления в трубах Р.

Таким образом, рассмотренные сильфонные клапаны могут управляться как давлением в трубах Р, так и давлением в затрубном пространстве Р, что существенно расширяет возможности газлифтной эксплуатации скважин.

Комбинированный клапан, представленный на рис. 8.6 г, является синтезом клапанов, рассмотренных на рис. 8.6 а и 8.6 в.

Газлифтные клапаны являются дорогостоящими сложными системами и требуют не только высококачественных материалов, но и высокоточной технологии их изготовления.

8.6. РАСЧЕТ РАССТАНОВКИ ГАЗЛИФТНЫХ КЛАПАНОВ

Известны два метода расчета расстановки газлифтных (пусковых и рабочего) клапанов: аналитический и графический. В качестве пусковых используют сильфонные нормально закрытые клапаны, а в качестве рабочих - сильфонные нормально открытые.

Рассмотрим этот вопрос для однорядного подъемника при прямой системе закачки газа (рис. 8.5).

Аналитический метод. Принципиально он не отличается от метода расчета пусковых отверстий, рассмотренного ранее. Количество пусковых клапанов и их местоположение зависит от давления, создаваемого компрессором Р, глубины спуска башмака подъемника Я, типа используемого клапана и т.п. Глубина установки первого клапана определяется из уравнения баланса давлений до клапана Р (со стороны затрубного пространства) и после Р (со стороны подъемника), точное выражение которого следующее:

Л = Л, + Л-А.р.. = К + Ру + АРрж + Акл = Л. (8.67) где Ру - давление, создаваемое компрессором в затрубном пространстве на устье скважины, Па;

Р - давление, создаваемое весом газа, Па;

АР - потери давления на трение газа в затрубном пространстве. Па;

Р - давление столба жидкости в подъемнике. Па;

Р -давление в подъемнике на устье скважины. Па;

АР ж- потери давления на трение жидкости в подъемнике. Па;

ДР - потери давления в клапане, Па.

Давление с учетом веса столба газа можно рассчитать по барометрической формуле ( при нулевом расходе газа):

Р+Р,=Рехр

(8.68)

где Рр - плотность газа при нормальных условиях, кг/м;

Гр, - соответственно нулевая и средняя температура в затрубном пространстве на длине Я, К; - нормальное давление, Па;

Zp - средний коэффициент сжимаемости газа на длине Я.

Раскладывая экспоненциальную функцию в ряд и ограничиваясь двумя первыми членами, получим:

Р +Р =Р

ку г icy

(8.69)

Расчеты показывают, что в реальньк скважинах вес газа составляет 2-3% от давления Р, поэтому им в практических расчетах можно пренебречь.

Потери давления на трение газа в затрубном пространстве рассчитываются так:

" \-вн "нар /

Я

(8.70)

где \ - коэффициент трения газа в затрубном пространстве; Uj, - скорость движения газа, м/с; р - плотность газа, кг/м;

вн нар - соответственно внутренний диаметр обсадной колонны и наружный диаметр подъемника, м.

Потери давления на трение жидкости в подъемнике таковы:

(8.71)

где - коэффициент трения жидкости в подъемнике, внутренний диаметр которого (м);

- скорость движения жидкости, м/с;

- плотность жидкости, кг/м.

Давление столба жидкости в подъемнике в соответствии с (8.10) для рассмотренного случая равно: