2.6. Определение диаметра штуцера фонтанной арматуры

Диаметр отверстия устьевого штуцера для фонтанных скважин с большим газовым фактором, определяется по эмпирической формуле Г. Н. Газиева:

(2.17)

где φ - опытный коэффициент, зависящий от величины газового фактора (принимается φ = 1,0 - 1,2); Qг - дебит газа, м³/сут; ρг - плотность газа, кг/м³; Ру - давление на устье скважины перед штуцером, кгс/см² (МПа); Рш - давление за штуцером, кгс/см² (МПа).

Диаметр штуцера можно определить по формуле расхода жидкости через насадку [27], если газовый фактор невелик или отсутствует:

откуда

(2.18)

где Q - расход жидкости, м³/с; μ = 0,7 - 0,9 - коэффициент расхода, зависящий от плотности жидкости; f - площадь насадки, м²; g - ускорение свободного падения; Н - напор, м вод. ст.

2.7. Пример расчета диаметра штуцера для фонтанирующей скважины

Задача 10

Определить диаметр штуцера для фонтанирующей скважины с газовым фактором 90 м³/т и дебитом 100 т/сут, если ρг = 1,16 кг/м³, давление на устье 10 МПа, а давление в выкидной линии должно быть 2 МПа.

Решение

Определим Qг = 90 ·100 = 9000 м³/сут. По формуле (2.17) найдем d:

Задача 11

Найти диаметр штуцера для скважины с дебитом жидкости 200 м³/сут, если давление на устье - 3,5 МПа, давление в боковом выкиде 1,5 МПа.

Решение

Определим секундный расход жидкости:

.

Определим потери напора в штуцере

Тогда диаметр отверстия штуцера определим по формуле (2.18):

.

2.8. Расчет технологических режимов эксплуатация фонтанных скважин

Для расчета промысловых газожидкостных подъемников используют аналитический метод академика А. П. Крылова, и графоаналитический метод, в основу которого положены кривые изменения давления вдоль колонны НКТ Р = f (H). Название методов несколько условно, так как раньше для решения многих задач с применением формул А. П. Крылова пользовались графиками, а в настоящее время для промысловых расчетов широко используются ЭВМ, и кривые P = f (H), рассчитываемые по той или иной методике, вводятся в машину аналитически и в виде табличных данных, так же как и характеристики пласта и скважин. И машина дает уже готовые рекомендации по выбору оборудования и режима работы скважин.

Рассчитать газожидкостной подъемник, это значит выбрать его диаметр, длину и оптимальный режим работы, соответствующий условиям в скважине.

При выборе оборудования и режима работы скважин при газлифтной и фонтанной эксплуатации исходят из разных принципов. При расчете газлифтного подъемника основным условием является минимум удельного расхода газа или энергии, затрачиваемой на его компремирование. Расчеты фонтанного подъемника базируются на минимуме среднего градиента давления вдоль колонны НКТ, т. е. перепад давления на длине НКТ должен быть минимальным, что равносильно минимуму забойного давления при заданном устьевом, а следовательно максимальному отбору из скважины.