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

альных газов бесконечно мало, получим давление столба газа

Изменение давления в единицу времени можно определить дифференцированием этого уравнения, т. е.

dp РхУгтуж 9 4-10

dt - -(V, + S,pv.j? - >

В течение этого же интервала времени t объем столба жидкости выше объема газа будет уменьшаться благодаря аэрации Уж\ до

Изменение объема в единицу времени можно определить дифференцированием этого уравнения

dVyK

Следовательно,

dU ~ смтр-

dp dp dvx

Усм5,р. (2.4-11)

dt dvx dt

С учетом уравнений (2.4-10) и (2.4-11) в результате получим

dvж (Vi + гжЗтр1 Уем (2 4-12)

dp PiViVx

Это уравнение приближенное выражение потери объема столба жидкости в результате уменьшения единицы давления в столбе газа.

Третья фаза. Она начинается в то время, когда верх столба жидкости достигает поверхности, и кончается, когда негазированная жидкость высотой Лдоб вытекает из подъемных труб. Допустим, что в момент времени t\ объем газа ниже столба жидкости будет Vi. Принимая, что после этого момента газ не нагнетается в трубы, допускаем, что объем его увеличивается до на протяжении времени t. Падение давления в единицу времени описывается уравнением (2.4-10). Однако теперь объем жидкости выше столба газа уменьшается не только вследствие аэрации, но также из-за истечения его в выкидную линию. Следовательно, на момент (tl+t) объем жидкости

ж2 =ж1 жтр смтр-

Дифференцируя это уравнение после перестановки слагаемых, получим

=--5,р(с;е«+ж). а по аналогии с уравнением (2.4-12) будем иметь

dvx (Vi + ж5тр) (ж+ Уг.пр) (2 4-13>

dp РгУиж

Сравнивая уравнения (2.4-12) и (2.4-13), видим, что уменьшение столба жидкости на единицу падения давления и, следовательно, удельное уменьшение его гидростатического давления больше в третьей фазе, чем во второй.

Приведенные соображения позволяют сформулировать несколько-критериев периодической газлифтной эксплуатации. Чтобы обеспечить максимально возможную добычу Лдоб/Лсум по отношению к начальному объему жидкости высотой столба Лсум, необходимо, чтобы движение жидкости к поверхности происходило при максимальной скорости. Это. можно достичь в первой фазе газлифтной эксплуатации путем ускорения подъема столба жидкости до конечной скорости и» за минимально возможное время. Клапан в этом случае следует применять быстродействующего типа (см. параграф 2.4, п. За.1), т. е. после открытия клапана газ сразу же проходит через полностью открытое отверстие. Во второй и третьей фазах скорость жидкости не должна увеличиваться. В интересах этого нагнетание сжатого газа в подъемные трубы следует прекращать в то время, когда объем и давление газа в подъемных трубах уже достаточны для дальнейшего подъема жидкости при постоянной скорости. В этом случае гидростатическое давление будет уменьшаться; на устье скважины должно поддерживаться минимальное давление.

1. Сравнивая уравнения (2.4-12) и (2.4-13), видим, что уменьшение как объема, так и гидростатического давления столба жидкости происходит намного быстрее в третьей фазе, чем во второй. Таким образом при расширении газа в подъемных трубах вероятность уменьшения скорости подъема жидкости в третьей фазе намного меньше, чем во второй. Следовательно, целесообразно рассмотреть вопрос, можно ли не нагнетать газ в подъемные трубы в начальный момент третьей фазы? Допустим, что давление газа Ртр ниже гидростатического давления столба жидкости /гдв = 7ж=Рг в момент, когда газлифтный клапан закрывается. Примем, что отношение давления Рг/ртр достаточно, чтобы обеспечить требуемую скорость продвижения столба жидкости. Вычитая одно и то же значение Ар из числителя и знаменателя этого отношения, значение которого меньше единицы, получим

Рг~Ар рж Ртр - Ар Ргр

которое обязательно меньше, чем Рг/ртр. Таким образом, высота подъема жидкости при снижении давления газа на единицу будет уменьшаться, или, другими словами, градиент давления при подъеме жидкости будет увеличиваться. Следовательно, скорость продвижения столба жидкости не может уменьшаться, если его давление снижается на то же значение, что и давление газа.

Допустим, что в начале третьей фазы объем подъемных труб, заполненных газом при давлении pi, равен Vi= (1-Лдв) Х5тр. К концу этой фазы в момент, когда жидкость только что прошла устье скважи-

ны, объем газа V2={L-/гп)Х5тр; давление газа таким образом (допуская для упрощения, что газ идеальный) составит

Р2--

(2.4-14)

Если Др меньше, чем гидростатическое давление столба жидкости высотой йдоб, поднимаемого из скважины, т. е. ДрЛдобУж, то по приведенным соображениям скорость продвижения столба жидкости не будет уменьшаться. Тогда, с этой точки зрения, питание сжатым газом регулируется правильно, если газлифтный клапан закрывается в момент, когда верх столба жидкости достигает поверхности. Если, с другой стороны, Др>/гдобУж, то газлифтный клапан должен закрываться после начала третьей фазы. Это может быть в том случае, когда отношение hcyu/Lp сравнительно большое. Поступление сжатого газа в подъемные трубы иногда продолжается слишком долго, например, до тех пор, пока весь столб жидкости поднимается на поверхность (или даже дольше).

Легко видеть, что в результате этого может увеличиться удельный расход нагнетаемого газа выше необходимого минимума.

2. На устье скважины не следует устанавливать фонтанный штуцер или другую арматуру с высоким сопротивлением пото-ку, за исключением тех случаев, где это необходимо. Эксперименты показывают (Бидл и др., 1963), что чем меньшего размера установлен на устье скважины фонтанный штуцер, тем выше будет максимальное текущее забойное давление и тем меньше будет добываться жидкости. Экспериментальные данные, сведенные авторами в графическую форму (рис. 2.4-14), делают очевидным, что чем меньше диаметр штуцера, /2 16 20 Zf jy больше будет давление на обоих кон-t,iiiuH подъемных труб и тем медленнее будут

Рис. 2.4.14. Влияние диаметраэти давления уменьшаться. Некоторые экс-фонтанного штуцера, установлен-плуатационные параметры сведены в ного на устье скважины, на перио-.дд 2 4 8

дический газлнфт (Бидл я др., жидкости, добываемый за

цикл, значительный и давление в колпаке клапана ркл высокое, а сепараторная установка расположена рядом с эксплуатационной скважиной, для безопасности необходимо у сепаратора установить фонтанный штуцер.

Если сепараторная установка поднята высоко над устьем скважины, то некоторое количество жидкости может перетекать обратно в скважину. Чтобы предотвратить это, на устье устанавливают реверсивный обратный клапан большой пропускной способности для жидкости.