Файл: Сборник задач по технологии и технике нефтедобычи Учеб, пособие для ву.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 20.03.2024
Просмотров: 287
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
а) следует, что давление газа ргот, соответствующее давлению открытия, на глубине установки клапана будет
Ргот—Рс^с Рт^"к, (8-8)
где рс — давление в сильфоне клапана; рт — давление в колонне подъемных труб на уровне установки клапана в момент его открытия.
Так как клапан открыт, условием поступления газа из затрубного пространства в подъемную колонну будет наличие начального перепада давления на клапане, который определяется глубиной установки клапана и ориентировочно принимается равным
Лркл = Рг — Рт 0,3 МПа. (8.9)
По мере поступления газа через клапан давление в подъемной колонне на уровне его установки будет снижаться от максимального определяемого в зависимости от условий статическим или динамическим градиентом жидкости (рис. 8.5, кривые 1 и 2), до минимального в подъемных трубах рт min (кривая 4) при работе скважины на проектном режиме. При этом перепад давления на клапане будет увеличиваться, что приведет к увеличению расхода газа через него и понижению уровня жидкости в затрубном пространстве до следующего клапана, расположенного на глубине, обеспечивающей начальный перепад давления Аркл на нем. Давления в затрубном пространстве и соответственно перед штуцером, установленном на нагнетательной линии (см. рис. 8.1), уменьшаются и становятся равными давлению закрытия первого клапана, в силу чего клапан закрывается. Так как при открытом клапане давление нагнетаемого газа будет действовать на всю эффективную площадь сильфона, то непосредственно перед тем, как шток клапана начнет перемещаться вниз и клапан закроется (см. рис. 8.4, б), будет выполняться следующее условие закрытия:
Рср'г> (8'10)
где рг — давление в затрубном пространстве на уровне установки клапана в момент его закрытия.
Нагнетаемый газ продолжает поступать в затрубное пространство и давление в нем растет, что вызовет поступление газа в подъемную колонну через второй клапан. При этом из-за притока в подъемную колонну жидкости как из затрубного пространства, так и из пласта (если забойное давление стало меньше пластового) давление в ней на уровне первого клапана возрастает от pTmIn i до pTmaxi-
166
Рас. 8.5. Расстановка газлифтных клапанов при непрерывном газлифте (к задаче 8.2)
Профиль давления в колонне будет соответствовать кривой (рис. 8.5, кривая 9). В дальнейшем давление на уровне первого клапана снизится, но в начальный момент оно может вызвать его открытие. Чтобы этого не произошло, необходимо снизить давление газа в затрубном пространстве на устье на величину
^Pl = (/7Tmaxi — Ртт1т)Кк1- (8.11)
Аналогично рассчитывают снижение давления* нагнетаемого газа при включении в работу последующих клапанов, расположенных ниже второго, за исключением последнего, рабочего клапана, при поступлении газа через который скважина выйдет на проектный режим. Соответственно открывающее давление пусковых клапанов, определяемое давлением газа в затрубном пространстве,
П— 1
начиная со второго, снижается на £ Др;>
i = i
П— 1
Рг от (^/i) == Рг (.^п) ^ &Pt% (8.12)
i =1
где proT(Ln) — открывающее давление п-то клапана на глубине
* Для прикидочных расчетов можно принять Арх = Дрл = ... = да ОД МПа.
167
Рис. 8.6. Стенд для тарировки
газлифтных клапанов
его установки L„; рг (L„)—
давление газа в затрубном
пространстве на глубине
установки n-го клапана
(рис. 8.5, кривая 5)*.
Давление в сильфоне
каждого из клапанов рсп,
обеспечивающее его откры-
тие и закрытие, опреде-
ляют следующим выраже-
нием:
Г п— 1
Рсп = Рг (Ln) — Yj APi +
L i = i
“ЬРт min (Ln)KKn \IKcn, (8.13)
где pTmin (Ln) — минимальное давление в колонне подъемных труб на глубине установки п-то клапана; Ккп, Ксп — соответственно коэффициенты /Ск и К с «-го клапана.
Надежность работы клапанов в условиях скважины зависит от правильности их зарядки и последующей тарировки в поверхностных условиях на специальном стенде (рис. 8.6).
На глубине установки клапана в скважине давление в его сильфоне рс из-за влияния температуры будет больше давления рсст в условиях зарядки. Без учета коэффициента сжимаемости азота, которым заполняется сильфон, давление в нем определяется следующим соотношением:
Рс = Рс стТ’/Т’ст, (8.14)
где Т — температура на глубине установки клапана; Т„ —
= 293 К — стандартная температура, при которой заряжают кла-
пан.
Давление зарядки клапана с учетом (8.12) — (8.14) будет
Рс ст — (Pro “Ь Рт min ^к)/(^с^т), (8.15)
где Ст = 77Тст — температурный коэффициент.
Номинальное давление тарировки ртар — внешнее давление, при
котором клапан открывается при стандартной температуре и ат-
мосферном давлении, действующем на клапан, определяется вы-
ражением
Ртар — Рс ст' Хс*
л — 1
* Для первого клапана рго(Lx) = рг(Li), так как ^ Apt=0,
(8.16)
Протарированные с учетом скважинных условий клапаны позволяют осуществлять управляемый посредством давления нагнетаемого газа пуск скважины и работу газлифтной установки на проектном режиме.
Последовательность расчета системы пуска
На координатное поле р—Я (см. рис. 8.5) последовательно наносят:
из точки, соответствующей рп„:
профиль гидростатического давления жидкости (кривая /), градиент которой определяется плотностью рж; пересечение кривой 1 с осью глубин определяет положение статического уровня в скважине;
из точки, соответствующей рзаб
Ргот—Рс^с Рт^"к, (8-8)
где рс — давление в сильфоне клапана; рт — давление в колонне подъемных труб на уровне установки клапана в момент его открытия.
Так как клапан открыт, условием поступления газа из затрубного пространства в подъемную колонну будет наличие начального перепада давления на клапане, который определяется глубиной установки клапана и ориентировочно принимается равным
Лркл = Рг — Рт 0,3 МПа. (8.9)
По мере поступления газа через клапан давление в подъемной колонне на уровне его установки будет снижаться от максимального определяемого в зависимости от условий статическим или динамическим градиентом жидкости (рис. 8.5, кривые 1 и 2), до минимального в подъемных трубах рт min (кривая 4) при работе скважины на проектном режиме. При этом перепад давления на клапане будет увеличиваться, что приведет к увеличению расхода газа через него и понижению уровня жидкости в затрубном пространстве до следующего клапана, расположенного на глубине, обеспечивающей начальный перепад давления Аркл на нем. Давления в затрубном пространстве и соответственно перед штуцером, установленном на нагнетательной линии (см. рис. 8.1), уменьшаются и становятся равными давлению закрытия первого клапана, в силу чего клапан закрывается. Так как при открытом клапане давление нагнетаемого газа будет действовать на всю эффективную площадь сильфона, то непосредственно перед тем, как шток клапана начнет перемещаться вниз и клапан закроется (см. рис. 8.4, б), будет выполняться следующее условие закрытия:
Рср'г> (8'10)
где рг — давление в затрубном пространстве на уровне установки клапана в момент его закрытия.
Нагнетаемый газ продолжает поступать в затрубное пространство и давление в нем растет, что вызовет поступление газа в подъемную колонну через второй клапан. При этом из-за притока в подъемную колонну жидкости как из затрубного пространства, так и из пласта (если забойное давление стало меньше пластового) давление в ней на уровне первого клапана возрастает от pTmIn i до pTmaxi-
166
Рас. 8.5. Расстановка газлифтных клапанов при непрерывном газлифте (к задаче 8.2)
Профиль давления в колонне будет соответствовать кривой (рис. 8.5, кривая 9). В дальнейшем давление на уровне первого клапана снизится, но в начальный момент оно может вызвать его открытие. Чтобы этого не произошло, необходимо снизить давление газа в затрубном пространстве на устье на величину
^Pl = (/7Tmaxi — Ртт1т)Кк1- (8.11)
Аналогично рассчитывают снижение давления* нагнетаемого газа при включении в работу последующих клапанов, расположенных ниже второго, за исключением последнего, рабочего клапана, при поступлении газа через который скважина выйдет на проектный режим. Соответственно открывающее давление пусковых клапанов, определяемое давлением газа в затрубном пространстве,
П— 1
начиная со второго, снижается на £ Др;>
i = i
П— 1
Рг от (^/i) == Рг (.^п) ^ &Pt% (8.12)
i =1
где proT(Ln) — открывающее давление п-то клапана на глубине
* Для прикидочных расчетов можно принять Арх = Дрл = ... = да ОД МПа.
167
газлифтных клапанов
его установки L„; рг (L„)—
давление газа в затрубном
пространстве на глубине
установки n-го клапана
(рис. 8.5, кривая 5)*.
Давление в сильфоне
каждого из клапанов рсп,
обеспечивающее его откры-
тие и закрытие, опреде-
ляют следующим выраже-
нием:
Г п— 1
Рсп = Рг (Ln) — Yj APi +
L i = i
“ЬРт min (Ln)KKn \IKcn, (8.13)
где pTmin (Ln) — минимальное давление в колонне подъемных труб на глубине установки п-то клапана; Ккп, Ксп — соответственно коэффициенты /Ск и К с «-го клапана.
Надежность работы клапанов в условиях скважины зависит от правильности их зарядки и последующей тарировки в поверхностных условиях на специальном стенде (рис. 8.6).
На глубине установки клапана в скважине давление в его сильфоне рс из-за влияния температуры будет больше давления рсст в условиях зарядки. Без учета коэффициента сжимаемости азота, которым заполняется сильфон, давление в нем определяется следующим соотношением:
Рс = Рс стТ’/Т’ст, (8.14)
где Т — температура на глубине установки клапана; Т„ —
= 293 К — стандартная температура, при которой заряжают кла-
пан.
Давление зарядки клапана с учетом (8.12) — (8.14) будет
Рс ст — (Pro “Ь Рт min ^к)/(^с^т), (8.15)
где Ст = 77Тст — температурный коэффициент.
Номинальное давление тарировки ртар — внешнее давление, при
котором клапан открывается при стандартной температуре и ат-
мосферном давлении, действующем на клапан, определяется вы-
ражением
Ртар — Рс ст' Хс*
л — 1
* Для первого клапана рго(Lx) = рг(Li), так как ^ Apt=0,
(8.16)
Протарированные с учетом скважинных условий клапаны позволяют осуществлять управляемый посредством давления нагнетаемого газа пуск скважины и работу газлифтной установки на проектном режиме.
Последовательность расчета системы пуска
-
Предварительные определения и построения.
На координатное поле р—Я (см. рис. 8.5) последовательно наносят:
из точки, соответствующей рп„:
профиль гидростатического давления жидкости (кривая /), градиент которой определяется плотностью рж; пересечение кривой 1 с осью глубин определяет положение статического уровня в скважине;
из точки, соответствующей рзаб