Исслед. Скв., оборуд-ых штанговыми насосными установками. Исслед-е ШСНУ необходимо для изучения притока и построения индикаторной кривой, а также для изуч-я работы самого насоса и выявления причин низкого коэф. подачи. Изм-е отбора жид. ШСНУ достигается либо изменением хода полированного штока 5 перестановкой пальца шатуна на кривошипе, либо изменением числа качаний п сменой шкива на валу электродв-я. В нек. случаях отбор можно изм-ть сменой размера насоса (Р), однако эта операция сложнее, так как требует осущ-ия спуско-подъемных работ на скважине.При каждом изм-ии режима откачки после выхода скв. на установившийся режим, что определяется по стабилизации дебита, замеряется прямым или косвенным методом заб. дав., соотв-ее данному установившемуся режиму работы. Для прямого измерения заб. дав. созданы малогабаритные скваж-е манометры диаметром 22 - 25 мм. Такие приборы могут быть спущены в межтрубное пространство скв. на стальной проволоке через отверстие в планшайбе при эксцентричной подвеске НКТ на устье. Полученные таким образом данные о забойном давлении наиболее достоверны. Однако в глубоких искривленных скважинах, а также при малых зазорах в межтрубном пространстве бывают прихваты манометра и обрывы проволоки. Для предотвращения этого используются так называемые лифтовые скважинные манометры, подвешиваемые к приемному патрубку ШСН и спускаемые в скважину вместе с НКТ. Эти манометры имеют часовой механизм с многосуточным заводом и фиксируют на бумажном бланке динамику изменения давления на глубине спуска прибора в процессе трех-четырехкратного изменения режимов откачки (дебитов). Такой метод позволяет получить достаточно надежные результаты исследования, однако он связан с необходимостью осуществления спуско-подъемных операций для спуска и подъема лифтового манометра. Поэтому эти замеры приурочивают к очередным ремонтным работам на скважине или очередной смене насоса. В настоящее время лифтовые манометры по этой причине не находят применения. К косвенным методам исследования скважины на приток относится замер глубины динамического уровня жидкости в межтрубном пространстве, устанавливающегося при том или ином режиме откачки специальными приборами - эхолотами. Эхолот работает следующим образом. В межтрубное пространство посылается звуковой импульс, который отражается от уровня жидкости, возвращается к устью скважины и улавливается микрофоном, соединенным через усилитель с регистрирующим устройством, записывающим все сигналы на бумажной ленте в виде диаграммы. Бумажная лента движется с помощью лентопротяжного механизма с постоянной скоростью. Измеряя расстояние между двумя пиками диаграммы, соответствующими начальному импульсу и отраженному от уровня, можно определить глубину этого уровня. Такой метод определения уровня жидкости имеет ряд недостатков.Скорость звука v в межтрубном пространстве зависит от давления, температуры и плотности газа, заполняющего это пространство. Погрешность в определении v непосредственно влияет на определяемую величину уровня 5. Чтобы исключить ошибки, связанные с определением скорости звука в межтрубном пространстве, на колонне НК.Т устанавливают репер - утолщенную муфту, на 50 - 60% перекрывающую межтрубное пространство. Глубина установки этого репера S₀ заранее известна. В этом случае на эхограмме получаются три пика: первый соответствует моменту подачи импульса на устье, второй - отраженному сигналу от репера и третий - отраженному сигналу от уровня. Очевидно, что расстояния между пиками эхограммы пропорциональны глубинам установки репера S₀ и уровня S. Из пропорции находим Т.о., установка репера исключает необходимость опр--я ск-и зв. в кольцевом пространстве. Для большей точности репер устанавливают вблизи уровня жид. Снятие диаграммы нагрузки на полированный шток в зависимости от хода наз. динамометрией ШСНУ. Она осущ-ся силоизмерительным регистрирующим прибором - динамометром. Сопоставление снятой на ШСНУ динамограммы с теоретической позволяет выяснить отклонения от нормальной работы установки в целом и дефекты в работе самого ШСН. Регулярное обследование ШСНУ является обязательным, так как позволяет своевременно предотвратить более серьезные осложнения. Ди-намограмма, кроме того, позволяет уточнить режим откачки и по возможности его улучшить.

Коэф подачи шсн. Постоянные и переменные факторы, влияющие на коэф подачи шсн. При перемещ. плунжера вверх на величину его хода Sn выт-ся объем жид. где F - площадь сечения плунжера (или цилиндра насоса); f - площадь сечения штанг. При перемещ. плунжера вниз на ту же величину Sп вытесняется дополнительный объем жидкости, равный За полный (двойной) ход плунжера подача насоса равна сумме подач за ход вверх и ход вниз: Если плунжер делает n ходов в минуту, то минутная подача будет равна (qn). Умножая на число минут в сутки, получим суточную подачу в объемных единицах Между плунжером и точкой подвеса штанг, т. е. головкой балансира, от которого плунжеру передается возвратно-поступательное движение, находится длинная колонна штанг, которую необходимо рассматривать как упругий стержень. Поэтому движение плунжера ни по амплитуде, ни по фазе не совпадает с движением точки подвеса. Другими словами, ход плунжера Sп не равен ходу точки подвеса S. Действительный ход плунжера не поддается прямому измерению. Ход точки подвеса поддается измерению и бывает известен из паспортной характеристики станка-качалки.Поэтому в формулу (10.1) вместо Sп подставляют S, при этом получается теоретическая подача ШСН Действительная подача Qд, замеренная на поверхности после сепарации и охлаждения н., меньше теоретической (за исключ. насосных скв. с периодическими фонтанными проявлениями) в силу целого ряда причин. Отношение Qд к Qт называют коэффициентом подачи насоса, который учитывает все возможные факторы, отрицательно влияющие на подачу ШСН. Т.о., коэф. подачи Для каждой конкретной скв. величина η служит в известной мере показателем правильности выбора оборуд-я и режима откачки уст-ки. Нормальным η >0.6 – 0.65. На коэф. подачи ШСН влияют постоянные и переменные факторы. К постоянным факторам можно отнести:влияние св. г. в откачиваемой смеси;ум-е полезного хода плунжера по сравнению с ходом точки подвеса штанг за счет упругих деформаций насосных штанг и труб;ум-е объема откачиваемой жид. (усадка) в результате ее охлажд-я на пов-ти и дегазации в сепарационных устройствах.К переменным факторам, изменяющимся во времени, можно отнести:утечки между цилиндром и плунжером, кот. зависят от степени износа насоса и наличия абразивных примес. в откачиваемой жид.;утечки в клапанах насоса из-за их немгновенного закрытия и открытия и, главным образом, из-за их износа и коррозии;утечки через неплотности в муфтовых соединениях НКТ, кот. все время подверг-ся переменным нагрузкам. Переменные факторы, сводящиеся к различного рода утечкам, меняются во времени и поэтому их трудно определить расчетным путем, за исключением утечек через зазор между плунжером и цилиндром. Это приводит к тому, что коэф. подачи η вновь спущенного в скважину насоса, после незначительного его сниж-я в начальный период в рез-те приработки плунжера, затем стабилизируется и длительное время остается практически постоянным. Затем он заметно начинает сниж-я в рез-те прогрессирующего износа клапанов, их седел и увеличения зазора между плунжером и цилиндром. Наряду с этим может произойти и резкое умен-е коэф. подачи в рез-те смещения втулок насосов, отворотов и неплотностей в муфтах. Т.о., результирующий коэф. подачи насоса можно представить как произведение неск-их коэф-ов, учит-их влияние на его подачу различных факторов: где η₁ – коэф. наполнения цилиндра насоса жид., учит-ий влияние св. газа; η₂ – коэф., учит-ий влияние умен-я хода плунжера; η_{3 –} коэф. утечек, учит-ий наличие неизбежных утечек жид. при работе насоса; η_{4 –} коэф. усадки, учит-ий умен-е объема жид. при достижении ею поверх-ых емкостей.

Нагрузки, действующие на штанги и их влияние на ход плунжера. При ходе вверх статич. нагрузки в точке подвеса штанг складываются из веса штанг Ршт и веса столба жид. Рж. В н. м. т. в рез-те изм-я направ-я движ-я, когда возникает макс. ускорение, к ним добавляется сила инерции Pi, направленная вниз; кроме того, действует сила трения Ртр, также направленная вниз. Т.о., макс. нагрузка, возникающая в точке подвеса штанг при начале хода вверх, будет равна (10.30)При ходе вниз нагнетательный клапан откр-ся и гидростатические дав-я над и под плунжером выравниваются. Поэтому нагрузка от столба жид. со штанг снимается и передается на трубы, так как имеющийся в цилиндре всасывающий клапан при ходе вниз закрыт. Силы инерции, возникающие в в. м. т., направлены вверх. Силы трения также направлены вверх, т. е. в сторону, противоположную направлению движ-я. Поэтому нагрузка в начале хода вниз будет мин-ой (10.31) Силы Pi+Ртр составляют малую долю от Рш+Рж. Обычно они не превышают 5 - 10%. Поэтому их влияние на ход плунжера невелико. Влияние статич. нагрузок Сила Рж действует попеременно то на штанги (ход вверх), то на трубы (ход вниз). В рез-те этого при ходе вверх штанги доп-но растягиваются на величину λш, кот. м.б. опр-а по з. Гука (10.32)Одновременно с этим, в рез-те снятия с труб силы Рж, последние укорачиваются на величину (10.ЗЗ)В рез-те, перемещение плунжера относительно цилиндра насоса, т. е. начало процесса всасывания жид., начнется только после того, как точка подвеса скомпенсирует своим перемещ-ем вверх удлинение штанг λш и сжатие труб λт. Поэтому полезный ход плунжера составит (10.34)Обычно обозначают (10.35)Подставляя в (10.35) значения λш и λт получим (10.36)где Рж - вес столба жид., действующий на плунжер; L - длина штанг, или глубина подвески ШСН; Е - модуль Юнга; fm - площадь сечения штанг; fт - площадь сечения металла труб. Верхние штанги испытывают наибольшую нагрузку, т.к. на них действует вес всей колонны штанг. Нижние штанги нагрузку от собственного веса не испытывают. Поэтому, исходя из принципа равнопрочности колонны штанг, а также для умен-я нагрузки на головку балансира колонну штанг делают ступенчатой, состоящей из участков штанг с уменьшающимся книзу диаметром. Кроме одноступенчатых колонн применяются двух- и трехступенчатые. Каждая ступень доп-но удлиняется под действием одной и той же силы Рж.

Поэтому суммарное удлинение ступенчатой колонны штанг будет = сумме удлинений отдельных ступеней с учетом их длины li и площади сечения fi. Тогда для трехступенчатой колонны получим

или с учетом деформации труб Учит-я конструкцию сочленения штанг с плунжером с помощью клапанной клетки, при кот. на нижний торец штанги действует гидростатич. дав., необходимо Ршт принимать с учетом выталкивающей силы Архимеда, равной произведению площади сеч-я штанги на гидростатич. дав. столба жид. над плунжером. При современных однотрубных системах сбора нефти и газа давление на устье Pу насосных скважин может достигать больших значений, поэтому при вычислении гидростатич. дав., действующего на штанги, необходимо учитывать и это обстоятельство.

Подача шсну. Факторы, влияющие на подачу шсн. Влияние газа и вязкости на рабочие характеристики пцэн и шгн.

Влияние г. в откачиваемой жид. учит-ся коэф. наполнения цилиндра насоса. Он = отнош-ю объема жид. Vж, поступившей в насос, ко всему объему смеси Vcм, состоящему из объема жид. Vж и объема свободного г. Vг: где R – г. фактор при темп-ре Тпр, и дав. Рпр на приеме насоса. Формула (10.5) не учит. наличия в ШСН вредного пространства и его влияние на коэф. наполнения при откачке газир. жид. Поэтому формула (10.5) дает завышенный η₁’.Вредным пространством ШСН наз.объем, заключенный между всасывающим и нагнетательным клапанами насоса при крайнем нижнем положении плунжера. При ходе плунжера вниз гжс под ним сжимается до дав., равного дав. над плунжером, кот.е достаточно велико. Г. растворяется в жид. и, в частности, в той, кот. находится во вредном пространстве. При последующем ходе вверх дав. под плунжером падает до дав. на приеме насоса. Растворенный г. выд-ся и задерживает открытие всасывающего клапана, пока дав. не упадет до дав. приема. В рез-те под плунжер поступает меньшее кол-во смеси. А. С. Вирновский предложил для коэф. наполнения другую формулу, учитывающую вредное пространство насоса. Vs - объем, описанный плунжером за ход вверх; Vвр - объем вредного пространства; k=Vвр /Vs - доля вредного пространства от Vs, V=Vs+Vвр=Vж+Vг - общий объем под плунжером при его крайнем верхнем положении.Vг = RVж След-но, Объем жид., поступившей в насос за очередной ход плунжера вверх, будет меньше первоначального объема Vж на величину объема жидкости во вредном пространстве Vвр. Следовательно, Тогда коэф. наполнения, очевидно, будет равен Вводя обозначения k = Vвр/Vs и делая алгебраические преобразования, получим Формула (10.8) дает заниженные значения коэффициента наполнения, так как исходит из предположения мгновенного выделения и растворения газа во вредном пространстве. Известно несколько формул для определения коэф. наполнения насоса. Однако почти все они дают значения η₁, лежащие в пределах η₁’ и η₁” Поэтому наиболее достоверно определение коэффициента наполнения как среднего между его максим. и мин. Знач-ми, опр-ми формулами (10.5) и (10.8), соответственно:

где zпр – коэф., учит. отклонения ув г. от ид. для условий приема насоса. Коэф.растворимости г. α и дав.на приеме насоса Рпр, взятое в избыточных единицах,

Д инамометрия ШСНУ. Динамограмма и ее интерпетация. Снятие диаграммы нагрузки на полированный шток в зависимости от хода называется динамометрией ШСНУ. Она осуществляется силоизмерительным регистрирующим прибором - динамометром. Сопоставление снятой на ШСНУ динамограммы с теоретической позволяет выяснить отклонения от нормальной работы установки в целом и дефекты в работе самого ШСН. Регулярное обследование ШСНУ явл. Обязат., т.к. позволяет своевременно предотвратить более серьезные осложнения. Динамограмма позволяет уточнить режим откачки и по возможности его улучшить. Известны динамографы механические, гидравлические, электрические, электромагнитные, тензометрические и др. Однако наибольшее распространение получили гидравлические динамографы, в кот. нагрузка на полированный шток передается через рычажную систему на упругую диафрагму камеры, заполненной жидкостью. Дав. жид. в камере, пропорциональное усилию в штоке, по капилляру передается геликсной пружине. При увеличении дав. геликсная пружина разворачивается и поворачивает перо, которое чертит линию на бумажном бланке, закрепленном на подвижном столике или барабане. Перемещ. столика пропорционально ходу полированного штока. Т.о., смещение пера, пропорциональное усилиям в штоке, соответствует оси ординат, а смещение столика, пропорциональное ходу штока, - оси абсцисс. Стандартное оборуд-е ШСНУ предусматривает возможность установки динамографа в разъеме между траверсами канатной подвески. Приводной механизм столика или барабана с помощью шнура соединяется с неподвижной точкой - сальником устьевого оборудования. Динамограмма и ее интерпретация. Теоретическая динамограмма показана на рис. 10.13. На нее наложена (показана пунктиром) типичная фактическая динамо-грамма исправного насоса, спущенного на небольшую глубину и работающего в условиях отсутствия газа. Аб - означает деф-ю штанг и труб и отражает процесс воспринятия штангами нагрузки от веса жид. Это происходит при перемещении штока на величину λ, начиная от н. м. т. Бв - полезный ход плунжера, во время кот. статич. нагрузка на шток = весу штанг и жид. Точка в соответствует верхней мертвой точке (в. м. т.). Линия вга - ходу вниз, при кот. также штанги и трубы деф-ся, но в обратном порядке, т.к. нагнет. клапан откр., штанги теряют при этом нагрузку и сокращаются, а трубы (всасывающий клапан закрыв.) приобретают ее и удлиняются. Реальная динамограмма всегда отличается от теоретической. Превышение пунктира над линией бв означает появление доп. нагрузок, связанных с инерцией системы и трением, этим же объясняется снижение пунктирной линии по отношению к линии га при ходе вниз. Изучение снятой динамограммы и ее сопоставление с теоретической позволяет выяснить ряд дефектов и неполадок в работе ШСНУ. Так, смещение точек б и г вправо означает пропуски в нагнетательной части насоса в рез-те растягивания во времени процесса перехода нагрузки Рж с труб на штанги. пропуск в нагнетательной части приводит к заполнению объема цилиндра, высвобождаемого плунжером, перетекающей жидкостью и, т.о., создает на плунжер подпор снизу. Чем больше утечки в нагнет. части, тем сильнее смещение точек б и г вправо. При пропуске в приемной части (всасывающий клапан) происходит обратное явление. Точки б и г смещаются влево. Утечки жидкости в приемной части раньше времени снимают подпор плунжера снизу и штанги воспринимают вес жидкости быстрее. На динамограмме отражается вредное влияние газа, попадающего в ШСН. В этом случае переход от точки в к линии аг происходит плавно, что означает сжатие газа в цилиндре под плунжером. Динамограммы позволяют выявить правильность посадки плунжера в цилиндре. Появление короткого спада нагрузки вблизи н. м. т., ниже Р_шт, свидетельствует об ударе плунжера о всасывающий клапан. Резкое снижение нагрузки ниже Р = Р_ш + Р_ж вблизи в. м. т. означает выход плунжера из цилиндра насоса (если насос невставной), а появление пика у в. м. т. - удары плунжера об ограничительную гайку цилиндра в случае вставного насоса. Подобная расшифровка динамограмм, однако, возможна в ограниченных случаях (малые глубины, жесткие штанги, малые диаметры плунжера). При возникновении колебательных нагрузок, т. с. при динамическом режиме откачки φ = ωL/a > 0,20, динамограмма искажается и в некоторых случаях при нормально работающем скважинном насосе может приобрести очень сложный вид. Это является результатом наложения на нормальную динамограмму нагрузок, вызванных колебательными процессами в штангах, которые в свою очередь есть результат интерференции собственных упругих колебаний штанг и вынужденных колебаний, вызванных работой станка-качалки.

Виды фонтанирования. Фонтанирование за счет эн. г. при усл., когда дав. на забое больше дав. нас. Фонтанир-е скв. обычно происходит на вновь открытых м-х н., когда запас пласт. эн. велик, т. е. дав. на заб-х скв.н достаточно большое, чтобы преодолеть гидростатич. дав. столба жид. в скв., противодав. на устье и дав., расходуемое на преодоление трения, связанное с движением этой жид. Общим обязательным условием для работы любой фонтанир. Скв. будет рав-во: , (8.1) Р_с – дав. на заб. скв.; Р_г, Р_тр, Р_у – гидростатич. дав.ст. жид. в скв., рассчитанное по вертикали, потери дав. на трение в НКТ и противодав. на устье. 2 вида фонтанир. Скв.: фонтанир. Жид., не содержащей пузырьков г., - артезианское фонтанир.; фонтанир. Жид., содержащей пузырьки г., облегчающего фонтанир., - наиболее распространенный способ фонтанир. Артезианский способ встречается редко. Он возможен при полном отсутствии растворенного г. в н. и при заб. дав., превышающем гидростатич. дав. ст. негазир. Жид. в скв. При наличии раствор. Г. в жид., кот. не выделяется благодаря дав. на устье, превышающему дав. насыщ., и при дав. на заб., превышающем сумму двух дав.: гидростатич. ст. негазир. Жид. и дав. на устье скв. Поскольку присутствие пузырьков свободного г. в жид. уменьшает плотность последней и, следовательно, гидростатич. дав. такого ст. жид., то дав. на заб. скв., необходимое для фонтанир. Газир. Жид., существенно меньше, чем при артезианском фонтанир. Фонтанир. за счет эн. г. При фонтанир. за счет эн. г. плотность ст. ГЖС в фонтанных трубах мала, поэтому гидростатич. дав. ст. такой см. будет меньше. Следовательно, и для фонтаниро. Скв. потреб. меньшее заб. дав. При движении жид. по НКТ от забоя к устью дав. уменьшается, и на некоторой высоте оно становится равным дав. насыщ. Р_нас, а выше - ниже дав. нас. В зоне, где Р < Р_нас, из н. выделяется г., причем этого г. становится тем больше, чем меньше дав., т. е. чем больше разница давлений ΔР = Р_нас - Р. Т.о., н. при фонтанир. разгазируется в рез-те выделения из нее раствор. Г., перехода его в свобод. состояние и образования ГЖС с плотностью, существенно меньшей плотности чистой н. В описанном случае фонтанир. будет происходить при дав. на заб. скв., превышающем дав. насыщ. (Р_с > Р_нас), и г. будет выделяться на некоторой высоте в НКТ. Возможен другой случай, когда фонтанир. происходит при дав. на заб. скв. ниже дав. насыщ. (Р_с < Р_нас). При этом на заб. скв. вместе с н. поступает св. г., к кот., по мере подъема н. по НКТ, добавляются дополнительные порции св. г., выделяющегося из н. при снижении дав. Масса св. г., приходящегося на единицу массы жид.и, по мере подъема увеличивается. Объем св. г. также увеличивается за счет его расширения. В результате газонасыщенность потока возрастает, а его плотность соответственно снижается. Очевидно, дав. на заб. фонтанной скв. в любом случае будет равно , (8.18)Р_б – дав. у башмака НКТ при фонтанир. Скв. с постоянным дебитом, Р = (Н - L)·ρ·g – гидростатич. дав. ст. жид. между башмаком и забоем высотой Н - L, где Н - глубина скв., L - длина НКТ; ρ – ср. плотность жид. в этом интервале. С другой стороны, то же давление на забое Р_с может быть определено через уровень жид. в межтрубном пространстве , (8.19)Р₁ = hρg – гидростатич. дав. ст. жид. в межтрубном пространстве; Р₂ = Р_з + ΔР – дав. г., находящегося в межтрубном пространстве, на уровень жид., Р_з – дав. г. в межтрубном пространстве на устье скв.; ΔР – гидростатич. дав. ст. г. от уровня до устья. , ρ_г – ср. плотность г. в межтрубном пространстве. Запишем (8.19) в развернутом виде: . (8.20) В скважине, фонтанирующей с постоянным дебитом, давление на забое Р_с должно быть постоянным. Поэтому изменение высоты столба h в затрубном пространстве должно сопровождаться изменением дав. на устье Р_з так, чтобы сумма слагаемых согласно (8.20) была бы постоянной. Поэтому необходимо, чтобы уменьшение h сопровождалось увеличением давления газа Р_з и наоборот.

1. Р_с < Р_нас (рис. 8.2,a).Св. г. имеется на самом забое. К башмаку фонтанных труб будет двигаться гжс. При работе такой скв. основная масса пузырьков г.будет увлекаться потоком жид. и попадать в фонтанные трубы. Однако часть пузырьков, двигающихся непосредственно у стенки ок, будет проскальзывать мимо башмака НКТ и попадать в межтрубное пространство. В межтрубном пространстве выше башмака движения жид. не происходит. Поэтому пузырьки г. в нем будут всплывать, достигать уровня жид. и пополнять газовую подушку в межтрубном пространстве. Таким образом, при фонтанировании, когда Р_с < Р_нас, создаются условия для непрерывного накопления газа в межтрубном пространстве. Интенсивность этого процесса зависит от многих факторов.

1. От скорости восходящего потока ГЖС, т. е. от дебита скв. Чем больше дебит, тем меньше г. попадает в межтрубное пространство.

2. От величины зазора между ок и фонтанными трубами.

3. От кол-ва и величины г. пузырьков, что в свою очередь зависит от разницы между дав. насыщ. и дав. у башмака.

4. От вязкости жид.

Н акопление газа в затрубном пространстве приводит к увеличению дав. Р_з и соответствующему понижению уровня жидкости h на такую величину, чтобы давление на забое Р_с согласно уравнению (8.20) оставалось бы постоянным. Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока уровень жидкости в межтрубном пространстве не опустится до башмака фонтанных труб. После этого процесс стабилизируется. Непрерывно возрастающее дав. на устье межтрубного пространства после достижения максим. стабилизируется. В этом случае возможно достаточно точно определить дав. у башмака фонтанных труб Р_б, а также и дав. на забое Р_с по давлению на устье в межтрубном пространстве Р_з, не прибегая к трудоемкому процессу спуска манометра в скважину. Дав. Р_з замеряется на устье манометром. Тогда давление у башмака будет равно , (8.21) - плотность г.ρ_о - плотность г. при стандартных условиях Р_о и Т_о; Т_ср – ср. темпра в затрубном пространстве; z – коэф. сжимаемости г. для условий _Рз и Т_ср.

Дав. на заб. скв. Р_с будет больше Р_б на величину гидростатич. дав. ст. жид. между забоем и башмаком фонтанных труб Р и может быть определено по формуле (8.18).

Т.о., в фонтанирующей скв. при условии Р_с < Р_нас уровень жид. в межтрубном пространстве обязательно должен устанавливаться у башмака НКТ после выхода работы скв. на установившийся режим. Однако это справедливо, если нет утечки г. из ок. из-за ее недостаточной герметичности или неплотностей в арматуре и колонной головки. При наличии утечек уровень жид. может стабилизироваться в межтрубном пространстве на некоторой высоте, обусловливая такое дав. на устье, при кот. утечки г. сравниваются с его поступлением от башмака фонтанных труб.

2. Р_с > Р_нас (рис. 8.2,6). Св. г. в этом случае не накапливается в затрубном пространстве, так как нет условий для его проскальзывания у башмака фонтанных труб. В самих трубах г. начнет выд-ся на некоторой высоте от башмака, где дав. станет = дав. насыщ. Поскольку при работе скв. обновление жид. в затрубном пространстве не происходит, то не возникают и условия для пополнения г. Из объема н., находящейся в затрубном пространстве, частично выделится растворенный г., после чего вся система придет в равновесие. Уровень жид. в этом случае будет находиться на некоторой глубине h в соответствии с выражением (8.20). Различным положениям уровня будет соответствовать различное давление P_з. В этом случае вследствие неопределенности величины h становится невозможным определение забойного давления Р_с по величине Р_з.

М ин. Заб. дав. фонтанир. Опр-е глубины начала выд-я г. С учетом растворимости г. условие фонтанир. запишется так: , (8.36) или в развернутом виде . (8.37)Из неравенства (8.37) можно опр-ть мин-но необход. Дав. на забое Р_с, обеспечивающее фонтанир. при заданной комбинации др. величин, таких как Г_о, d, L, Р_у, Р. Для опр. Мин.Р_с необходимо решить нер-во (8.37) относительно Р_с. Однако сделать это нельзя, так как выражение (8.37) относительно Р_с трансцендентно. Поэтому реш-е нер-ва (8.37) получается либо подбором такой величины Р_с, кот. обращает нер-во (8.37) в тождество, либо графоаналитическим путем. Рис. 8.3. Графоаналитическое решение уравнения при определении мин. Дав. фонтанир. при разных обводненностях продукции скв. На рис. 8.3 показаны эти графические построения. Точка А пересечения этих двух линий (1 и 2), соответствующих левой н правой частям (8.37), дает знач., при кот. правая и левая части (8.37) равны. Это будет искомое мин. Дав. на заб. скв., обеспеч-ее процесс фонтанир. при заданных условиях. При увелич. Обводнен. n эффективный газовый фактор Г_эф пропорционально умень-ся, а оптимальный удельный расход газа R_опт несколько увелич-ся за счет увелич-я плотности водонефтяной смеси. Поэтому точка пересечения линий Г_эф(P_с) и R_опт(P_с) для нового, увеличенного значения n переместится вправо (точка В). Т.о., при увелич. Обводнен. Мин. необходимое для фонтанир. Дав. на забое скв. увелич-ся. Так можно рассчитать мин. Дав-я фонтанир. для разных обводнен. n и получить новую зависимость P_с(n) для прогнозирования возможностей фонтанного способа добычи. Область значений P_с , превышающих мин. дав. фонтанир., - это область, в кот. выделяющееся в скв. кол-во г. Г_эф больше мин. необходимого R_опт . На рис. 8.3 эта область заштрихована. Влево от точки В (или соответственно от точки A при меньшей обводненности n) лежит область значений P_с , при которых фонтанир. невозможно, т.к. поступающее в скв. кол-во г. Г_эф < R_опт . Глубина начала выд-я г. в фонтанных трубах L_нас м.б. определена из соотнош.(8.37) кот. перепишем следующим образом:

. (8.38) Равенство (8.38) необход. решить относительно L_нас . Обозначим , (8.39) . (8.40) , (8.41) . (8.42)

Это квадратное ур-е, реш-ем кот- будет . (8.43) В (8.43) знак минус перед корнем опускается, т.к. в противном случае получается нереальный результат. Подставляя в (8.43) значения А и В согласно (8.39) и (8.40), окончательно получим . (8.44) Определив глубину L_нас, на кот. должно (по расчету) сущ.дав.Р_нас, можно опр. Мин. Дав. фонтанир. на заб. сква. Р_с, прибавив к давлению Р_нас гидростатич. дав. ст. жид.от глубины L_нас до забоя Н, . (8.45) ρ - плотность насыщ. Г. н. (жид).

Опр. дебита фонтанной скв. Дебит фонтанной скв. опр. совместной работой пласта и фонтанного подъемника; причем законы, управляющие работой пласта, одни, а законы, управляющие процессом движения ГЖС в фонтанных трубах, - другие. Совершенно очевидно, что ув-е дав. на забое Р_с снижает приток жид. из пласта. С другой стороны то же увеличение Р_с (или Р_б) ув-ет подачу фонтанного подъемника. Поэтому если пропускная способность фонтанного подъемника меньше притока, избыточная жид. будет накапливаться в скв. В рез-те дав. Р_с будет расти. Это повлечет за собой ув-е подачи подъемника, с одной стороны, и сниж. притока - с другой. Установившаяся работа этой системы пласт – скв. наступает тогда, когда приток сравняется с отбором. Этой установившейся работе системы пласт – скв. будет соотв. Нек. Дав. на забое Р_с , кот. м.б. найдено из ус-я = притока и подачи фонтанного подъемника.Приток опр-ся ф-ой , (8.50) Пропускная способность подъемника па режиме максим. подачи опр-ся ф-ой (8.46). , (8.46)Если трубы спущены до забоя, то Рб = Рс. Если они подняты выше так что L < H, то , (8.51) . (8.52) Приравнивая правые части ф-лы притока (8.52) и ф-лы пропускной способности подъемника (8.46), получим

. (8.53)Равенство (8.53) удовл-ся при опр-ом знач. Рб, т.к. остальные величины задаются. Левая часть рав-ва (8.53) сростом Рб умень-ся нелинейно. Правая часть возраст. по параболе в степени 1,5. Пересечение этих двух кривых дает такое значение Рб, при кот. рав-во (8.53) удовл-тся. Реш-е рав-ва (8.53) получается либо путем подбора Рб, либо графоаналитическим путем подобно тому, как это делалось при опр-ии мин. Дав. фонтанир. Затем опр-ся соотв-ий дебит скв. путем подстановки найденного значения Рб либо в (8.52), либо в (8.46). Найденный т.о., дебит, отвечающий совместной работе пласта и фонтанного подъемника, соотв-ет работе фонтанного подъемника при режиме максим. подачи. Аналогично можно найти дебит подъемника на режиме оптимальной подачи. Для этой цели необходимо приравнять правые части формулы притока (8.52) и формулы оптимальной подачи (8.47): . (8.54)Из рав-ва (8.54) подбором или нахождением точки пересечения двух кривых, соотв-их левой и правой части ур-я, опр-ся сначала дав. Рб, а потом по ф-ле притока - соотв-ий дебит скв., удовл-ий усл-ю совместной работе пласта и фонтанного подъемника на режиме оптимальной производительности. Если выд-е г. начинается не на забое, а в фонтанных трубах, как известно, в равенства (8.53) и (8.54) вместо Рб необходимо подставлять давление насыщения Рнас и вместо длины труб L - глубину начала выделения газа Lнас.