Skvazhina (1)

1.Вызов притока и освоение скважин. Методы вызова притока. Критерии выбора,

3.Виды фонтанирования,эффективный газовый фактор. Изменение давления вдоль

4.Подъем жидкости за счет энергии сжатого газа. Уравнение движения смеси в

5.Фонтанная эксплуатация скважин. Условия фонтанирования,

7.Оборудование насосных скважин. Виды СШН. Коэффициент подачи

8.Производительность насоса. Коэффициент наполнения и определяющие его факторы.17

9.Нагрузки на штанги. Упругие деформации штанг и труб под действием

1

задавка жидкости глушения в пласт Критерии выбора метода освоения:

1.Величина Pпл:

-пласты с нормальным Pпл = 1000gH;

-пласты с низким Pпл;

-пласты с аномально высоким Pпл;

При выборе метода вызова притока скважин, вскрывших залежи с АВПД и АНПД, указанный критерий следует рассматривать как определяющий.

2.Коэффициент проницаемости ПЗС, насыщенной различными флюидами:

-с хорошей проницаемостью;

-с низкой проницаемостью;

При этом необходимо учитывать изменение проницаемости во времени.

3.Состояние коллектора на забое скважины:

-крепкие сильно сцементированные;

-рыхлые, слабосцементированные;

4.Фильтрационные характеристики призабойной зоны (коэффициенты подвижности k/μ и гидропроводности kh/μ).

5.Технологические (наличие техники).

3

2. Баланс энергии в добывающей скважине.

Основным процессом в добыче нефти является процесс подъема на дневную поверхность жидкости или газожидкостной смеси от забоя скважины. Исходя из этого можно сформулировать основную задачу эксплуатации скважин — осуществление процесса подъема продукции скважин с наибольшей эффективностью и по возможности

бесперебойно. Этот процесс может протекать следующим образом:

1.За счет природной энергии Wп.

2.За счет энергии, искусственно вводимой в залежь или скважину с поверхности, Wи.

3.За счет природной и искусственно вводимой энергии Wп + Wи.

Так как процесс движения продукции скважин от забоя до поверхности связан с определенными потерями, то сам процесс подъема возможен лишь при определенном соотношении энергии, которой обладает продукция скважины, и потерь энергии при ее движении. Основными видами потерь при движении жидкости или газожидкостной смеси в скважине являются:

1.Потери энергии на подъем пластового флюида от забоя до устья скважины (полезная энергия) WПОЛ.

2.Потери энергии, связанные с движением ее по подъемным трубам и через устьевое оборудование (в скважине), Wдc.

3.Потери энергии за счет поддержания некоторого противодавления на устье скважины, необходимого для продвижения продукции скважины по наземным коммуникациям, Wу

Эта составляющая энергетического баланса не принимает никакого участия в процессе подъема, а представляет энергию, уносимую потоком жидкости или смеси за пределы устья скважины. В общем виде баланс энергии работающей скважины можно записать так:

WЖ 1000 * PЗАБ P0 (5)

Примем процесс изотермическим:

Для 1 тонны флюида, с учетом изотермичности процесса:

4

GЭФ – средний объем выделившегося газа вдоль газожидкостного подъемника.

Где: R0 – удельный расход вводимого газа; P0 – устьевое (буферное) давление;

P1 – давление в точке подачи газа.

5

3.Виды фонтанирования,эффективный газовый фактор. Изменение давления вдоль НКТ в механизированных скважинах.

Вобщем случае энергия, которой располагает продукция на забое скважины, такова:

Из выражения (1) следует, что при WИ = 0 подъем продукции скважины осуществляется только за счет природной энергии, поэтому такой способ будем называть естественным фонтанированием. Если же WИ > О, то такой способ подъема продукции будем называть искусственным фонтанированием.

Если в выражении (1) положить Wи = 0 и Wг = 0

то такой вид фонтанирования называется артезианским. 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.

Обычно давление в подъемнике изменяется от Рнас до Ру,(Ру > Ро), и из нефти выделяется не весь растворенный газ, а его определенная часть. Ту часть газа, которая выделяется в подъемнике при снижении давления от Рнас до Ру, будем называть эффективно действующим газовым фактором G0 ЭФ:

где α — коэффициент растворимости газа в нефти, м3/(м3 *МПа ).

C учетом обводненности и принимая за Р – среднее давление в рассматриваемом интервале:

Большинство фонтанных скважин работает за счет энергии газа и напора жидкости одновременно. В них Ру< Рнас<Рз. Таким образом, в нижней части колонны труб перемещается одна фаза (ж), на глубине, где Р=Рнас, начинается выделение нефти из газа, и в верхней части колонны - двухфазный поток (ж и г). Когда Рз<Рнас, то по всей длине колонны в скважине движется двухфазный поток.

Состояние смеси ж и г при движении по колонне изменяется в зависимости от соотношения объемных расходов обеих фаз (ж и газообразной), от средней скорости движения смеси и диаметра подъемных труб. В соответствии с этим различают: режимы движения гжс:

-пузырьковая структура (при движении ж, пронизанной пузырьками газа высокого давления);

-четочная (когда расширяющийся газ образует более крупные патронные пробки);

-переходная (эмульсионная);

-кольцевая (газ движется по центру трубы, увлекая за собой капли ж);

Перепад Р, необходимый для подъема ж по колонне подъемных труб, обусловливается полезной работой по подъему смеси и суммой потерь:

1)на преодоление трения жидкости и газа о стенки труб;

2)потерь, возникающих вследствие разных скоростей движения ж и г

3) потерь, вследствие ускорения движения ж и г и изменения скорости движения при входе ж в башмак подъемных труб можно пренебречь).

6

4.Подъем жидкости за счет энергии сжатого газа. Уравнение движения смеси в безразмерном виде.

Для осуществления процесса движения смеси в вертикальной трубе А необходим определенный перепад давлений Р1-Р2 между сечениями 1-1 и 2-2, величина обусловлена:

Уравнение (7) является уравнением движения газожидкостной смеси и является

безразмерным. Левая часть представляет суммарный градиент потерь в подъемнике, а

Величина ξ0 называется относительным погружением и показывает, какая часть от общей длины Н трубы А находится под уровнем жидкости.

Анализируя зависимость (7), можно предположить существование следующих режимов работы газожидкостных подъемников:

1.Жидкость и газ движутся с одинаковыми скоростями ( 0 0 ), а градиент потерь на

7

5.Фонтанная эксплуатация скважин. Условия фонтанирования, минимальное забойное давление фонтанирования.

Под фонтанной эксплуатацией понимается такой способ подъема продукции скважины от забоя на дневную поверхность, при котором располагаемая энергия на забое WЗАБ больше или равна энергии, расходуемой на преодоление различных сопротивлений WС на всей длине скважины в процессе подъема, т.е. WЗАБ > Wc.

Эксплуатация скважин осуществляется при различных технологических условиях. Нередко фонтанные скважины эксплуатируются при забойном давлении, большем давления насыщения. В этих случаях, а также при проектировании способов эксплуатации скважин необходимо рассчитывать минимальное забойное давление фонтанирования.

Процесс фонтанирования за счет растворенного газа, выделяющегося из нефти, возможен только при определенном соотношении удельного объема свободного газа в подъемнике (названного эффективно действующим газовым фактором GЭФ) и удельного объема газа, потребного для работы подъемника на оптимальном режиме RОПТ, которое записывается в следующем виде:

Под естественным оптимальным фонтанированием понимают подъем продукции под действием природной энергии при работе подъемника на оптимальном режиме.

Потенциальная энергия 1 м3 продукции (нефти), находящейся на забое скважины при давлении Рзаб,

[Дж]. (7.6)

При подъеме продукции в скважине энергия расходуется на преодоление различных сопротивлений.

Если в 1 м3 продукции (нефти) растворено G0 м3 газа, то этот газ начинает выделяться при Р=Рнас, а его энергия

количество выделившегося из 1 м3 нефти свободного газа при изменении давления от Рнас до Ру . Рассматривая процесс подъема продукции неизотермическим, распределение температуры в подъемнике можно записать Т = Ту + к (Р – Ру) ,(7.9) где Ту, Ру – температура и давление на устье скважины, К, МПа,

к – эмпирический числовой размерный коэффициент, К/МПа, Р – давление, (Р≥Ру), МПа.

Принимая уравнение состояния реального газа, запишем: G G0 P0Tz (7.10) или с

T0 P

8

(7.13)

В соответствии с Рзаб = Рнас. (7.14)

Максимальное использование энергии выделяющегося газа, когда коэффициент естественной сепарации свободного газа у башмака фонтанного лифта σф равен нулю. Это

где R0 опт – потребный удельный расход газа на оптимальном режиме.

Для расчета R0опт академиком А.П. Крыловым рекомендуется зависимость:

(7.21)

выражение (7.21) может существовать при условии G0 – R0 опт = 0 илиG0 = R0 опт. (7.22)

В рассматриваемом случае давление в подъемнике изменяется от Рнас до Ру (Ру> Р0) и из нефти выделяется не весь растворенный весь газ, а его определенная часть. Ту часть газа, которая выделяется в подъемнике при снижении давления от Рнас до Ру будем называть

9

Выражение (7.27) является условием естественного оптимального фонтанирования

скважины.

Минимальное забойное давление:

Нередко фонтанные скважины эксплуатируются при забойном давлении, большем давления насыщения. В этих случаях, а также при проектировании способов эксплуатации скважин необходимо рассчитывать минимальное забойное давление фонтанирования.

Процесс фонтанирования за счет растворенного газа, выделяющегося из нефти, возможен при соотношении удельного объема свободного газа в подъемнике (названного эффективно действующим газовым фактором Gэф) и удельного объема газа, потребного для работы подъемника на оптимальном режиме Rопт: Gэф ≥ Rопт . (7.58)

В реальных условиях процесс фонтанирования, можно осуществить следующим образом:

Рзаб < Рнас, (7.59) или Рзаб ≥ Рнас. (7.60)

1. Рассмотрим случай, когда забойное давление выше или равно давлению насыщения – условие (7.60);башмак фонтанного подъемника спускают на глубину Нб макс, соответствующую давлению насыщения Рнас (в этом случае коэффициент естественной сепарации свободного газа может быть принят нулевым σф = 0).

интервале «забой-прием (башмак)», кг/м3. В этом случае пренебрегается потерями на трение при движении продукции в интервале «забой-прием».

10