книги / Сборник задач по технологии и технике нефтедобычи

Так как скважина в процессе эксплуатации дает безводную про­ дукцию, а перед текущим ремонтом она была заглушена водой, то при наличии воды глушения в интервале забой—прием (в процессе освоения скважины не произошло полного выноса воды) механизм движения нефти может быть классифицирован как барботаж нефти через столб воды.

Р е ш е н и е . В этом случае предельное число Рейнольдса для нефти равно ReHПр = 850. Для расчета Re„ можно использовать следующую зависимость:

где 6„ — объемный коэффициент нефти. Условия полного выноса воды следующие:

Величину Нн рассчитывают по (11.32).

Условие неполного выноса воды в интервале забой—прием сле­ дующее

Рассчитывают

Rе„ = 1,274-16,93 -820 -1,16/(86 400 - 0,1503 • 0,003) = 526,63;

Н'н = (0,1503)2 1750/[(0,1503)2 + (0.0403)2] = 1633 м.

Так как

то выполняется условие (11.46), и полного выноса воды в процессе освоения скважины не происходит.

Плотность водонефтяной смеси можно рассчитать по (11.37). При барботаже нефти через столб воды истинное нефтесодержа-

ние рассчитывают в функции числа Рейнольдса для нефти: при 0 <: ReH< 400

при 400 < Re„ < 850

Истинное нефтесодержание

Фн = 0,915 + 10-4 • 526,63 = 0,968.

Средняя в интервале забой—прием плотность водонефтяной смеси

рв„ = 1160—0,968 (1160 - 820) = 830,88 кг/м3.

251

Давление у приема рп„ = рзаб —Дрвн = 13,5—4,48 = 9,02 МПа. Таким образом, рассчитанное давление у приема скважинного оборудования отличается всего на 0,2 % от замеренного, равного

9МПа.

Вобщем случае, когда давление у приема неизвестно, а известно только забойное давление, расчет ведут в такой последовательно­

пользуются соответствующими аналитическими или графическими зависимостями: Ьи = / (р), рн = / (р), р„ = f (р).

4.Находят истинное нефтесодержание фн на данном интервале.

5.Рассчитывают плотность водонефтяной смеси рвн. При этом плотность воды может быть принята постоянной и не зависящей от давления.

По результатам анализа движения газожидкостной смеси от­ носительная скорость газовых пузырьков зависит от истинного нефтесодержания фн и для расчетов может быть принята равной:

10. По результатам расчета строят кривую распределения дав­ ления. Расчет ведут от рзаб до р.

252

На основании анализа экспериментальных исследований уста­ новлено, что при рпн > 0,4 ригс расчет кривой распределения давления может вестись без. учета свободного газа.

ВЛИЯНИЕ УСТЬЕВОГО ДАВЛЕНИЯ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАБОТЫ ШСНУ

З а д а ч а 11.12. Оценить влияние устьевого давления на эф­ фективность работы штанговой насосной установки, работающей в добывающей скважине со следующими параметрами: глубина скважины Lc = 1700 м, пластовое давление рпл = 12 МПа, коэффи­ циент продуктивности К = 5 м3/(сут-МПа), внутренний диаметр

является единой гидродинамической системой, то изменение давле­ ния в одном элементе системы приводит к соответствующим изме­ нениям давления в других элементах при одновременном измене­ нии дебита скважины. При этом рассматривают стационарную ра­ боту всей системы.

Совершенно очевидно, что при изменении давления на устье ру изменяется и характеристика установки ШСН, под которой пони­ мается зависимость между перепадом давлений, создаваемым сква­ жинным насосом рн, и его подачей QH при заданном изменении газосодержания на приеме насоса рПн и фиксированном режиме его работы.

Таким образом, задача сводится к оценке влияния ру на харак­ теристику установки ШСН.

Построение характеристики установки ведут следующим обра­ зом.

1. По уравнению притока жидкости из пласта рассчитывают

253

ния на приеме находят по одному из известных методов расчета кривых распределения давления в интервалах по глубине от Lc до Я н, по давлению от рзаб до рин.

Объемное расходное газосодержание рассчитывают по формуле (на 1 м3 жидкости)

pH (р ) = __________ Г ° (Рнн) РстГПНг • [ 1 по (Р п н М Р п н Т ст)____________

[Го (Рпн) РстГпНг/(РинГст) -)- bн (Рпн)! [1 -- tlo (рпн)] "Н Но(Рин)

пределения давления в НКТ в зависимости от дебита жидкости (Зжд и устьевого давления ру (рассчитываются давления на выходе насоса рвп).

254

предварительно для каждого дебита жидкости определяют ко­ эффициент сепарации газа у приема штангового насоса ош по-

( 11. 12).

При этом объемный расход жидкости при давлении р„„ находят

так

Относительную скорость движения газовых пузырьков в усло­ виях приема принимают равной:

при л0 < 0,5 шо = 0,02м/с; при ио > 0 ,5 шо = 0,17 м/с,

а площадь поперечного сечения эксплуатационной колонны (м2)

Оценивают влияние сепарации газа у приема насоса на газовый фактор и давление насыщения.

Определяют фактический газовый фактор Г0факт, который необходимо подставлять при расчете распределения давления в НКТ, а также новое давление насыщения Р\яс (см. задачу 11.8).

4.По данным, полученным в пп. 2 и 3, строят характеристики скважины для фиксированных #„ и п0 и различных устьевых дав­ лений (рис. 11.5).

5.Строят характеристику установки штангового насоса, рабо­

тающей в скважине. Под характеристикой установки ШСН, рабо­ тающей в скважине, понимается зависимость между давлением, создаваемым насосом р„, и его подачей по дегазированной жидко­ сти <2ЖД при заданном законе изменения газосодержания на входе

Построение характеристики проводят в следующей последова­ тельности:

а) рассчитывают объемный расход газожидкостной смеси, ко­ торый может быть перекачан насосом QCMн при данном давлении рн, развиваемым им. Предполагая, что цилиндр насоса полностью заполняется газожидкостной смесью при давлении приема р„н и газссодержании ее (Звх,'_ искомый объемный расход QCMH (м3/сут) можно записать так

255

Рис. 11.6. Зависимость рас­ хода газожидкостной смеси от расхода жидкости

Потерю хода плунжера от упругих деформаций рассчитывают

так

соответственные площади поперечного сечения штанг в ступенях, м"! /тр — площадь поперечного сечения тела НКТ, м2; Е — модуль продольной упругости металла, Па.

в цилиндре; Dun — диаметр плунжера, м; б — зазор в плунжерной

На основании расчетов давлений на выходе насоса рвн для раз­ личных дебитов жидкости при соответствующих устьевых давле­ ниях, при данной глубине спуска насоса и данной обводненности продукции, а также на основании расчета давлений на примере

256

Для этого на оси ординат откладывают соответствующие QCMн (для фиксированных значений ру, рп„, рвн и р„), а на оси абсцисс счи­ тывают соответствующие объемные расходы по дегазированной

занные характеристики совмещаются и находятся совместные точки работы рассматриваемой системы (точки 1, 2, 3 и 4, рис. 11.8). Дальнейшие расчеты ведут для полученных точек.

6. Рассчитывают экстремальные нагрузки и приведенное на­

где Ршт — нагрузка от веса колонны штанг в жидкости, Н; Рж— нагрузка от веса жидкости, действующая на плунжер насоса, Н; Р Виб — вибрационная составляющая динамической нагрузки, выз­ ванная упругими колебаниями колонны штанг, Н; Р„„ — инер­ ционная составляющая динамической нагрузки, вызванная нерав­ номерным движением колон(Ты штанг, Н.

257

После аналогичных расчетов для всех режимов работы системы анализируют полученные результаты и делают соответствующие выводы.

12. ТЕКУЩИЙ РЕМОНТ СКВАЖИН

Оборудование для добычи нефти из скважин работает в слож­ ных условиях, которые характеризуются большими нагрузками, высокой коррозионной активностью перекачиваемой среды, нали­ чием в ней абразивных механических примесей и другими ослож­ няющими факторами. По этим причинам указанное оборудование довольно часто выходит из строя.

Наиболее частыми видами аварий являются: обрыв (отворот) штанг, выход из строя клапанов или плунжерной пары скважин­ ного штангового насоса, нарушение изоляции кабеля ЦЭН, отло­ жение парафино-смолистых веществ или солей в подземном обору­ довании. Технология ликвидации каждого вида аварий и применяе­ мые при этом технические средства в настоящее время достаточно хорошо отработаны. Известны также и методы расчета этих тех­ нологических процессов [14 1.

Однако независимо от вида аварии и типа применяемого насос­ ного оборудования возникают общие задачи оптимального планиро­ вания и нормирования процессов текущего ремонта скважин. Ме­ тоды решения этих задач рассмотрены в настоящем разделе.

РАСЧЕТ ЗАТРАТ ВРЕМЕНИ НА ТЕКУЩИЙ РЕМОНТ СКВАЖИНЫ

Затраты времени рассчитывают по отдельным видам выполняе­ мых работ с учетом категорий сложности и поправочных коэффи­ циентов, учитывающих спецкфическиессложнения в эксплуатации.

258

Работы, выполняемые бригадой при текущем ремонте скважин» делятся на основные, подготовительно-заключительные и вспомога­ тельные, а также включают операции по установке и снятию авто­ матов по свинчиванию и развинчиванию штанг и подъемных труб.

К основным работам относятся подъем и спуск насосно-компрес­ сорных труб и штанг.

Подготовительно-заключительные работы включают все виды операций по подготовке оборудования и инструмента для каждой из основных работ, а также проводимых перед началом и в конце каждого ремонта и каждой рабочей смены.

Работы, относимые к вспомогательным и разным, предназначены для оснастки грузоподъемных механизмов, опрессовки колонны подъемных труб, ловли штанг при обрыве или отвороте, а также устройства и демонтажа мостков, автонаматывателя кабеля и т. д.

В общий перечень работ входят как работы при любом текущем ремонте скважин, так и зависящие от типа ремонтируемого обору­ дования и вида аварии. Поэтому задачу составления общего перечня работ при ПРС целесообразно решать на конкретном примере.

Кх = 1,20.

Для условий рассматриваемого примера трубы покрыты от­ ложениями парафина, поэтому при расчете затрат времени на,

где тх — норма времени на переезд, мин/км; Кх i = 1,5 — попра­ вочный коэффициент, учитывающий неудовлетворительное состоя­ ние дорог.

259

Т а б л и ц а 12.1. Нормы времени на переезд подъемника на скважину н подготовительно-заключительные работы перед началом и после окончания

Для условий примера получим

на рабочее место, подъем и крепление мачты, приведение в рабочее состояние грузоподъемного механизма, выгрузку и размещение у устья скважины комплекта инструмента и материалов. Укрупнен­

260