СКАЧАТЬ:  ekspluataciya-skvazhin.zip [451,3 Kb] (cкачиваний: 54)

7. Эксплуатация газовых скважин

Процесс эксплуатации газовых скважин характеризуется некоторыми особенностями, связанными со свойствами продукции. Так как процесс эксплуатации таких скважин осуществляется при повышенных давлениях на устье, к герметичности газовых скважин предъявляются повышенные требования.

Обычно в добывающую скважину спускаются фонтанные трубы и комплекс скважинного оборудования, включающий пакеры, клапаны отсекатели, циркуляционные и ингибиторные клапаны, замки, посадочные ниппели, телескопические соединения, скважинные камеры, уравнительные клапаны и др.

Один из основных вопросов при эксплуатации газовых скважин – определение диаметра подъемных труб.

7.1 Расчет подъемника газовой скважины

Одним из критериев при расчете диаметра подъемника газовой скважины является обеспечение выноса с забоя твердых или жидких частиц, содержащихся в продукции.

Вынос этих частиц зависит от скорости газового потока у башмака труб . Основное условие выноса следующее:

                                                                                                                      (7.1)

где - критическая скорость, при которой твердые или жидкие частицы находятся в потоке газа во взвешенном состоянии, м/с.

7.1.1. Расчет выноса твердых частиц 

В этом случае критическая скорость зависит от режима течения газа и диаметра выносимых частиц.

Режим течения определяются параметром Рейнольдса

                                                                                                         (7.2)

или параметром Архимеда

,                                                                                             (7.3)

где d_T – диаметр твердой частицы, м;  - плотность твердых частиц, кг/м³ (при расчетах принимают кг/м³).

Выделяют три режима течения:

ламинарный Re2 или Ar36;                                                                                    (7.4)

переходный 2< Re500 или 36< Ar83000;                                                              (7.5)

турбулентный Re>500 или Ar>83000.                                                                         (7.6)

Для каждого из режимов течения критическая скорость рассчитывается по формулам:

ламинарный режим

;                                                                                        (7.7)

переходный режим

;                                                                                       (7.8)

турбулентный режим

,                                                                                              (7.9)

где  - плотность газа при давлении и температуре у башмака труб, кг/м³;  - динамическая вязкость газа при давлении и температуре у башмака труб, .

Из управления притока газа по заданному дебиту рассчитывают забойное давление

                                                                                          (7.10)

Или по заданному забойному давлению вычисляют дебит.

Внутренний диаметр (в м) подъемника

,                                                                                         (7.11)

где v_г – дебит газа, тыс. .

Длина подүемника принимается равной глубине скваңины, поэтому давление и температура у башмака подүемника равны соответственно забойным.

Полученное значение значение d_вн округляют до блиңайшего менҗшего стандартного значения.

7.1.2. Расчет выноса жидких капель

Критическая скорость выноса жидких капель с забоя газовой скважины

,                                                                        (7.12)

где р_заб – забойное давление, МПа.

Если в продукции скважины имеются твердые и жидкие частицы, то при расчете диаметра подъемника из полученных двух значений диаметра выбирают наименьшее.

Иногда при расчете диаметра подъемника принимают м/с.

7.1.3. Расчет диаметра подъемника из условия минимальных (заданных) потерь давления в трубах

Диаметр подъемника можно определить из условия минимальных заданных потерь давления в подъемнике. При глубине спуска подъемника до забоя внутренний диаметр

                                                                         (7.13)

где  - коэффициент гидравлических сопротивлений;  - средний коэффициент сжимаемости газа (при  и );  - средняя температура в скважине, К;  - дебит газа, тыс. м³/сут;  - давление на устье скважины, Па; s – показатель степени:

,                                                                                                       (7.14)

,                                                                                                    (7.15)

.                                                                                            (7.16)

Вычисление (7.13) проводят методом итераций, так как коэффициент гидравлических сопротивлений неизвестен.

Задача 7.1. Для условий задачи 2.1 (Рассчитать распределение температуры по глубине фонтанной добывающей скважины Туймазинского нефтяного месторождения) рассчитать диаметр подъемника, если продукции скважины имеются твердые частицы диаметром  м, а = .

Решение. Рассчитываем по (7.3) параметр Архимеда (из условий задачи 2.11:  кг/м³; L_c=2500 м; а = ; b =;  МПа; V_г =  тыс. м³/сут; Т_заб=337 К;

Ar = .

Так как Ar = 1018183>83000, то режим течения, в соответствии с (7.6), турбулентный, а критическая скорость рассчитывается по (7.9):

м/с

По формуле (7.1) рассчитываем:  м/с.

Вычисляем по (7.11) внутренний диаметр подъемника

м.

Выбираем трубы с условным диаметром 60 мм; внутренний диаметр

 м.

Задача 7.2. Для условий предыдущей задачи рассчитать диаметр подъемника, если  в продукции содержится также жидкая фаза.

Решение.  Вычисляем по (7.12) критическую скорость выноса жидких капель

 м/с

По формуле (7.1) рассчитываем  м/с

По формуле (7.11)

 м.

Учитывая, что в соответствии с (7.11) внутренний диаметр подъемника 0,05>0,0645, оставляем выбранный ранее диаметр подъемника 60 мм, d_вн = 0,0503 м.

Задача 7.3. Рассчитать внутренний диаметр подъемника, исходя из заданных потерь  давления в подъемнике.

Исходные данные следующие:

V_г =  тыс. м³/сут; ; L_c=2500 м;

 кг/м³; Т_у=303 К; Т_заб=337 К;

 МПа; .