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

Конструкция клапанов, используемых для снижения уровня жидкости в скважине (разгружающие клапаны) в установках для непрерывного или периодического газлифта в основном одинаковая. Условия, при которых открываются или закрываются клапаны, рассмотрены в параграфе 2.4.1, а.2. Клапаны, применяемые при непрерывном газлифте, необходимы для того, чтобы нагнетаемый газ постоянно поступал из затрубного пространства или по какому-либо другому каналу. При этом скорость нагнетания газа автоматически регулируется. Скорость притока жидкости из пласта и состав жидкости могут незначительно изменяться в процессе разработки месторождения. Жидкость, поднимающаяся в насосно-компрессорных трубах, может оказаться более легкой или более тяжелой, что вызовет падение или подъем давления в подъемных трубах у бащмака.

Устойчивая добыча может поддерживаться в этом случае регулированием подачи нагнетаемого газа, т. е. путем установки клапана с большей пропускной способностью при более высоком давлении в подъемных трубах и наоборот. Очевидно, клапан не должен закрываться при любых падениях давления вследствие колебаний значений плотности поднимаемой жидкости. Из этого следует, что в клапане для непрерывного потока отношение 5ш. г. кл/5кол. кл и, следовательно, разница между открывающим и закрывающим давлениями должны быть по возможности высокими. Так как в рабочем положении клапан постоянно открыт, то не требуется моментальное его открытие или закрытие. При непрерывной работе силы, действующие в направлении движения штока вверх, должны быть достаточными, чтобы удерживать его в положении, позволяющем прохождение через клапан необходимого количества газа. На зависимость длины хода штока от увеличения давления в пространстве ниже сильфона влияют следующие условия: будет ли клапан действовать в зависимости от натяжения пружины или под воздействием давления газа. В первом случае с изменением давления на 0,1 МПа шток клапана перемещается на одно и то же расстояние независимо от положения штока. В другом случае, когда клапан заполнен газом, с увеличением давления на эту же величину длина хода штока резко уменьшается. Этот клапан, следовательно, менее эффективен при сравнительно высоких рабочих давлениях. При непрерывном газлифте пропускная способность клапана будет автоматически регулироваться, если пространство ниже шарика открытого клапана находится под давлением, равным давлению в подъемных трубах. Это можно обеспечить несколькими путями. В клапане, показанном на рис. 2.4-26,fl, сопротивление потоку через отверстия / значительно больше, чем сопротивление потоку через отверстия 2, и, следовательно, давление в пространстве 3, когда клапан открыт, почти равно давлению в подъемных трубах.

Требования, которые предъявляются к клапанам для периодического газлифта, зависят от условий их эксплуатации. В параграфе 2.4.3, п. а.1 установлено, что клапаны должны, как правило, моментально открываться или закрываться каждый раз, если газопровод, по которому нагнетается газ к скважине, не снабжен контроллером циклов. Если поток нагнетаемого газа надлежащим образом регулируется на поверх-

ности, то моментального закрытия клапана не требуется. Объем затрубного пространства и разница между давлениями открытия и закрытия клапана значительно влияют на потребление нагнетаемого газа за цикл. Затрубное пространство можно использовать как объем для накопления газа между циклами. Если закачка газа на поверхности регулируется контроллером циклов периодичности газлифта, а газа достаточно для проведения процесса, тогда объем затрубного пространства скважины не используется для накопления газа. Процесс в этом случае будет протекать следующим образом. Нагнетаемый в затрубное пространство газ при достаточно высокой скорости через газлифтный клапан поступает в подъемные трубы. В результате жидкость при расчетной скорости движется вверх, скорость нагнетания газа с поверхности в затрубное пространство равно скорости прохождения его в подъемные трубы, так что давление в затрубном пространстве остается неизменным. Как только жидкость в подъемных трубах поднимется на достаточную высоту, с помощью контроллера прекратится подача газа в затрубное пространство. Давление в этом пространстве начнет падать, что приведет к закрытию клапана; расширяясь, газовая пробка, заключенная в подъемных трубах, проталкивает жидкость на поверхность. Давление открытия клапана, следовательно, может быть равным давлению его закрытия, т. е. на давление открытия клапана может влиять только давление в затрубном пространстве. Клапаны такого типа называются сбалансированными. На рис. 2.4-26, г показан разрез такого клапана. Отверстие клапана площадью поперечного сечения 5ш. г. кл находится под воздействием давления в затрубном пространстве, передаваемого через входное отверстие /. То же давление, передаваемое через входное отверстие 2, действует и на эффективную площадь (5кл-5ш.г.кл). Следовательно, сила открытия клапана составляет рк 5кол. кл, на нее не влияет давление в подъемных трубах. Если клапан открыт, то наибольщее падение давления нагнетаемого через клапан газа возникает в отверстии 3. При этом давление в пространстве 4 будет почти равным давлению в затрубном пространстве.

В клапане фирмы ОТИС типа С (см. рис. 2.4-28) давление его открытия также не зависит от давления в подъемных трубах.

Если количество нагнетаемого газа не контролируется на поверхности или если наивысшая скорость газового потока, которую способен регулировать контроллер, меньше требуемой для подъема жидкости при заданной скорости ее подъема, то сбалансированные клапаны не будут работать. В таких случаях следует применять клапаны, используемые для периодического газлифта с достаточно большим диапазоном изменения давления. Такие клапаны позволяют накопленному в затрубном пространстве газу поднимать жидкость на поверхность при заданной скорости только за счет своей энергии или энергии газа, нагнетаемого из поверхностного питательного газопровода. Клапаны этого типа, работающие под воздействием давления, называются несбалансированными. Важно подобрать диапазон изменения давления в газлифтном клапане.

Если диапазон изменения давления в клапане слишком мал, тогда потери жидкости (вследствие испарения, прилипания частиц к стенкам

Рис. 2.4-32. Расположение камер для установки газлифтных клапанов

труб) Ап5тр будут значительными. Если этот диапазон значительный, то большое количество газа будет входить в подъемные трубы после того, как жидкость достигнет поверхности. Большинство сильфонных клапанов относится к клапанам несбалансированного типа. Несбалансированный с резиновой манжетой газлифтный клапан сконструирован отделом технологии добычи нефти Университета тяжелой промышленности (Венгрия). Основное свойство его заключается в том, что процесс

открытия клапана контролируется в широких пределах при воздействии на него-давления в затрубном пространстве.

В промысловой практике применяют также клапаны, управляемые давлением в подъемных трубах. Они могут быть стандартными несбалансированными, используемыми при периодическом газлифте. Устанавливают такие клапаны в камерах, обеспечивающих их замену при давлении в подъемных трубах, действующим на площадь (5кол. кл-5ш. г. кл), и давлении в обсадной колонне, действующим на площадь 5ш. г. кл. Устройство клапана показано на рис. 2.4-31. Если клапан открыт, нагнетаемый газ может проходить в подъемные трубы через обратный клапан /, штуцер 2 и диафрагму 3. Благодаря свойствам этого устройства клапан более чувствителен к изменениям давления в подъемных трубах, чем в обсадной колонне. Полагается, что такая конструкция клапана приемлема при многоточечном нагнетании газа (сравни часть 2.4.4, п,а). Недостатком этого клапана является то, что он не будет удовлетворительно работать в скважинах с очень низким забойным давлением; регулирование циклами периодичности газлифта для таких установок является в какой-то степени проблемой; если давление на устье в процессе эксплуатации скважин сначала увеличивается, а затем медленно падает, то клапан продолжительное время может оставаться открытым, вызывая перерасход нагнетаемого газа. Давление закрытия клапана в обсадной колонне определить невозможно, так как давление под сильфоном в открытом положении клапана может весьма в широких пределах отличаться от давления в обсадной колонне.

а.5) Установка газлифтных клапанов; клапаны, заменяемые с помощью приспособлений, спускаемых вскважину на канате.

Клапаны, устанавливаемые в специальных камерах, спускаются в скважину вместе с колонной насосно-компрессорных труб. В этих камерах клапаны закрепляются на резьбе или с помощью уплотнительных колец. В первом случае клапан в камеру устанавливается на поверхности перед спуском насосно-компрессорных труб в скважину. Замена таких клапанов возможна только после подъема насосно-компрессорных труб. На рис. 2.4-32, а площадь поперечного сечения камеры для газлифтного клапана равна площади сечения подъемных труб. На рис.