Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Санкт-Петербургский государственный горный институт имени Г.В. Плеханова

(технический университет)

Кафедра разработки и эксплуатации нефтяных и газовых

месторождений

Эксплуатация нефтяных и газовых скважин

изучение и испытание газожидкостного подъемника

Методические указания к лабораторным работам

для студентов специальности 130503

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2011

УДК 622.24

ЭКСПЛУАТАЦИЯ НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ СКВАЖИН. изучение и испытание газожидкостного подъемника: Методические указания к лабораторным работам / Санкт-Петербургский государственный горный институт (технический университет). Сост.: Рогачев М.К., Ленченков Н.С., Ямалтдинова Р.Р. СПб, 2011. 31 с.

Приведены методические указания к лабораторным работам по изучению и испытанию газожидкостного подъемника, в частности, представлены указания по определению эффективности работы газожидкостного подъемника для теоретической и практической подготовки студентов специальности «130503 Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений», а также слушателей системы дополнительного профессионального образования в соответствии с учебным планом и программой дисциплины «Физика нефтяного и газового пласта». Описываются лабораторные стенды, методика и порядок выполнения работ.

Табл.3. Ил.6. Форм.17. Библиогр.:2 назв.

Научный редактор проф. М.К. Рогачев

© Санкт-Петербургский горный

институт им. Г.В. Плеханова, 2011 г.

Введение

Газлифтный способ эксплуатации скважин относится к механизированным способам добычи нефти. При этом газлифтная скважина- это по существу та же фонтанная скважина, в которой недостающий для необходимого разгазирования жидкости газ подводится с поверхности.

Использование газлифтного способа эксплуатации скважин в общем виде определяется его преимуществами: 1) возможность отбора больших объемов жидкости практически при всех диаметрах эксплуатационных колонн и форсированного отбора сильнообводненных скважин; 2) эксплуатация скважин с большим газовым фактором, т.е.использование энергии пластового газа, в том числе и скважин с забойным давлением ниже давления насыщения; 3) малое влияние профиля ствола скважины на эффективность работы газлифта, что особенно важно для наклонно направленных скважин.

Эффективность газлифтного способа эксплуатации существенно зависит от места ввода газа в поднимающийся поток: чем глубже вводят газ, тем полнее используют его энергию. Увеличение глубины ввода газа достигается повышением его давления нагнетания и применением газлифтных клапанов. На эффективность процесса влияет и структура поднимаемого потока, а также диаметр насосно-компрессорных труб.

Основной целью выполнения дынных лабораторных работ является закрепление и углубление знаний студентов в области эксплуатации нефтяных скважин газлифтным способом. При выполнении лабораторных работ студент должен ознакомиться с лабораторным стендом по газлифтной эксплуатации скважин, методикой проведения лабораторных работ и получить индивидуальное задание для выполнения работ.

После выполнения работы необходимо подготовить отчет и сделать выводы на основе полученных результатов. Отчет включает в себя следующие части:1) основные теоретические положения; 2) схема лабораторного стенда; 3) результаты выполнения лабораторной работы; 4) основные выводы и рекомендации.

1. Описание лабораторного стенда по изучению процесса движения газожидкостных смесей в вертикальных подъемниках

1.1 Назначение и принципиальная схема работы стенда

Лабораторный стенд предназначен:

– для наблюдения работы газожидкостного (газлифтного) подъемника и определения структуры восходящего газожидкостного потока;

– для исследования работы газожидкостного подъемника при постоянном погружении под динамический уровень, получения экспериментальных кривых лифтирования и определения параметров оптимального и максимального режимов работы подъемника;

– для исследования влияния относительного погружения на работу газожидкостного подъемника, экспериментальное получение кривых лифтирования при различном погружении под динамический уровень и обоснования характера влияния относительного погружения на работу газожидкостного подъемника;

– для определения коэффициента полезного действия экспериментального газожидкостного подъемника.

Лабораторный стенд (рис. 1.1) включает в себя: три газожидкостных подъем­ника, три резервуара, систему подачи воздуха, систему управления и визуализации. В качестве рабочей жидкости в стенде используется техническая дистиллированная вода.

Резервуар Н1 имитирует пласт и служит для размещения трёх газожидкостных подъемников. Резервуар выполнен прозрачным и зафиксирован на профильной плите.

Газожидкостные подъемники представляют собой ряд прозрачных вертикальных труб: воздушную трубу, имитирующую обсадную колонну скважины, и колонну насосно-компрессорных труб с диаметрами: 16 мм, 21 мм и 32 мм. Воздушная труба внешним диаметром 120 мм предназначена для подвода воздуха к «башмаку». В данном исполнении лабораторного стенда в качестве башмака используется фильтр с ячейкой 5 мкм. Сжатый воздух проходит сквозь «башмак» и диспергируется в жидкости в виде пузырьков. Таким образом, возникает газожидкостная смесь (ГЖС).

Рис. 1.1 – Общий вид лабораторного стенда:

БПВ- блок подготовки воздуха; V00- прецизионный регулятор давления; V01- дроссель (регулятор расхода); V1 - V9-отсечные раны; Z1- датчик уровня жидкости; Z2- датчик расхода воздуха; Z3 датчик давления воздуха; Н1- бак; Н2- компенсационный бак; НЗ- мерный бак; Р1- насос; С1- компрессор.

Рис. 1.2 – Общий вид панели управления лабораторного стенда:

Q1, Q2- индикаторы работы установки; VCF01-тумблер влючения/выключения установки

Резервуар Н2 является компенсационным. При изменении относительного погружения под динамический уровень, лишняя жидкость из резервуара Н1 сливается в резервуар Н2 самотёком по системе трубопроводов. При необходимости повысить динамический уровень жидкость из резервуара Н2 подаётся в Н1 центробежным насосом Р1с регулируемой производительностью. Краны V1, V2, V3 обеспечивают соединение резервуаров Н1 и Н2.

Мерный бак НЗ расположен на левом мобильном основании от Н1 и предназначен для измерения подачи каждого газожидкостного подъемника объёмным способом. Жидкость после измерения сливается в резервуар Н2.

В данной системе предусмотрена защита от превышения уровня жидкости в резервуаре Н1. При достижении жидкостью некоторого предельного уровня жидкость начинает сливаться через кран V5 в резервуар Н2.

Во время проведения экспериментов центробежный насос с регулируемой производительностью Р1 выполняет функцию подержания постоянного динамического уровня в резервуаре Н1. Уровень задаётся оператором. Автоматическая система поддержания уровня состоит из контроллера, насоса Р1 и датчика уровня жидкости в баке Z1. Система подачи воздуха к газожидкостным подъемникам включает в себя: компрессор С1, блок подготовки воздуха с фильтрацией 5 мкм (БПВ), редукционный клапан V00, датчик расхода воздуха Z2, датчика давления Z3, дроссель V01, и три крана V6, V7 и V8.