выбор режима работы газлифта.

 

 

Выбор оборудования и режима работы газлифтной скважины производится на основе использования кривых распределения давления при движении газожидкостной смеси в подъемнике или эмпирических зависимостей А.П. Крылова с соавторами. Важнейшими величинами, подлежащими обоснованию, являются удельный расход нагнетаемого газа и давление нагнетания. При этом задача по оптимизации условий работы скважины может быть поставлена по-разному. Например, ограничений на рабочее давление газа не накладывается; рабочее давление   газа   ограничено;   неограничен   удельный   расход   газа;

V,m	г/мин р ,	МПа рг,
10	-      100	'-      100 ■
8	80	80 -
6	60	60 ■
4	40	40 ■
2	20	20 ■
0	0	0 ■

V - расход рабочего газа; рр - рабочее давление газа в кольцевом пространстве на устье; рг - буферное давление; Qx - дебит скважины по жидкости

удельный расход энергии на подъем жидкости должен быть минимальным и т.д.

Оптимальный вариант оборудования и режим работы газлифтной скважины находятся путем сравнения технико-экономических показателей возможных вариантов решения этой задачи.

При использовании кривых распределения давления в подъемнике задача решается в следующей последовательности:

1) при заданном дебите проектируемой газлифтной скважины по
уравнению   притока   определяют   соответствующее   этому   дебиту
забойное давление. Возможен и второй вариант, по которому по
предварительно обоснованному в проекте разработки давлению на
забое скважин рассчитывают дебит скважины. Таким образом, в том
или     ином     случае     становятся     известными     дебит     скважины
(производительность подъемника) и забойное давление;

2)  задаются   значениями   диаметра   подъемника,   его   длины   и
давления на буфере. Расчетный газовый фактор принимается с учетом
удельного расхода нагнетаемого с поверхности газа RH, т.е. Гр = Го' +
Ru, здесь /"'о - эффективный газовый фактор. Величиной Лн можно
задаться исходя из реальных возможностей, из опыта эксплуатации
газлифтных скважин в аналогичных горно-геологических условиях или
технологических соображений. Если в результате расчетов окажется,
что принятый удельный расход нагнетаемого газа Л„ неприемлем, то

задаются другим его значением. Таким образом можно рассчитать несколько кривых распределения давления в подъемнике.

Схема графического определения некоторых параметров работы газлифтного подъемника приведена на рис. 1.11. Как видно из схемы, расчет и построение кривой распределения давления сверху вниз необходимо продолжить до тех пор, пока обе линии (7 и 2) не пересекутся (точка а). Проекция этой точки на ось ординат определяет глубину ввода газа в НКТ Lp, а на ось абсцисс дает рабочее давление нагнетаемого газа в точке его ввода.

В результате графических построений можно получить ряд важнейших рабочих характеристик газлифтного подъемника, таких как:

dh Plh LTj, ppi, Pv2yh Rah Г-р,

где dj - диаметр насосно-компрессорных труб; p2i - давление на буфере работающей скважины; ppi - давление в точке ввода газа; pp2yi -рабочее давление на устье скважины; Гр - общий удельный расход

Рис. 1.11. К определению некоторых параметров

работы газлифтных

подъемников по кривым

распределения давления:

1 - кривая распределения

давления, построенная снизу

вверх; 2 - то же, построенная

сверху вниз; 3 - кривая

распределения давления в

кольцевом пространстве между

обсадной колонной и НКТ

газа.

Окончательный выбор конструкции подъемника и его рабочих параметров следует производить по результатам экономических расчетов по определению основных показателей рентабельности добычи нефти.

В работе [3] отмечается, что при решении задачи можно дополнительно использовать данные об удельной энергии, расходуемой на подъем единицы массы или объема жидкости при различных режимах работы лифта.

Если предположить изотермическое расширение газа в НКТ, а энергию газа, выделяющегося дополнительно из жидкости, не учитывать, то удельную энергию, отнесенную к 1 м3 жидкости, можно определить по формуле изотермического процесса

W =    '   °*cp

 

cp In ^,                    (1.20)

 

То          Рг

где ро, То - стандартные условия измерения расхода газа по давлению и температуре; гср - коэффициент, учитывающий отклонение поведения реальных газов от идеальных.

В результате получим для каждого расчетного варианта соответствующее значение Wj.

По полученным данным можно построить различные графические зависимости (рис. 1.12), которые позволят выбрать режим работы газлифта, отвечающий технико-экономическим возможностям объекта разработки.

График зависимости W = fiRH) может иметь минимум Wm;n (кривая 3). Построение таких графиков позволяет выбрать любой промежуточный режим, отличающийся от расчетных, и установить параметры оптимального режима работы газлифта, отвечающего минимальной удельной энергии.

Бескомпрессорная газлифтная установка в целом отличается от компрессорной газлифтной установки отсутствием компрессорной станции, наличием природного газа - источников газа высокого давления и тех или иных устройств для борьбы с гидратообразованием в газовых коммуникациях. Газ может использоваться непосредственно из газовых скважин мощного газопровода высокого давления или из продуктивных газовых пластов, имеющихся в разрезе газлифтной скважины.

Опыт разработки нефтяных месторождений Западной Сибири показал, что наиболее рациональна система, при которой сжатый газ отбирается из скважин, оборудованных для добычи газа и осуществления внутрискважинного газлифта (рис. 1.13).

P p опт

Lr

t \. W           Рис. 1.12. Зависимости

рабочего давления pv (кри­вая I), глубины ввода газа Lr (кривая 2) и удельной энергии W (кривая 3) от

удельного расхода нагнетаемого газа Re для

заданного дебита

W ■

скважины, буферного

давления и диаметра НКТ

Рис. 1.13. Схема внутри скважинного газлифта:

R н            1 - колонна подъемных труб; 2

- забойный регулятор расхода

 

Нефть         -ф . д

Внутрискважинный газлифт - наиболее эффективный способ подъема жидкости. Осуществляется он путем перепуска газа из вышележащего (возможно, и из нижележащего) газового пласта через специальный забойный регулятор.

Применение внутрискважинного газлифта позволяет исключить строительство наземных газопроводов для сбора и распределения газа и газораспределительных пунктов, установок по подготовке газа (осушка, удаление части жидких углеводородов, очистка от сероводорода). В связи с вводом в подъемник ближе к башмаку НКТ газа высокого давления обеспечивается высокая термодинамическая эффективность потока в подъемнике. Если при бескомпрессорном и компрессорном газлифтах при лучших режимах термодинамическая эффективность составляет 30—40 %, то при внутрискважинном бескомпрессорном газлифте значение ее достигает 85-90 % [2].