Условия фонтанирования - Фонтанирование нефтяной скважины
Фонтанирование возможно лишь в том случае, если энергия, приносимая на забой жидкостью, равна или больше энергии, необходимой для подъема этой жидкости на поверхность при условии, что фонтанный подъемник работает на оптимальном режиме, т. е. на режиме наибольшего к. п. д. За счет давления на забое скважины жидкость может быть поднята на высоту, соответствующую этому давлению. Полезная работа, которая совершается при подъеме 1 м3 жидкости, равна произведению веса жидкости на высоту подъема:
(1.2.22)
Вместе с нефтью на забой может поступать свободный газ, кроме того, из той же нефти при снижении давления происходит выделение газа. Общее количество газа, приходящееся на 1 м3 товарной нефти и приведенное к стандартным условиям, называется полным газовым фактором Го. Газ, расширяясь, также совершает работу. Однако доля свободного газа на разных глубинах будет разная. Работу расширения совершает только свободный газ. Поэтому при подсчете работы расширения газа необходимо учитывать не полный газовый фактор Го, а меньшее количество газа (за вычетом растворенного), которое назовем эффективным газовым фактором Гэф.
Однако, следуя рассуждениям А. П. Крылова, рассмотрим вопрос в упрощенной постановке. Будем считать, что с каждым 1 м3 нефти на забой поступает Го кубических метров газа, приведенных к нормальным условиям. Растворимостью газа в первом приближении пренебрегаем. Возможная работа этого газа при изотермическом его расширении будет равна
(1.2.23)
Таким образом, общее количество энергии, поступающей на забой с каждым кубическим метром нефти будет равно
(1.2.24)
Поскольку на устье скважины всегда есть некоторое противодавление Ру, то поток ГЖС, покидая устье, уносит с собой некоторое количество энергии. Количество уносимой энергии по аналогии с (1.2.24) можно определить так:
(1.2.25)
Количество энергии, поступающей из пласта и затраченной в самой скважине в процессе подъема жидкости от забоя до устья, Wп будет равно разности W1 - W2, т. е.
(1.2.26)
Напомним, что в (2.26) имеется общий множитель 1 м3 так как определяемая энергия относится к 1 м3 нефти. С учетом этого в (1.2.26) получится размерность Н-м, т. е. джоуль. Если фонтанный подъемник работает на оптимальном режиме, т. е. на режиме наибольшего к. п. д., то удельный расход газа R, необходимого для подъема 1 м3 жидкости, достигнет минимума Rопт. В таком случае количество энергии, минимально необходимое для фонтанирования, по аналогии с (1.2.26), будет равно
(1.2.27)
Следовательно, фонтанирование возможно, если
(1.2.28)
Откуда следует
(1.2.29)
Т. е. если из пласта поступает газа больше или столько, сколько нужно для подъема 1 м3 жидкости на режиме наивысшего к. и. д., то фонтанирование возможно. На основании экспериментальных исследований и теоретической обработки результатов А. П. Крыловым были получены формулы для определения удельного расхода газа Rmax при работе газожидкостного подъемника на режиме максимальной подачи Qmax. Эта формула имеет вид
(1.2.30)
Из тех же исследований А. П. Крылова следует, что удельный расход газа Rопт при работе газожидкостного подъемника на режиме наибольшего к. п. д. (Qопт) связан с Rmax соотношением
(1.2.31)
Где относительное погружение
(1.2.32)
Подставляя (1.2.32) и (1.2.30) в (1.2.31), получим
(1.2.33)
Известно, что опытные данные, которые легли в основу формулы (1.2.33), были получены А. П. Крыловым на коротком газожидкостном подъемнике при работе, главным образом на смеси воды с воздухом. При таких условиях эксперимента растворимость газа в нефти не могла быть учтена. Из формулы (1.2.33) следует, что, формулируя условия фонтанирования (1.2.29), необходимо определить действительное количество газа, которое находится в свободном состоянии в фонтанном подъемнике при среднем давлении в подъемнике. В качестве среднего давления можно принять (следуя А. П. Крылову) среднее арифметическое, т. е.
(1.2.34)
Среднее количество свободного газа определяется как разность полного газового фактора Го и количества растворенного газа, которое определяется как произведение коэффнциента растворимости ? на Pср, взятое в избыточных единицах давления,
(1.2.35)
Далее необходимо учесть, что вода, сопровождающая нефть, практически не содержит растворенного газа и замеряемый на промыслах газовый фактор Го относят к чистой необводненной нефти. Поэтому газ, выделяющийся из нефти, расходуется и на подъем воды. Если n - обводненность - доля воды в поднимаемой жидкости, то газовый фактор, отнесенный к 1 м3 жидкости, будет равен Гср -(1 - n).
Таким образом, газовый фактор, определяющий количество кубических метров газа при стандартных условиях, находящегося в свободном состоянии при среднем давлении в подъемнике, и отнесенное к 1 м3 жидкости (обводненной нефти) и будет тем газовым фактором, который можно приравнять к величине Rопт. Этот газовый фактор называется эффективным газовым фактором и обозначается Гэф. Поэтому с учетом растворимости газа условие фонтанирования теперь запишется так:
(1.2.36)
Или в развернутом виде
(1.2.37)
Из неравенства (1.2.37) можно определить минимально необходимое давление на забое Рс, обеспечивающее фонтанирование при заданной комбинации других величин, таких как Го, d, L, Ру, Р. Для определения минимального Рс необходимо решить неравенство (1.2.37) относительно Рс. Однако сделать это нельзя, так как выражение (1.2.37) относительно Рс трансцендентно. Поэтому решение неравенства (1.2.37) получается либо подбором такой величины Рс, которая обращает неравенство (1.2.37) в тождество, либо графоаналитическим путем.
Рис. 1.3 Графоаналитическое решение уравнения при определении минимального давления фонтанирования при разных обводненностях продукции скважин
На рис. 1.3 показаны эти графические построения. Точка А пересечения этих двух линий (1 и 2), соответствующих левой н правой частям (1.2.37), дает значение, при котором правая и левая части (1.2.37) равны. Это будет искомое минимальное давление на забое скважины, обеспечивающее процесс фонтанирования при заданных условиях. При увеличении обводненности n эффективный газовый фактор Гэф пропорционально уменьшается, а оптимальный удельный расход газа Rопт несколько увеличивается за счет увеличения плотности водонефтяной смеси. Поэтому точка пересечения линий Гэф(Pс) и Rопт(Pс) для нового, увеличенного значения n переместится вправо (точка В). Таким образом, при увеличении обводненности минимально необходимое для фонтанирования давление на забое скважины увеличивается. Так можно рассчитать минимальные давления фонтанирования для разных обводненностей n и получить новую зависимость Pс(n) для прогнозирования возможностей фонтанного способа добычи. Область значений Pс, превышающих минимальное давление фонтанирования, - это область, в которой выделяющееся в скважине количество газа Гэф больше минимально необходимого Rопт. На рис. 8.3 эта область заштрихована. Влево от точки В (или соответственно от точки A при меньшей обводненности n) лежит область значений Pс, при которых фонтанирование невозможно, так как поступающее в скважину количество газа Гэф < Rопт.
К приведенным в этом параграфе формулам необходимо сделать несколько замечаний.
- 1. Во всех формулах давление (Па) надо брать в абсолютных единицах, т. е. с учетом атмосферного давления Pо. В соответствии с этим в формуле (8.37) коэффициент растворимости ? имеет размерность м3 / (м3Па) 2. При выводе формул предполагалось, что фонтанные трубы спущены до забоя скважины и давление у башмака НКТ Рб равно забойному давлению Рс. 3. Если башмак труб находится выше забоя и Рб < рс , то во все формулы вместо рс необходимо подставить рб . 4. если выделение газа начинается не на забое, а в фонтанных трубах на некоторой глубине lнас, то во все формулы вместо рс или рб необходимо подставить давление насыщения pнас и соответственно вместо l - lнас.
Глубина начала выделения газа в фонтанных трубах Lнас может быть определена из соотношения (1.2.37) которое перепишем следующим образом:
(1.2.38)
Равенство (1.2.38) необходимо решить относительно Lнас. С этой целью обозначим
(1.2.39)
(1.2.40)
С учетом (1.2.39) и (1.2.40) перепишем (1.2.38) так:
(1.2.41)
Выражение (1.2.41) перегруппируем следующим образом:
(2.42)
Это квадратное уравнение, решением которого будет
(1.2.43)
В (1.2.43) знак минус перед корнем опускается, так как в противном случае получается нереальный результат. Подставляя в (1.2.43) значения А и В согласно (1.2.39) и (1.2.40), окончательно получим
(1.2.44)
Определив глубину Lнас, на которой должно (по расчету) существовать давление Рнас, можно определить минимальное давление фонтанирования на забое скважины Рс, прибавив к давлению Рнас гидростатическое давление столба жидкости от глубины Lнас до забоя Н,
(1.2.45)
Где ? - плотность насыщенной газом нефти (жидкости).
Похожие статьи
-
Фонтанирование нефтяной скважины, Эксплуатация фонтанных скважин - Фонтанирование нефтяной скважины
Эксплуатация фонтанных скважин Фонтанирование скважин обычно происходит на вновь открытых месторождениях нефти, когда запас пластовой энергии велик, т....
-
Фонтанирование за счет энергии газа - Фонтанирование нефтяной скважины
Это наиболее распространенный способ фонтанирования нефтяных скважин. Уже было отмечено, что при артезианском фонтанировании в фонтанных трубах движется...
-
СПОСОБЫ ПРОМЫВКИ, ФУНКЦИИ БУРОВОГО РАСТВОРА - Бурение нефтяных и газовых скважин
При бурении скважин промывочная жидкость должна циркулировать по замкнутому гидравлическому контуру. В зависимости от вида гидравлического контура все...
-
Крепление некоторого интервала ствола скважины обсадной колонной с последующим ее цементированием - весьма важный и ответственный этап в строительстве...
-
ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ РАБОТЫ И ПРОВЕРКА РЕЗУЛЬТАТОВ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ - Бурение нефтяных и газовых скважин
Продолжительность твердения цементных растворов для кондукторов - 16 ч, а для промежуточных и эксплуатационных колонн - 24 ч. Продолжительность твердения...
-
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ ГАЗОВЫХ, НЕФТЯНЫХ И ВОДНЫХ ПРОЯВЛЕНИЙ - Бурение нефтяных и газовых скважин
Газо-, нефте - и водопро явления. В разбуриваемых пластах могут находиться газ, вода и нефть. Газ через трещины и поры проникает в скважину. Если...
-
Расчет пластового давления и дебитов скважин - Разработка нефтяных месторождений
При определении забойного давления в скважинах с целью выбора способов подъема жидкости из глубины на дневную поверхность, оценки фазового состояния...
-
УСЛОВИЯ БУРЕНИЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ ПРОМЫВОЧНЫХ ЖИДКОСТЕЙ - Бурение нефтяных и газовых скважин
В процессе бурения нарушается равновесие пород, слагающих стенки скважин. Устойчивость стенок зависит от исходных прочностных характеристик горных пород,...
-
ОСНОВНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗРУШЕНИЯ ГОРНЫХ ПОРОД ПРИ БУРЕНИИ - Бурение нефтяных и газовых скважин
Основной вид деформации, под действием которой породы в процессе бурения разрушаются, -- вдавливание. Рассмотрим явления, происходящие в породе при...
-
ОТБОР ПРОБЫ БУРОВОГО РАСТВОРА И ПОДГОТОВКА ЕЕ К ИЗМЕРЕНИЮ - Бурение нефтяных и газовых скважин
Чтобы свойства пробы бурового раствора соответствовали свойствам циркулирующей жидкости и хранящейся в емкости или земляном амбаре, необходимо уточнять...
-
ПРОМЫСЛОВЫЕ ИСПЫТАНИЯ БУРОВОГО РАСТВОРА - Бурение нефтяных и газовых скважин
Часть свойств бурового раствора могут измеряться буровой бригадой, обычно это плотность бурового раствора, условная вязкость, и водоотдача. Кроме того,...
-
РЕЖИМНЫЕ ПАРАМЕТРЫ И ПОКАЗАТЕЛИ БУРЕНИЯ - Бурение нефтяных и газовых скважин
Эффективность бурения зависит от комплекса факторов: осевой нагрузки на долото, частоты вращения долота, расхода бурового раствора и параметров качества...
-
Вращательное бурение скважин - Бурение нефтяных и газовых скважин
При вращательном бурении разрушение породы происходит в результате одновременного воздействия на долото нагрузки и крутящего момента. Под действием...
-
МЕРОПРИЯТИЯ ПО ПРЕДОТВРАЩЕНИЮ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПРОДУКТИВНОГО ПЛАСТА - Бурение нефтяных и газовых скважин
1. Следует использовать только чистые жидкости без твердой фазы. Общая концентрация твердой фазы в таких - жидкостях не должна превышать 200 мг/л, что...
-
О заканчивании скважин в условиях контролируемой депрессии на пласт
По мере "старения" месторождения и падения пластового давления наступает момент, когда стоимость бурения в обычном режиме репрессии на пласт значительно...
-
Фонтанное оборудование - Фонтанирование нефтяной скважины
Фонтанное оборудование: К наземному оборудованию относят фонт-ю арматуру и манифольд. Фон-й арматурой обор-т фонтанные неф. и газ. скв. Ее устанавливают...
-
Основными осложнениями, встречающимися на Конитлорском месторождении это АСПО и свободный газ. Газовый якорь ЯГ-1 - дополнительное приспособление для...
-
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ВЫСОКОГО КАЧЕСТВА ОТКРЫТОГО СТВОЛА СКВАЖИНЫ. - Бурение нефтяных и газовых скважин
Известно, что для сохранения коллекторских свойств пород околоскважинной зоны в продуктивном пласте необходимо поддерживать гидродинамическое давление на...
-
Кислотные обработки (КО) скважин предназначены для увеличения проницаемости ПЗП, для очистки забоев (фильтров), ПЗП, НКТ от солевых,...
-
Осложнения - затруднения проводки скважин. Осложнения, вызывающие нарушение целостностистенок скважины: Обвалы (осыпи)- во время прохождения глин,...
-
Классификация аварий при бурении нефтяных и газовых скважин В процессе бурения нефтяных и газовых скважин аварией считают нарушение технологического...
-
ТЕХНОЛОГИЯ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ - Бурение нефтяных и газовых скважин
Технология цементирования складывалась на основе многолетнего практического опыта и совершенствовалась с использованием достижений науки и техники. На...
-
Гидравлический расчет циркуляционной системы - Бурение нефтяных и газовых скважин
Целью гидравлических расчетов при промывке скважины в процессе бурения является нахождение оптимального расхода жидкости, обеспечивающего работу забойных...
-
Технологический раздел, Конструкция скважины - Бурение нефтяных и газовых скважин
Конструкция скважины Конструкцию скважин выбирают исходя из требований успешного доведения скважин до проектных глубин; качественного вскрытия...
-
Конструкция скважины должна выбираться с учетом следующих условий: геологических условий проводки; условия совершенства применяемой техники и технологии...
-
Вызов притока пластового флюида осуществляется понижением уровня жидкости в колонне с помощи компрессора. При освоении скважины компрессором, в скважину...
-
После срока истечения ОЗЦ, перед опрессовкой эксплуатационной колонны, скважина промывается с заменой бурового раствора на воду. Затем проводится...
-
Для приготовления тампонажного раствора определяется тип и число смесительных машин: , (34) Где m - насыпная масса сухой тампонажной смеси, кг/м3; VБУН -...
-
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ЦЕМЕНТИРОВАНИЯ СКВАЖИН - Бурение нефтяных и газовых скважин
К оборудованию, необходимому для цементирования скважин, относятся: цементировочные агрегаты, цементно-смесительные машины, цементировочная головка,...
-
ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА КАЧЕСТВО КРЕПЛЕНИЯ СКВАЖИН - Бурение нефтяных и газовых скважин
Природная группа факторов: термобарические условия в скважине, тектонические нарушения, ФЕС коллектора и степень его неоднородности, положение...
-
ЛИКВИДАЦИЯ АВАРИЙ - Бурение нефтяных и газовых скважин
Ликвидация аварий с бурильными трубами и долотами Успешная ликвидация аварий с бурильными трубами в большой степени зависит от того, как скоро замечен...
-
ЛОВИЛЬНЫЙ ИНСТРУМЕНТ И РАБОТА С НИМ - Бурение нефтяных и газовых скважин
Под ловильнымй работами понимают совокупность операций, необходимых для освобождения ствола скважины от посторонних предметов до возобновления в нем...
-
СПОСОБЫ БУРЕНИЯ СКВАЖИН, Ударное бурение - Бурение нефтяных и газовых скважин
Бурить скважины можно механическим, термическим, электроимпульсным и другими способами (несколько десятков), Однако промышленное применение находят...
-
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ И БОРЬБА С ПОГЛАЩЕНИЯМИ БУРОВОГО РАСТВОРА - Бурение нефтяных и газовых скважин
Поглощение бурового раствора - это осложнение в скважине, характеризующееся полной или частичной потерей циркуляции бурового раствора в процессе бурения....
-
Рис. 27. Оптимальное направление движения станка При бурении скважин с кустовых площадок в связи с тем, что устья скважин располагаются близко друг к...
-
НАПРАВЛЕННОЕ БУРЕНИЕ СКВАЖИН - Бурение нефтяных и газовых скважин
При бурении все скважины по различным причинам в той или иной мере отклоняются от первоначально заданного направления. Этот процесс называется...
-
Охрана недр на нефтепромысле Основы Законодательства России о недрах предусматривают обязанность пользователей недр обеспечить охрану атмосферного...
-
ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ Рис.1. Схема скважин Скважиной называется цилиндрическая горная выработка, сооружаемая без доступа в нее человека и...
-
ВВЕДЕНИЕ - Борьба с осложнениями при эксплуатации скважин в условиях Конитлорского месторождения
Основными задачами требующими первоочередного решения в нефтегазовой промышленности - это решение ряда важнейших проблем, без устранения которых нельзя...
-
В данном курсовом проекте представлена технология строительства вертикальной эксплуатационной скважины на Перелюбском месторождении. Произведен расчет...
Условия фонтанирования - Фонтанирование нефтяной скважины