Материал: Курс лекций Томск 2002 Эксплуатация нефтяных и газовых скважин введение общая характеристика нефтяной залежи

Pиc. 7.9. Изменение плотности ГЖС в результате скольжения газа
Поэтому подъем ГЖС может быть осуществлен при меньшем давлении в нижней части трубы (при меньшем забойном давлении). Однако целесообразность перехода на трубы меньшего диаметра должна быть проверена расчетом, так как при этом возрастут потери давления на трение.

В теории движения ГЖС существуют важные понятия, через которые определяется плотность смеси. Это расходное газосодержание β и истинное газосодержание φ. Расходное газосодержание потока ГЖС определяется как отношение объемного расхода газа V к общему расходу смеси V+q:

. (7.33)

Истинное газосодержание потока ГЖС учитывает скольжение газа и поэтому является отношением площади, занятой газом fг, ко всему сечению трубы f:

. (7.34)

Тогда

. (7.35)

Из сопоставления (7.35) и (7.25) следует

. (7.36)

. (7.37)

Разделив в (7.33) числитель и знаменатель на q и используя обозначение (7.24), получим

. (7.38)

Отнимая в (7.38) по единице и меняя знак, получим

. (7.39)

или

. (7.39)

Сопоставляя (7.39), (7.38) и (7.26), видим, что

. (7.40)

Рис. 7. 10. Зависимость φ от β при отсутствии скольжения газа

(β = φ, линия 1) и при скольжении ( φ < β, линия 2)

Таким образом, плотность идеальной смеси (7.40) определяется расходным газосодержанием β, а плотность реальной смеси (7.35) - истинным φ.

Найдем формулы связи между φ, β, b и r. Из (7.37) и (7.38) имеем

,

откуда

. (7.41)

Решая (7.38) относительно г, найдем

. (7.42)

Подставляя (7.42) в (7.41), получим

.

Откуда после преобразований

. (7.43)

Решая (7.43) относительно b, получим

. (7.44)

При движении ГЖС возможны два предельных случая, когда по трубе движется одна жидкость fг = 0, следовательно, φ также равно нулю, и когда по трубе движется один газ fж = 0. Аналогично и для расходного газосодержания β. Поэтому физически возможными пределами изменениями φ и β будут 0 < φ <1, 0< β < 1. При отсутствии скольжения газа относительная его скорость равна нулю (а = 0), следовательно, Сг = Сж, b = 1 и из формулы (7.43) φ = β.

Таким образом, φ(β) для идеального подъемника будет являться прямой в виде диагонали квадрата линия 1 (рис.7.10).

Во всех других случаях при b > 1 , т. е. при а > 0 (Сг > Сж), получим φ = β .

На диаграмме φ(β) линия 2 проходит ниже диагонали. Чем больше скольжение, т. е. чем больше а, а следовательно, и b, тем ниже пройдет линия φ(β).

Относительная скорость газа а зависит от следующих факторов: дисперсности газовых пузырьков, а следовательно, структуры движения ГЖС; вязкости жидкой фазы; разности плотностей газа и жидкости, от которой зависит подъемная сила; диаметра трубы и газонасыщенности потока ГЖС.

Попытки теоретического определения величины а не дают надежных результатов. Поэтому оценка относительной скорости газа проводится главным образом экспериментально и составляет основной предмет исследований. По некоторым рекомендациям предлагается принять φ = 0,833·β во всем диапазоне значений β представляющем практический интерес. Величина β всегда известна, так как расходами V и q либо задаются, либо вычисляют для заданных термодинамических условий.

7.4. Формулы перехода

В литературе по вопросам движения ГЖС для вычисления рс различные авторы используют различные выражения и различные подходы к определению этой важной величины. Покажем, что все возможное разнообразие подходов к определению ρс может быть осуществлено с помощью формул перехода, связывающих основные величины, определяющие ρс, такие как β, φ, r, b, а, C, Cж, Сг.

Ранее были получены следующие выражения:

, (7.45)

, (7.46)

. (7.47)

где

. (7.48)

. (7.49)

Из сопоставления (7.45) и (7.47) следует

. (7.50)

Так как при отсутствии скольжения Сг = Сж, b = 1. Из сопоставления (7.45) и (7.48) получим

. (7.51)

Используя (7.50) и (7.51) и подставляя их в (7.49), получим

. (7.52)

Решая (7.50) относительно r, найдем

. (7.53)

Решая (7.51) относительно r, найдем

. (7.54)

Приравнивая (7.53) и (7.54) и решая относительно b, найдем

. (7.55)

Решая (7.55) относительно φ, найдем

. (7.56)

При необходимости вычислить φ через относительную скорость газа а такое вычисление может быть сделано следующим образом. Имеем

. (7.57)
Формулу (7.57) можно выразить через β

. (7.58)

При определении ρс через величину b необходимо знать действительную скорость жидкости Сж и относительную скорость газа а. Можно легко вывести формулу для Сж

. (7.59)

Здесь С - приведенная скорость жидкости , равная q / f.

Увеличение плотности смеси Δρ можно выразить через φ и β следующим образом:

. (7.60)

Таким образом, используя формулы перехода, всегда можно перейти от одних величин, определяющих истинную плотность смеси, таких как φ или b, к другим величинам, таким как а, Сж и пр.

8. ЭКСПЛУАТАЦИЯ ФОНТАННЫХ СКВАЖИН

Фонтанирование скважин обычно происходит на вновь открытых месторождениях нефти, когда запас пластовой энергии велик, т. е. давление на забоях скважин достаточно большое, чтобы преодолеть гидростатическое давление столба жидкости в скважине, противодавление на устье и давление, расходуемое на преодоление трения, связанное с движением этой жидкости.

Общим обязательным условием для работы любой фонтанирующей скважины будет следующее основное равенство:

, (8.1)

где Р_с - давление на забое скважины; Р_г, Р_тр, Р_у - гидростатическое давление столба жидкости в скважине, рассчитанное по вертикали, потери давления на трение в НКТ и противодавление на устье, соответственно.

Различают два вида фонтанирования скважин:

фонтанирование жидкости, не содержащей пузырьков газа, - артезианское фонтанирование;
фонтанирование жидкости, содержащей пузырьки газа, облегчающего фонтанирование, - наиболее распространенный способ фонтанирования.

Артезианский способ встречается при добыче нефти редко. Он возможен при полном отсутствии растворенного газа в нефти и при забойном давлении, превышающем гидростатическое давление столба негазированной жидкости в скважине. При наличии растворенного газа в жидкости, который не выделяется благодаря давлению на устье, превышающему давление насыщения

, и при давлении на забое, превышающем сумму двух давлений: гидростатического столба негазированной жидкости и давления на устье скважины.

Поскольку присутствие пузырьков свободного газа в жидкости уменьшает плотность последней и, следовательно, гидростатическое давление такого столба жидкости, то давление на забое скважины, необходимое для фонтанирования газированной жидкости, существенно меньше, чем при артезианском фонтанировании.

Источник: https://tut-files.ru/previewfile/45071

Смотрите также:







Изложение содержания дела, по которому приняты судебные постановления
_-___-~1
_1-тема-СтрМетал
_10_Эмиль Золя для эл версии