Расчёты в добыче нефти

АМ. ЮРЧУК,

А.3 . ИСТОМИН

РАСЧЕТЫ В ДОБЫЧЕ НЕФТИ

Допущено Управлением кадров и учебных заведений

Министерства нефтяной промышленности в качестве учебника для нефтяных техникумов

МОСКВА «НЕДРА * 1979

Юрчук А. М., Истомин А. 3. Расчеты в добыче нефти. Учебник для техникумов, 3-е изд., перераб. и доп., М. «Недра», 1979, 271 с.

Книга является учебником по расчетной части курса «Эксплуа­ тация нефтяных и газовых скважин» для учащихся нефтяных тех­ никумов. В ней двенадцать разделов, которые охватывают все основ­ ные вопросы этого курса, а именно: физические свойства нефти, газа и нефтесодержащих пород в пластовых условиях, некоторые сведения о разработке нефтяных пластов, применение искусствен­ ных методов воздействия на пласт (механические, химические, теп­ ловые) с целью увеличения проницаемости призабойной зоны и улучшения условий притока нефти к забою скважины, исследова­ ние скважин на приток, оборудование и эксплуатация фонтанно­ компрессорных и глубиннонасосных скважин, подземный ремонт скважин, применение поршневых насосов и компрессоров, фунда­ менты под нефтепромысловое оборудование и некоторые экономи­ ческие расчеты.

Книга может быть полезной также инженерно-техническим работникам нефтедобывающих предприятий, проектных и иссле­ довательских организаций и студентам нефтяных вузов и факуль­ тетов особенно при выполнении ими курсовых и дипломных проектов. Табл. 48, ил. 72, список лит. — 19 назв.

Р е ц е н з е н т В . М. МУРАВЬЕВ

ПРЕДИСЛОВИЕ

Советское государство непрерывно развивает свою топлив­ ную базу, в которой видное место занимает нефтегазодобываю­ щая промышленность.

В 1901 г. Россия добывала 11,6 млн. т нефти, затем добыча уменьшилась и к моменту национализации нефтяных промыслов составляла всего 3,8 млн. т. После национализации нефтяных промыслов началось быстрое увеличение добычи нефти. В кратчай­ шие сроки были завершены работы по восстановлению и рекон­ струкции нефтяных предприятий и создана собственная база нефтяного машиностроения, что позволило непрерывно совершен­ ствовать технику и технологию бурения и эксплуатации нефтя­ ных скважин. При этом были ликвидированы открытые фонтаны, широко внедрены глубиннонасосный и компрессорный способы добычи нефти. Одновременно с этим началась подготовка специа- листов-нефтяников во вновь создаваемых высших и средних специальных учебных заведениях страны. В дальнейшем это сыграло большую роль в успешном решении поставленных задач перед нефтяной наукой и практикой. Уже за годы предвоенных пятилеток нефтяники страны ввели в разработку месторождения нефти в районе Урало—Поволжья, а в последний период освоили новые нефтяные месторождения в Западной Сибири, на полуострове Мангышлак, в Коми АССР, в Белоруссии.

В настоящее время большинство нефтяных месторождений разрабатывается с поддержанием пластового давления путем закачки в пласты воды и газа. Наряду с этим, с целью повышения производительности скважин внедрены методы активного воздей­ ствия на призабойную зону скважин (механические, химические и тепловые).

Все эти мероприятия привели к неуклонному росту добычи нефти и газа. Так, к 1965 г. годовая добыча нефти вместе с газовым

620—640 млн. т. К этому времени добыча газа будет равна 400— 435 млрд. м3. Имеется разветвленная сеть магистральных нефте­ газопроводов, по которым топливо доставляется не только в про­ мышленные центры нашей страны, но и в братские социалистиче­ ские страны.

Для дальнейшего увеличения добычи нефти и газа все шире разворачиваются поисковые работы в Восточной Сибири, на севере европейской части СССР, в Прикаспийской впадине и в других перспективных районах. Одновременно уделяется большое вни­

I. ОПРЕДЕЛЕНИЕ

ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НЕФТИ И ГАЗА В ПЛАСТОВЫХ УСЛОВИЯХ. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НЕФТЕГАЗОСОДЕРЖАЩИХ ПОРОД

объемный коэффициент, плотность и усадку нефти в пластовых условиях.

Давление насыщения можно найти приближенно по номограмме М. Стендинга (рис. 1.1). Для этого из точки, соответствующей газовому фактору G0 = 127 м3/м3, что в левой части номограммы, проводим горизонталь вправо до пересечения с наклонной прямой, выражающей плотность газа рг = 0,8 кг/м3. Полученную точку проецируем вниз до пересечения с прямой, соответствующей плотности нефти рн = 852 кг/м3. Далее проводим горизонталь

-18,5 МПа.

Для приближенного определения объемного коэффициента

нефти в пластовых условиях воспользуемся другой номограммой Стендинга (рис. 1.2). В левой части номограммы находим значение газового фактора <30 = 127 м3/м3. Из этой точки проводим гори­ зонталь вправо до пересечения с линией, соответствующей плот­ ности газа рг = 0,8 кг/м3. Затем проецируем эту точку вниз до линии плотности нефти рн = 852 кг/м3. Далее проводим горизон­ таль вправо до линии пластовой температуры ТпЛ = 338 К, после чего проводим вертикаль до пересечения с линией пластового давления раП = 24,5 МПа, а по горизонтали вправо находим зна­ чение объемного коэффициента нефти Ьп = 1,27. Таким образом, 1 м3 нефти при нормальных условиях занимает в пластовых усло­ виях вместе с растворенным в ней газом объем 1,27 м3.

5

Для нахождения плотности нефти в пластовых условиях (с учетом растворенного газа) предварительно определим плот­ ность растворенного в нефти газа: Gy = 127-0,8 = 103 кг/м3.

Таким образом, плотность насыщенной газом нефти при атмо­ сферных условиях равна 852 + 103 = 955 кг/м3, а плотность

насыщенной газом нефти в пластовых условиях будет р„ = = 955/1,27 = 750 кг/м3.

Усадка нефти на поверхности происходит вследствие выделения из нее растворенного газа (дегазации) и снижения температуры. Усадка нефти определяется из соотношения

Рус = (1,27 — 1 )/1,27 = 0,213, или 21,3% .

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА СЖИМАЕМОСТИ ГАЗА

Нефтяные газы подчиняются основным физическим законам состояния идеальных газов, но с некоторыми отклонениями от них. Для оценки степени этих отклонений используется коэффициент

7

сжимаемости газа z, который показывает отношение объемов реального и идеального газов при одних и тех же давлениях и температурах. Численное значение этого коэффициента для разных условий определяется экспериментальным путем.

Для смеси углеводородных газов величина z зависит от при­

Здесь у — объемное содержание в газе данного углеводорода в долях единицы; ркр и Ткр — соответственно критические давле­ ние и температура в Па и К-

При отсутствии данных о составе газа можно для приближенных расчетов рср>кр и Т ср. кр пользоваться известными графиками или следующими формулами А. 3. Истомина, выражающими зависи­ мость среднекритических давлений и температур от средней отно-

сите"1-*1™ ТТТТЛ^ТТЛ/^-ГТТ г* о о о •

(1.3)

(1.4)

Найдя рпр и Тпр по (1.1) и (1.2), можно определить z по кривым Брауна (рис. 1.3) или по формуле А. 3. Истомина 1 (при изменении рпр от 0 до 3 и Г пр от 1,3 до 1,9):

Приведенными формулами особенно удобно пользоваться при использовании в расчетах электронно-вычислительных машин.

Задача 2. Определить коэффициент сжимаемости газа в пласто­ вых условиях, если известно, что абсолютное пластовое давление

Для этих значений рпр и Тпр по кривым Брауна (см. рис. 1.3) найдем z = 0,70.

Одновременно для сравнения определим коэффициент сжимае­ мости газа по формулам А. 3. Истомина.

Результаты, полученные по обоим методам, практически совпали.

3.ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА РАСТВОРИМОСТИ ГАЗА

*