Разработка и эксплуатация нефтяных месторождений

давление рн, а с другой — рс; на площадь клапана /кл — анало­ гично рТ и рк. При сопоставлении действующих сил можно за­ писать условие открытия клапана

=1 + / C K-

При открытом клапане только на площадь сильфона дейст­ вуют давления рс и рк. Клапан 3 находится в среде газа под давлением рк перед штуцерным устройством. Тогда условие за­ крытия клапана

(8.17) и (8.19) знак равенства. Для этого подставим рс из ра­ венства (8.19) в равенство (8.17), т. е.

ствительная величина К к по сравнению с расчетной, определен­ ной выше, без учета сил трения в клапане при движении газа

стве можно открывать или закрывать клапан, т. е. с момента начала подачи газа в затрубное пространство все клапаны от­ крываются. После поступления газа через клапан давление ртр уменьшается, увеличивается перепад давления на клапане, рас­ ход газа через клапан растет, снижается давление рк и клапан закрывается.

Надежность работы клапана в условиях скважины зависит от его зарядки азотом и последующей тарировки. Тарировка

ется номинальное давление тарировки рном, т. е. внешнее дав­

в сильфоне при температуре Т в месте установки клапана со­ гласно закону Шарля можно записать

откуда давление зарядки сильфона при нормальной темпера­

где /0 = 77293— температурный коэффициент.

Для условий тарировки аналогично равенству (8.17) при

Расчет сильфонного клапана, управляемого давлением смеси в трубах

В сильфонном клапане (см. рис. 8.3, г), управляемом дав­ лением в подъемных трубах ртр, на сильфон всегда действует давление ртр. Тогда аналогично можно записать условия и дав­ ления соответственно открытия и закрытия клапана:

этого момента уравнение баланса Давлений в затрубном прост­ ранстве и трубах на уровне второго клапана в виде:

логично записывают для последующих клапанов. При этом при­ нимают рКот(1)=Рко» Ркзакро) рассчитывают по формуле регули­ ровки с учетом Р к о т о ) , Р к за к р (1 )= Р к о т (2 ) и т. д., т. е. давление открытия каждого последующего клапана уменьшают таким образом, чтобы оно равнялось давлению закрытия предыду­ щего. Разницу давлений открытия клапанов устанавливают с целью создания условий их последовательного закрытия в процессе пуска. Для обеспечения ввода газа при нормальной работе только через один рабочий клапан давление его откры­ тия должно быть меньше давления открытия последнего пуско­ вого клапана на 0,25 МПа и более.

Сильфонные клапаны, управляемые давлением в подъемных трубах, размещают согласно расчету по одному из двух мето­ дов. По первому методу все клапаны в рабочих условиях имеют одинаковое давление открытия рот, которое выбирается равным 75 % рабочего (или пускового) давления или на 1,05—1,4 МПа меньше его. Расчет выполняется с учетом того, что пусковое давление скважины равно ее рабочему давлению. Предвари­ тельно определяют давление газа р3 на забое по барометриче­ ской формуле и строят график линейного распределения дав­ ления газа по глубине скважины. Вычисляют первое прибли­ жение

а по формуле (8.15)— L2. Затем по графику устанавливают давление pL2 на глубине L2, по формуле (8.36) при PS= PL2

находят второе (окончательное) приближение L2' и по формуле (8.15)— L2. Аналогично определяют глубину размещения ос­ тальных клапанов, предварительно допуская равенство рассто­ яний Li-\' = Li' в качестве первого приближения.

По второму методу одинаковой для всех клапанов прини­ мают разность Дркл пускового рк0 и открывающего давлений, равной 1,05—1,4 МПа или 25 % от рабочего давления рр. Рас­ стояние А/ между любыми клапанами (кроме первого) вычис-

ляют по формуле типа (8.36), где числитель заменяют на вели­ чину Др1= рко—0,75рр или Др,=рКо—рр+ (1,05-7-1,4). Глубину установки клапана вычисляют по формуле типа (8.15).

§ 8.7. ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ГАЗЛИФТНОГО ПОДЪЕМНИКА ПРИ УСЛОВИЯХ ОГРАНИЧЕННОГО И НЕОГРАНИЧЕННОГО ОТБОРОВ ПО МЕТОДИКЕ А. П. КРЫЛОВА

Расчет включает определение длины L и диаметра d НК.Т, расхода закачиваемого газа У0зак и давлений. Его выполняют при двух условиях: а) отбор жидкости из скважины ограничен­ ный; это означает, что известен дебит Q по жидкости, забой­ ное давление р3, расход притекающего газа W, причины воз­ можного ограничения рассмотрены в § 5.6, отметим только, что дебит задается проектом разработки; б) отбор жидкости из скважины неограниченный, т. е. дополнительно подлежат опре­ делению Q, р3 и Vr.

Отбор жидкости ограничен

Заданный отбор разумно обеспечивать на оптимальном режиме, при котором удельный расход принимает минимальное значе­ ние Ro опт- При этом Ro опт тем меньше, чем больше давление Pi у башмака труб, которое вследствие потерь в линии газоподачи обычно на 0,3—0,4 МПа меньше рабочего давления рр за­ качки газа. Отсюда основное требование — наиболее полное использование рР. Тогда при заданном р3 длину подъемных труб (глубина ввода газа при использовании рабочего газлифт­ ного клапана) можно записать (см. рис. 8.1):

вают на 20—30 м выше верхних отверстий фильтра, чтобы за­ качиваемый газ не мешал нормальному притоку нефти или не поступал в продуктивный пласт вверх по его восстанию.

Затем определяют: а) диаметр труб по формуле А. П. Кры­ лова при оптимальном режиме (7.25); б) удельный расход газа

где р2— давление на выкиде, определяемое из условий сбора и подготовки продукции; р0— атмосферное давление; пв— за­ данная обводненность продукции (по проекту разработки).

Если расчетный диаметр d не совпадает со стандартным диаметром НКТ, то принимают ближайший меньший стандарт­ ный. Тогда подъемник будет работать в области между опти­ мальным и максимальным режимами (см. рис. 6.3)-.

При больших дебитах может оказаться, что НКТ диамет­ ром d невозможно спустить в данную эксплуатационную ко­ лонну. Тогда для обеспечения заданного отбора рекомендуется запроектировать эксплуатацию скважины на максимальном ре­ жиме, приняв наибольший диаметр НКТ d\, который можно опустить в данную эксплуатационную колонну. Если и в этом случае не обеспечивается заданный отбор, то следует перехо­ дить на центральную систему подъемника. В первом случае, задавшись du по формуле (6.16) вычисляют Qmax. Если Qmax^

Если Qmax>Q, то фактический режим работы скважины на­ ходится между максимальным и оптимальным режимами. То­ гда для этого же диаметра d\, дополнительно находят Q0nT, Котах, К0 опт по формулам (6.17), (6.19), (6.20) и, построив по двум точкам часть кривой лифтирования Q(Ko), графически оценивают потребный общий расход газа К0, а расход зака­ чиваемого газа

Козак-Ко-GstQ. (8.41)

Во втором случае (Qmax<Q) при переходе на центральную систему подъемника определяют по формуле (7.25) при опти­ мальном режиме эквивалентный затрубному пространству диа­ метр dQ. Затем из эмпирической формулы

находят диаметр труб линии газоподачи dr (в мм), где D — внутренний диаметр эксплуатационной колонны. Чем меньше диаметр НКТ (линии газоподачи), тем больше пропускная спо­ собность затрубного пространства для смеси, однако тем больше потери давления газа на трение. Поэтому для каждого диаметра D существует следующий минимальный допустимый внутренний диаметр НКТ:

Если dr<^rmin, то дальнейший расчет выполняют для цент­ ральной системы, но уже при максимальном режиме, приняв диаметр НКТ, равным drmin. Тогда по формуле (8.42) вычис­

W ) 3/(dR')°-5-, в) при Q m ax < Q заключают, что из данной сква­ жины практически МОЖНО обеспечить ТОЛЬКО отбор Qmax. вы­

числяют dR Ro max> Ro заК) Vo зак-

Отбор жидкости не ограничен

Поскольку отбор жидкости из пласта не ограничивается, то ос­ новное требование расчета заключается в достижении возможно большего дебита скважины Q или наименьшего давления р3, которое достигается, как это следует из формулы (8.37), при спуске труб до забоя. Тогда трубы устанавливают на 20—30 м выше верхних отверстий фильтра. Понятно, что p i~ p 3. При данном условии ограничения отбора могут быть вызваны либо экономическими, либо техническими причинами: а) ограничен удельный расход закачиваемого газа, т. е., исходя из экономи­

можно составить систему двух уравнений, принимая режим ра­ боты оптимальным: