2.7. Газлифтті көтергіштің диаметрін анықтау

Бұл есеп келесі түрде болады. Сұйықтың шығымына, сулануына, ұңғының тереңдігіне, қабат қысымына, өнімділік коэффициентіне немесе түптік қысымға, газдық факторға, сағалық қысымға, газбен мұнайдың қасиеттеріне назар аударып, газлифтті көтергіштің оптимальды диаметрін таңдап алу керек.

Жұмыстық клапанның орнатылуының тереңдігін есептеуді практикалық жұмыстарда қарастырамыз.

Лифттегі сұйықтың қысымымен жұмыс істейтін клапандармен жабдықталған газлифтті қондырғының есептеуін қарастырайық.

Қондырғы графикалық түрде қысым-тереңдік координаталарында есептеледі (2.24-сурет).

1.Айдалған газдың қысымымен жұмыс істейтін клапандармен жабдықталған газлифтті қондырғының есептеуіндегі сияқты, жұмыстық клапандардың орнату тереңдігін анықтау үшін түптік қысым нүктесінен бастап, лифттегі газ-сұйық қоспа қысымының таралуының қисық сызығын тұрғызады (2.24-суреттегі (1) – қисық сызық).

2. Дегаздалған сұйықтың лифттегі қысымның таралуының қисық сызығын салады (2 - қисық сызығы).

3. Құбыраралық кеңістікте газ қысымының таралуының қисық сызығын салады (3- қисық сызығы).

4. Сұйықтың минимальды градиентінің қисық сызығын салады (4- қисық сызығы).

5. Ашатын қысымдардың қисық сызығын салады (5- сызық):

а) ашатын қысымдардың қисық сызығының жоғарғы нүктесін анықтайды (Т₁), беттегі ашатын қысым сұйықтың сағалық қысымының (р_у) айдауды іске қосу қысымының (р_н) 1/4 бөлігінің қосындысына тең;

ә) Газдың айдау қысымының сызығымен сұйықтың минимальды градиенті қисық сызығының арасында (Н_перф) тереңдікте жүргізілген сызықтың ортасында ашатын қысымдардың қисығының төменгі нүктесін анықтайды (Т₁).

б) Табылған нүктелерді түзу сызықпен қосады (5- сызық).

Ашатын қысымдар сызығының (5-сызық) 1-қисық сызығымен қиылысу нүктесі жұмыстық клапанның орнату тереңдігі болып табылады.

2.24-сурет. Қабаттың сипаттамалары белгісіз болғанда клапандардың орналастыруын есептеу

6. Газлифтті қондырғының (Н₁) есептеуінде қолданылатын формула арқылы жоғарғы клапанның орнату тереңдігін аңықтаймыз.

7. Жоғарғы клапанның орналасуының тереңдік сызығын жүргіземіз. Осы сызықтың ашатын қысымдар сызығымен қиылысу нүктесі жоғары клапанның ашу қысымының нүктесі болып табылады (р_отк1).

8. Осы нүктеден дегаздалған сұйықтың қысымының немесе сұйықтың бастыру (задавочный) қысымының сызығына параллель сызық жүргізіледі. Жүргізілген сызықтың құбыр сыртындағы кеңістігіндегі газдың қысымының сызығымен қиылысқан нүктесі екінші клапанның орнату тереңдігін береді. Қалған клапандардың орнату тереңдігі дәл осы әдіспен табылады.

Кей жағдайларда кәсіпшілікте клапандардың орналастыруының қарапайым есептелуі қолданады.

Қондырғылардың газлифтті клапандарын есептеу үшін бастапқы мәліметтер ретінде ұңғыларды зерттеген кезде анықталған немесе ұқсас ұңғылардың статикалық және динамикалық сипаттамалары қолданады.

Бұл сипаттамаларға мыналар жатады: сұйықтың жобаланған шығымы; ұңғының тереңдігі; сұйықтың статикалық және динамикалық деңгейі; статикалық және динамикалық түптік қысым; сағадағы қысым; айдалатын газдың қысымы; өнімнің және газдың сағадағы және түптегі температуралары; газдық фактор және өнімнің сулануы; геотермиялық градиент және өнімнің температуралық градиенті, т.б.

Әдетте, көтеру құбырлар тізбегінің диаметрі берілген болады, немесе ол шығымға (дебит) және СКҚ-ның беріктік қасиеттеріне қарай анықталады. Жоғарғы іске қосу клапанның тереңдігі басқарушы қысымға тәуелсіз мына формуламен анықталады:

l₁=L_CT+100 (p_пуск-p_у)/(g_ж(1+F_затр/F_труб). (2.19)

мұндағы, L_CT – ұңғыдағы сұйықтың статикалық деңгейі, м; p_пуск –ұңғының іске қосылуы кезіндегі айдалған газдың максималды қысымы, МПа; p_у – ұңғының тұрақталған жұмыс режимі кезінде сағадағы қысым, МПа; F_затр , F_труб – сақиналы (құбыраралық) кеңістіктің және көтеру құбырларының аумақтарының қимасы, см²; g_ж – газ - сұйық қоспаның меншікті салмағы, Н/м³.

Егер l₁< L _CT болса онда іске қосу клапаны L _CT тереңдікте орнатылады. Айдалған газдың қысымымен басқарылатын екінші және келесі клапандар (жұмысшы клапандарын қоса) келесі тереңдіктерде орналасады:

l₁ = L_CT + 100 (p_г.отк)_n – (p_у – 0,02g_ж l_n-1) /g_ж, (2.20)

мұндағы, n – жоғарғы іске қосу клапанынан санап басталатын есептік клапанның нөмірі; (p_г.отк)_n – ашық есептелген клапанның қысымы, МПа; l_n-1 – жоғарыдағы клапанның орнату тереңдігі, м.

Есептелген клапанның ашылу қысымы жоғарыда орналасқан клапанның жабылу қысымына тең деп алынады.

Мысалы, екінші клапанның ашылу қысымы:

(p_г.отк)₂ = (p_г.зак)₁.

Жоғарғы іске қосу клапаны үшін клапандардың ашылу қысымы

(p_г.отк)₁ = p_пуск.

Екінші жұмысшы клапандар және келесі іксе қосу клапандары үшін

(p_г.отк)_n = (p_г.зак)_n-1-∆p, (2.21)

мұнда іске қосу клапандары үшін ∆p = (0,05...0,175) МПа және жұмыстық клапаны үшін ∆p = 0,28 МПа. ∆p көрсетілген нормалары Т_ст = 288,5К температурасында берілген.

Көтеру құбырларындағы газ-сұйық қоспаның қысымымен басқарылатын клапандар үшін екінші және келесі клапандардың (жұмыстық клапанды қоса) орнату тереңдігі келесі формула бойынша есептеледі:

l_n=L_n-1+100[ (p_г)_n- (p_т.отк)_n /g_ж] , (2.22)

мұндағы, (p_г)_n – есептік клапан деңгейіндегі құбыраралық кеңістіктегі газ қысымы, МПа; (p_т.отк)_n – есептік клапанның ашылу қысымы немесе есептік клапан деңгейіндегі көтеру құбырларындағы газ-сұйық қоспаның қысымы. Қалған клапандардың ашылу қысымы:

(p_т.отк)_n=p_жұм+(1,0¸1,4), МПа, (2.23)

мұндағы, p_жұм – ұңғының тұрақты жұмыс режиміндегі құбыраралық кеңістікке газдың айдалу қысымы, МПа.

Сонымен, есептеулер нәтижесінде әрбір клапан үшін орнату тереңдігі және берілген тереңдіктегі температурадағы клапандардың ашылу және жабылу қысымдары анықталған.

Клапандардың шығарылған ашылу және жабылу қысымдарын орындау үшін стендті жағдайдағы Т_ст = 288,5 К температурасында клапандардың сильфондарының азотпен толтыру қысымы анықталуы керек.

Әрбір клапанның ұңғының температурасындағы сильфонның толтыру қысымы мына формулалармен анықталады:

Құбыр сыртындағы газдың қысымымен басқарылатын клапандар үшін

(p_с)_n = (p_г.отк)_n (1-R)+ (p_Т)_n R . (2.24)

Көтергіш құбырларындағы газ-сұйық қоспасының қысымымен басқарылатын клапандар

(p_с)_n = (p_Т.отк)_n (1-R)+ (p_r)_n R. (2.25)

Сильфонның толтыру қысымы стендттік жағдайларға мына формула бойынша келтіріледі

(p_с)_n = (p_с)_n Т_ст z_ст/ (Т_скв)_n z_скв , (2.26)

мұндағы, Т_ст, z_ст – есептік клапанның тереңдігіндегі ұңғының температурасы; z_ст және z_скв – (p_с)_ст , Т_ст және (p_с)_n, (Т_скв)_n кезіндегі азоттың сығылу коэффициенті.

Клапандардың толтырылуы арнайы кәсіпшілік зертханаларда жасалады.

Мұнайды газлифтті әдіспен өндіру үшін қолданылатын газды газ құбырына жіберу алдында оны қысу (компримирование) үшін көлемді немесе динамикалық компрессорлар қолданады.

Айтылған нысаналарға көп жағдайда газды моторлы компрессор немесе электржетегі бар ортадан тепкіш компрессорлар қолданады.