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

давление в обсадной колонне, необходимое для открытия клапана, зависит от давления, действующего на клапан со стороны подъемных труб. Если ртр=0,1 МПа, давление в обсадной колонне, необходимое для открытия клапана, составит рк=4,28 МПа. Если ртр=4,0 МПа, давление в обсадной колонне, при котором клапан откроется, будет также равным 4,0 МПа. Условие для поступления газа через клапан в подъемные трубы из затрубного пространства: рк>Ртр. Тогда клапан может открыться при ртр<С4,0 МПа, для чего давление в затрубном пространстве должно быть в пределах 4,28-4,0 МПа. Если клапан открыт, давление в полости 5 (см. рис. 2.4-7) будет примерно равным давлению в обсадной колонне потому, что площадь поперечного сечения штуцера 4 намного меньше площади поперечного сечения штуцера 6. В этом открытом положении давление в подъемных трубах не влияет на движущую систему; закрытие клапана контролируется только давлением в обсадной колонне и клапан будет закрываться, если давление в ней упадет до давления в колпаке, т. е. при рк=Ркл.

Клапан находится в среде с более высокой температурой в усло-

Ртр,МПа 50 -

30 -2.0 -

to V-

20 30

40 Щ8 р„,МПа

Рис. 2.4-7. Газлифтный клапан типа А фирмы Гибер-сон

Рис. 2.4-8

виях скважины, чем при нагнетании в него азота на поверхности. Согласно общему закону состояния газа, давление азота в колпаке при температуре окружающей среды Ti на глубине установки клапана Li

гстГг

Ркл.ТРк

Коэффициент сжимаемости азота в большинстве случаев практически незначителен. При 40 °С и давлении 5,0 МПа, например, он равен

1,002. Следует учитывать, что установить истинную температуру в колпаке работающего клапана сложно, так как трудно учесть влияние эффекта охлаждения газа при прохождении его через клапан. Поэтому обычно допустимо рассматривать, что отнощение z„lzi равно единице, тогда

Ркл.1=Рн..ст. (2.4-2)

Для ТОГО чтобы контролировать работу клапана давлением сжатого газа на устье, следует знать давление сжатого газа рк.; на глубине установки клапана Li при условии, что давление в обсадной колонне на устье скважины равно Ру. р. По уравнению (1.2-4) с допущением, что н = 0 для давления на глубине газового столба, получим соотношение

отшм

Примем, что Pi = Pk. j, Р2 = Ру.р, h=Li, тогда давление нагнетаемого газа на поверхности Ру. р на глубине Li, где установлен газлифтный клапан

Рк.;=Ру.ре • (2.4-3)

Здесь Т можно рассматривать как среднеарифметическое значение годовой температуры на поверхности и пластовой температуры на глубине клапана; z - коэффициент сжимаемости нагнетаемого газа в затрубном пространстве обсадной колонны при давлении рк и температуре Т.

Точность расчета не снизится значительно, если примем, что Рк~ лгру.р »рк L.

Пример 2.4-5. Найти: давление нагнетания азота в колпаке клапана Ркл.ст при температуре 20 °С; давление закрытия клапана по давлению на устье обсадной колонны рк.г и диаметр отверстия штуцера dш клапана если рк= 1,072 ркл-0,072 ртр при условии, что глубина установки клапана Li=670 м, температура на этой глубине 7, = 30°С; давление в затрубном пространстве обсадной колонны на этой глубине р,;.; = 4,05. МПа, средняя годовая температура на поверхности 7к.у=.11°С; максимально возможное обратное давление во время откачки жидкости из скважины после закрытия клапана ртл тах=2,96 МПа; обратное давление во время непрерывного газлифта ртр.н.л=1,67 МПа; Af = 21,0кг/моль; х=1,25; дебит газа через клапан во время непрерывного газлифта 9ст = 0,5 мс; коэффициент расхода при истечении р, = =0,9; Рст=0,101 МПа, Гст =288,2 К.

Давление в колпаке клапана, установленвого в скважине, определяется по уравнению

Ркл.г = 0,933рк.г -Ь О.ОбУртр.гах = 0,933-4,05 + 0,067 2,96 = 3,97 МПа.

Давление в колпаке при температуре 20°С

293,3

Ркл.20 = 3,97 2 = 3,84 МПа.

Давление закрытия клапана равно давлению в колпаке. Ем величину на поверх-ности можно вычислить по уравнению (2.4-3). Для расчета требуется знать Тяг.

284.2 + 303,2 2

= 293,7 К.

Согласно рис. 8.1-1 и 8.1-2 z=0,87 при 7 = 293,7 и ip»p„.(=,3,97 МПа.

Следовательно, давление закрытия клапана на устье обсадной колонны равно

Ру.р = 3,97 е

Q,00118.67Q.21,Q 0,87-293,7

: 3,72 МПа

Диаметр отверстия штуцера можно вьиислить по уравнению (1.5-4). Отношение давлений во время эксплуатации скважины

pK.i

1,67 4,05

= 0,412.

Критические отношения давлений для различных значений х, вычисленные по уравнению (1.6-3), приведены в табл. 2.4-4, а в табл. 2.4-5 - коэффициенты С, вычисленные по уравнению (1.5-5) для различных соотношений давлений ps/pi в предположении, что х=4,25. По табл. 2.4-4 (рг/рО =0,555 при х=1,25. Так как 0,412<0,б55, можно принять С, равным 0,465 (по табл. 2.4-5). С помощью уравнения (1.5-4), где Tx = Ti и Р1=Рк.;, можно определить диаметр штуцера

ит = (/"о,Е

0,101 (21,0-303,2)».5

101,3-4,05-0,9.0,465 =0-0904 м,

288,2

Таблица 2.4-4

т. е. шт«9 мм.

2) Снижение уровня жидкости в скважине. В скважине, остановленной или «заглохшей» по какой-либо причине или намеренно заполненной жидкостью с поверхности, эксплуатация может

быть возобновлена только после удаления из нее значительного количества жидкости. Эта операция, называемая снижением уровня жидкости в скважине (разгрузка, опорожнение), в газлифтных скважинах осуществляется под действием сжатого газа. Простейший способ достижения этого - выталкивание жидкости через насосно-компрессорные трубы под действием нагнетаемого в затрубное пространство обсадной колонны сжатого газа. Однако на практике для такой операции требуется очень высокое давление сжатого газа, что вызывает необходимость прокладки на поверхности отдельной сети газопроводов высокого давления и создания резкого перепада давления на пласт во время «опорожнения» скважины. В результате этого могут образоваться каверны в призабойной зоне, песок выносится на поверхность и т. д. В современной практике уровень жидкости в скважине понижают в несколько этапов путем установки газлифтных клапанов по высоте подъемной колонны труб. На рис. 2.4-9 показаны основные этапы снижения уровня жидкости в скважине при установке трех газлифтных клапанов. На рисунке показана