|
Основы подъема газожидкостной смесиПроцесс разработки скважин заключается в подъёме заданного объёма жидкости с забоя скважины на отметку земной поверхности. При этом главная задача - провести этот процесса непрерывным способом и маскимально эффективно. Рассмотрим основные аспекты энергетической стороны процесса разработки скважин. Величина полезной работы, делённая на единицу веса поднимаемой жидкой фракции, зависит исключительно от глубинной отметки скважины; для конкретной скважины при совокупности условий подъема она остается постоянной. Потраченная на подъем данного количества жидкой фракции энергия в общеприменимом случае есть сумма энергии, которая поступает с жидкой фракцией на забой скважины из пласта, и энергии, которая вводится в скважину извне любым образом, минус энергия, которая выносится ею за границы устья скважины. Соответственно, энергия, которая поступает на забой скважины из пласта, есть сумма энергии, вносимой с собой жидкостью, и энергии, содержащейся в поступившем вместе с жидкостью газе (при давлении забоя ниже, чем давление насыщения). Если пренебречь тем, что газ растворяется в нефти и принять, что процесс увеличения объёма газа в скважине является изотермическим, то формула для пластовой энергии, которая поступила вместе с 1000 кг жидкой фракции на забой скважины запишется следующим образом:
В данном случае энергия тратитсья только, чтобы поднять жидкую фракцию до устья. Чтобы подать эту жидкость от устья до пункта сбора нефти, потребуется еще какое-то количество энергии. Общее потребное количество энергии тогда определится как:
Подобный способ разработки скважины называется фонтанным способом. При давлении в забое выше, чем давление насыщения, газ, который поступает из пласта вместе с нефтью, будет полностью в ней растворен. Процесс выделения свободного газа из нефти начнется на отметке ствола скважины, где давление уровняется с давлением насыщения нефти газом. Такое давление находится на определенной высоте от забоя скважины, но в отдельных случаях может оказаться и на устье скважины. Тогда подъем нефти станет происходить исключительно за счет гидростатического напора пласта, и ранее записанное выражение трансформируется следующим образом: Для общего случая условием подъема жидкой фракции будет неравенство:
При установившемся перемещении, когда пласт отдает количество жидкости равное количеству поступившему из скважины на отметку поверхности, давление в забое уравновешивается давлением столба жидкой фракции в скважине, противодавлением, которое создается на устье скважины, и давлением pтр необходимым чтобы преодолеть трение жидкости о поверхность стенки труб при ее перемещении от забоя до устья скважины: Давление, которое затрачивается на преодоление трения, исходя из условий подъема жидкости:
Скорость перемещения жидкости:
В трансформированном виде формула для определения давления, которое затрачивается на преодоление трения запишется в виде: При закрытой скважине, забойное давление определится как; Отсюда можно вычислить давление в пласте. При разных режимах отбора жидкой фазы из пласта, вычисляя соответствующие параметры забойных давлений, можно провести исследование характера притока жидкой фазы по уравнению:
Далее рассмотрим подъем жидкой фазы под воздействием движущей силы создаваемой расширяющимся газом. Газ, инжектированный в жидкость, имеет подъемную силу, которая равна весу вытесняемой им жидкости (вес самого газа не учитывается). Точками, к которым приложена подъемная сила газа, являются поверхности жидкой фракции, соприкасающиеся с газовой средой. Подъемная сила газовой фракции воздействует на жидкую среду путем прямого давления на нее и за счёт трения газовой фазы о жидкость. Чтобы поднять смесь жидкости и газа вверх по вертикальной трубе требуется некий перепад давлений между концами подъемной колонны - нижним p1 и верхним p2. Значение такого перепада будет равно сумме:
Давление, которое затрачивается на ускорение жидкой среды, pу.ж по сравнению с давлениями веса столба смеси и трением ее о поверхности трубы крайне мало. Еще более малое значение будет иметь pу.г. Следовательно, можно принять: При перемещении смеси значение давления в колонне труб будет меняться, что приведет к изменению объемного расхода газовой фазы. То есть, даже при установившемся перемещении вдоль подъемника параметры движения смеси постоянно меняются.
|
|