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

альным, так как при более низких пластовых давлениях энергия, необходимая для поддержания фонтанирования в подъемной колонне, составляет большую часть из общей энергии, необходимой для продви-

Таблица 2.3-1

жения пластовой жидкости от периферийной зоны пласта до устья скважины (Нинд, 1964).

2.3.3. РАСЧЕТ РАБОТЫ ФОНТАННЫХ СКВАЖИН НА ОПТИМАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРАХ

В настоящее время нет единого мнения относительно того, что точно означает термин оптимальные параметры. Однако раз уж та или иная интерпретация термина принята, то вопросы относительно структуры оптимальной скважины или добычи могут быть однозначно разъяснены.

К оптимальным относятся параметры: диаметр d и длина подъемных труб L, а также давление на устье скважины Ру. р. Правильный выбор параметров d И L имеет большое значение, так как колонну подъемных труб можно заменить только после остановки скважины. Замена подъемных труб - дорогостоящая операция и требует большой потери времени. Допустим, ;Что оптимальная длина насосно-компрессорных труб равна глубине скважины Lckb, при этом фильтр располагается на одном уровне с кровлей продуктивного пласта. Определим оптимальный диаметр насосно-кбмпрессорныхтруб, исходя из следующих интерпретаций термина оптимальные параметры: 1) диаметр подъемных труб оптимальный, если заданный дебит обеспечивается при минимальном газовом факторе; 2) по Крылову (Муравьев и Крылов, 1949 г., с. 270) диаметр колонны подъемных труб оптимальный, если он будет иметь размеры, достаточные для начального дебита (этот дебит обычно максимальный), и если при этом гарантируется фонтанная добыча в течение возможно длительного периода времени; 3) по Нинду (1964, с. 84) диаметр колонны подъемных труб оптимальный, если обеспечивается максимальный дебит при данном давлении на устье скважины Ру. р; 4) диаметр колонны подъемных труб оптимальный, если обеспечивается фонтанирование скважины при минимальном газовом факторе.

Основная идея каждой из этих интерпретаций состоит в выборе диаметра колонны подъемных труб, который обеспечит наименьшее падение давления фонтанирования при заданных условиях. Вот почему подъемные трубы следует спускать до забоя скважины (что практиче-

ски означает верхнюю часть кровли пласта). Если подъемные трубы будут короче, то подъем жидкости будет осуществляться в интервале между забоем скважины и фильтром подъемных труб по обсадной колонне, диаметр которой значительно больше оптимального, вследствие чего и градиент давления здесь будет значительно больше оптимального.

а) Определение диаметра насосно-компрессорных труб при минимальном удельном расходе газа и неизменных во времени параметрах потока

Дано забойное давление Ртр. б = Рз. д, минимально допустимое давление на устье скважины Ру. р, дебиты нефти и газа и qr при заданном забойном давлении, длина Lxp колонны насосно-компрессорных труб и физические свойства жидкости и газа; определить диаметр насосно-компрессорных труб, который обеспечивает заданный дебит при минимальном газовом факторе.

а. 1) Уравнение Крылова. Уравнение (1.4-23) позволяет определить оптимальный диаметр насосно-компрессорных труб:

d„„, = 0,263]/ir. (2.3-1)

После решения этого уравнения следует выбрать стандартный диаметр насосно-компрессорных труб, ближайший к полученному значению. Подставляя этот диаметр в уравнение (1.4-27), получим минимальный рабочий газовый фактор, который будет обеспечивать фонтанирование скважины. Если этот газовый фактор меньше имеющегося эффективного газового фактора Яэф, то скважина будет фонтанировать. В противоположном случае фонтанирЬвание не возможно ни при вычисленном, ни при каком другом диаметре труб. Необходимо ввести понятие эффективного газового фактора, так как часть газового потока, измеренного после сепаратора, была еще растворена в нефти, когда она поднималась по подъемным трубам. С другой стороны, Rq, как вытекает из его определения, есть газо-нефтяное отношенпе, т. е. относится только к нефти, а из скважины может добываться также некоторое количество воды, так что газ должен поднимать также и эту воду. По Крылову, эффективный газовый фактор /?эф определяется по уравнению

R,Ro-Rp.r)ii-Rs), (2.3-2)

где Ro - газовый фактор, измеренный после сепарации и отнесенный к температуре и давлению в сепараторе; Rp.r-количество растворенного газа в подъемной колонне труб при давлении, равном среднему давлению в трубах и при условии, что давление в подъемной колонне представляет линейную функцию длины колонны,

R.f£l2A+Py p\. (2.3-3)

Rb - содержание воды в нефти.

Пример 2.3-1. Найти: 1) диаметр колонны подъемных труб, при котором требуется наименьший газовый фактор, и 2) решить, будет ли .эта скважина фонтаниро-

вать, если „ = 63,5 мсут, Ло=320 мУм\ Л.=0, р = 830 кг/м Рр = 4,М0-« м/Па, Ltp = 1400 м, ртр.б = 2,3 МПа, py,pm.n = 0,2 МПа, рст = 0,1 МПа.

Так как у=РЙ=830-9,81 =8142 Па/м, то средний градиент давления по уравнению (1.4-20)

- 2,3-10« -0,2-10»

1400-8142 - 0,184.

Диаметр колонны подъемных труб найдем по уравнению (2,3-1)

Из табл. 2.3-4, а (см, ниже) видно, что ближайший стандартный диаметр насосно-компрессорных труб равен 73 мм, а внутренний диаметр - 0,062 м. Наименьший газовый фактор для обеспечения фонтанирования по уравнению (1.4-27) будет равен

опт = 0,1,23 2 3 \Qs ~ 236.

0,062. 0,184 0,ll«lg osiQs

Количество растворенного газа в подъемной колонне определим по уравнению (2.3-3) по среднему давлению

/?р,г = 4,1.10-«

2,3-10«-+-0,210в

- 0,11» =4,7- 5 V.3/M3.

Эффективный газовый фактор найдем ;по уравнению (2.3-2)

;?эф=(320 -5)(1-0) = 315 мз/мз. Следовательно, эта скважина будет фонтанировать, так как /?эф>Лопт.

а. 2) Кривые градиента давлен и я. Из серии кривых, относящихся к данному стандартному диаметру подъемной колонны и данному дебиту q„, выберем ту кривую, по которой при увеличении давления от ру, р до Ртр, б можно точно определить длину Ltp- По значению Ro на этой кривой находится газовый фактор, при котором скважина будет фонтанировать по подъемным трубам выбранного диаметра с заданными рабочими параметрами. Из нескольких газовых факторов, соответствуюпщх различным диаметрам подъемных труб, один будет минимальным. Диаметр подъемных труб, соответствующий этому Ro, будет оптимальным, т. е. эти подъемные трубы будут обеспечивать добычу нефти при наименьшем газовом факторе.

Рис. 2.3-12. Номограмма для выбора кривой градиента давления

Пример 2.3-2. Используя кривые градиента давления Джилберта, определим диаметр колонны подъемных тру<5, при котором будет обеспечиваться наименьший газовый фактор по условиям предыдушего примера. Рис. А-4 (ом. приложение) спра-