4.11. Пуск компрессорной скважины в эксплуатацию

Рассмотрим физику процесса пуска газлифтной скважины на примере однорядного подъемника при прямой закачке газа (рис. 4.5.). При подаче компримированного газа в затрубное пространство газ оттесняет статический уровень вниз; при этом повышается забойное давление. Часть жидкости из затрубного пространства поступает в подъемник, другая часть - может поглощаться пластом. По мере роста давления газа объем поглощаемой пластом жидкости возрастает (за счет увеличения репрессии). В момент достижения уровнем жидкости башмака давление газа становится максимальным, и газ начинает про­рываться через башмак, насыщая жидкость в подъемнике. Плотность образующей газожидкостной смеси снижается, и при определенном расходе газа смесь достигает уровня и на­чинает изливаться. После прорыва газа в башмак давление газа снижается, что приводит к снижению забойного давления и по­ступлению жидкости из пласта в скважину. Жидкость поступает в подъемник и затрубное пространство, перекрывая башмак и поступление газа в подъемник. Уровень жидкости в затрубном пространстве в течение определенного времени повышается. Начиная с момента перекрытия башмака подъемника жидко­стью, давление газа в затрубном пространстве увеличивается. Через определенное время давление газа становится достаточ­ным для оттеснения уровня жидкости до башмака, после чего газ прорывается в подъемник, и цикл повторяется. Таким образом, при стационарной работе системы у башмака подъемника пе­риодически происходит вышеописанный процесс, приводящий к некоторому изменению давления закачки газа.

Рис. 4.5. К про­цессу пуска газлифтной сква­жины

Зависимость из­менения давления во времени в процессе пуска и нормальной

работы газлифтной скважины приведена на рис. 4.6.

Максимальное давление закачивае­мого газа, соответ­ствующее оттеснению уровня жидкости до башмака подъемника, называется пусковым давлением Р_пуск. Среднее по величине давление, устанавливающееся при нор­мальной работе газлифтной скважины, называется рабочим давлением Р _раб.

Расчет пускового давления в конкретных условиях пред­ставляет практический интерес, т. к. связан с необходимостью выбора оборудования для компримирования газа.

Время t

Рис. 4.6. Зависимость изменения давления во время пуска и параллельной работы газлифтной скважины

4.12. Пусковые давления при различных системах газлифта

При выводе общей формулы пускового давления примем следующие ограничения:

1. Не учитываются потери энергии на трение в процессе закачки газа и продавки жидкости.

2. Давление на устье скважины при кольцевой системе (давление в затрубном пространстве — при центральной) при­нимается равным атмосферному.

3. Не учитывается давление от веса столба газа.

4. Пренебрегаем толщиной стенок НКТ.

Рис. 4.7. К выводу об­щей формулы пускового давления

Рассмотрим процесс за­качки газа при кольцевой системе на примере схемы двухрядного подъемника, приведенной на рис. 4.7.

В соответствии со схемой на рис. 4.7 давление у башма­ка подъемника равно:

где р — плотность жидко­сти, кг/м³;

h — погружение башма­ка под статический уровень жидкости, м.

При положении границы раздела «газ—жидкость» у башмака давление макси­мально и называется пусковым Рпуск (см. рис. 4.6):

где h — превышение столба жидкости в НКТ и затрубном пространстве за счет вытеснения части жидкости из кольцевого зазора «воздушные трубы—подъемник» газом, м.

Задачу будем рассматривать с частичным поглощением жидкости пластом. Обозначим отношение объема жидкости, поглощенной пластом У_жп, к объему вытесняемой жидкости У_жв через К и назовем это отношение коэффициентом поглощения жидкости пластом:

- чем больше диаметр подъемника, тем больше пусковое давление.

Таким образом, пусковое давление зависит не только от плотности жидкости, погружения под статический уровень, ко­эффициента поглощения жидкости пластом и системы закачки, но и от соотношения диаметров используемых труб.

Для однорядного подъемника расчет пускового давления ведется также по зависимости (4.10); при этом соотношения f/f_e таковы:

кольцевая система