Расчет установок непрерывного газлифта. Использование кривых динамического и статического градиентов давления для расчета расстановки клапанов

Расчет режима работы газлифта включает расчеты пускового режима и ре­жи­ма установившейся работы.

Необходимость пуска газлифтной скважины возникает при вводе ее в эксплуа­тацию из бурения (освоение скважин) и после ремонтных работ и гео­ло­го-технических мероприятий (обработ­ка призабойной зоны, изоляция вод, пе­ре­вод скважины с фон­танного на газлифтный способ эксплуатации и т.д.).

В первом случае скважина заполнена жидкостью повышен­ной плотности (бу­ровым раствором, водным раствором солей, сырой нефтью и т.д.), во втором — в скважине находится про­дукция пласта (в верхней части ствола — газ, в ниж­ней — нефть или нефть и вода). Давление газа и напор, создаваемый стол­бом скважинной жидкости, уравновешивают пластовое давление.

Пуск газлифтной скважины сводится к удалению из нее жид­кости в уста­нов­лению заданного режима работы. При этом ис­пользуют известные приемы освое­ния скважин, например заме­ну жидкости глушения на нефть с пос­ле­дую­щим продавливанием столба жидкости в скважине газом. В этом случае пус­ко­вое давление значительно превосходит рабочее. Для уменьшения пусковых дав­ле­ний в настоящее время повсеместно применяют пусковые клапаны, которые поз­воляют запускать скважину при давлении, близком к рабочему. В некоторых слу­чаях для пуска скважин применяют метод аэрации, используя передвижные комп­рессорные станции высокого давления, или подводят к сква­жине линию воз­духа или газа высокого давления.

Рассмотрим запуск скважины, оборудованной клапанами, действующими от давления газа в затрубном пространстве.

После подачи газа в затрубное пространство скважины начи­нается вытес­не­ние жидкости из него в подъемник через откры­тые газлифтные клапаны. Уро­вень жидкости в затрубном про­странстве снижается и, когда он достигает глу­бины установки верхнего клапана, начинается поступление газа в подъем­ник. По мере аэрации жидкости давление в подъемнике над верхним клапаном сни­жается. Одновременно происходит снижение уровня жидкости в затрубном прост­ранстве и в тот момент, когда он достигает глубины установки второго кла­пана, начинается по­ступление газа в лифт через второй клапан. Так как вто­рой кла­пан настроен на давление открытия меньшее, чем у первого кла­пана, верх­ний клапан закрывается.

При аэрации столба жидкости над вторым клапаном давле­ние в лифте над и под клапаном уменьшается, уровень жидко­сти в затрубном пространстве сни­жает­ся и, когда он достигает глубины третьего клапана, начинается пос­туп­ле­ние газа через него. При этом давление в затрубном пространстве снижается. Дав­ление открытия третьего клапана меньше, чем второго, и второй клапан зак­ры­вается. Процесс продолжается до тех пор, пока в работу не вступит нижний ра­бочий клапан.

Рассмотрим запуск скважины, оборудованной клапанами, действующими от давления в подъемных трубах. После подачи газа в межтрубное прост­ранст­во начинается вытеснение жидкости из него в подъемник через газлифтные кла­па­ны, открытые давлением жидкости в подъемнике. Уровень жидкости в зат­руб­ном пространстве снижается и, когда он достигает глубины вер­хнего кла­па­на, начинается поступление газа в подъемник через верхний клапан. По мере аэра­ции жидкости давление в лифте снижается, одновременно снижается и уро­вень жидкости в затрубном пространстве. В какой-то момент давление в лифте ста­­новится равным давлению закрытия клапана, и он закрывается. Немного рань­ше, чем закрывается верхний клапан, уровень жид­кости снижается до глу­би­ны второго клапана и газ начинает поступать в подъемник через второй кла­пан.

При оборудовании газлифтной установки клапанами, действу­ющими от дав­ления газожидкостной смеси в подъемнике, кла­паны закрываются при па­де­нии давления в последнем. Пуск скважины продолжается до тех пор, пока в ра­бо­ту не вступит рабочий клапан.

 

Расчет газлифтной установки

 

Расчет газлифтной установки предусматривает определение следующих па­ра­метров:

· диаметра насосно-компрессорных труб, необходимого для подъема за­дан­ного количества жидкости;

· глубины точки ввода газа (рабочего клапана) и удельного расхода газа;

· числа пусковых клапанов и глубины их установки.

В основе расчетов всех параметров газлифтного подъемника используются дан­ные распределения давления по глубине сква­жины в зависимости от удель­но­го расхода газа, диаметра подъем­ных труб, дебита жидкости, обводненности, вяз­кости и плотно­сти нефти и т.д. В качестве примера на рис. 4.4.1 предс­тав­ле­на типовая номограмма распределения давления по длине лифта.

В приложении [20] приведены данные распределения давле­ния по длине лиф­та для различных технологических характери­стик скважин, рассчитанные во ВНИПИморнефтегазе. Резуль­таты представлены в виде таблиц. Для удобст­ва их использова­ния в последующих расчетах необходимо сделать следующее. По исходным технологическим параметрам скважины (диаметр труб, дебит жид­кости, обводненность, вязкость и плотность нефти и т.д.) выбирают соот­ветст­вующую таблицу. На прозрачной палетке по оси ординат откладывают глу­бину скважины (м), а по оси абс­цисс — давление (МПа). Для каждого зна­че­ния удельного рас­хода строят кривую распределения давления по глубине. Та­ким образом, получается номограмма, тип которой представлен на рис. 4.4.1. Ме­тод использования этих номограмм в конкретных расчетах изложен ниже.

Рис. 4.4.1. Номограмма распределения давления по длине подъемника.

Диаметр труб 73 мм, дебит 1272 м³/сут, плотность нефти 850 кг/м³, относительная плотность газа 0,65