книги из ГПНТБ / Юрчук, А. М. Расчеты в добыче нефти учеб. пособие

При расчете диаметра фонтанных труб нужно стремиться к тому, чтобы пропускная способность подъемника обеспечила получение оптимальных дебитов в течение всего периода фонтанирования. Для этого определяют диаметр фонтанных труб, при котором скважина будет работать на оптимальном режиме в конце периода фонтаниро­ вания, по формуле [47]

где Q — дебит скважины в конце фонтанирования в т/сут; остальные величины (р, L, р х и р 2) имеют прежние значения.

Рис. 18. Зависимость между давлением у башмака подъемных труб р х и удельным расходом газа Bq

Если найденный по расчету диаметр не совпадает со стандартным, берут ближайший стандартный диаметр или, если это возможно (отсутствие запарафинивания труб и необходимости применения скребков), применяют двухступенчатую колонну из труб стандарт­ ных размеров, эквивалентных найденному расчетом диаметру.

Длина верхней ступени (большего диаметра) будет

жайший больший стандартный диаметр труб (верхней ступени).

41

соседним скважинам, уже закончившим фонтанирование, которые находятся в аналогичных условиях (если такие скважины имеются).

Так как отбор жидкости из фонтанных скважин обычно бывает ограничен, дебит в конце фонтанирования принимается равным уста­ новленному отбору, а забойное давление (давление у башмака) может быть найдено из графика (рис. 18) по предполагаемому газо­ вому фактору. Для этого на оси абсцисс надо найти точку допускаемой величины удельного расхода газа (газового фактора) R 0 в м3/т и провести из этой точки вертикаль вверх до пересечения

Qm/cym подъемников диаметром 33,42,48мм

Рис. 19. Диаграмма для определения диаметра фонтанного подъем­ ника

линии, соответствующей общей длине подъемных (фонтанных) труб L в м. Найденную точку пересечения надо спроектировать на ось ординат, где и определится величина забойного давления рх в кгс/см* (ключ решения показан на рисунке пунктирными линиями).

Этот график построен для подъемника dyCR = 73 мм, относитель­ ной плотности жидкости р = 0,9 при абсолютном давлении на устье скважины р., = 2 кгс/см2. Для подъемников других диаметров удельный расход получают умножением найденного по графику значения R 0 на коэффициенты:

Для ускорения расчета диаметра подъемника можно пользо­ ваться специальной диаграммой (рис. 19). Для этого надо зпать дебит скважины Q в т/сут, давление у башмака рг в кгс/см2 (забойное давление, если трубы спущены до верхних отверстий фильтра)

42

и длину подъемника L в м. При построении этого графика принято:

в т/сут. Для определения диаметра подъемника надо в правой части

Рис. 20. График для определения давления на устье фонтанного подъемника

диаграммы из точки на оси абсцисс, соответствующей значению провести вертикаль вверх до пересечения с линией длины подъемных (фонтанных) труб; одновременно из точки абсциссы левой части диаграммы, соответствующей заданному дебиту, провести вертикаль вверх.

Диаметр фонтанных труб определится пересечением с последней вертикалью горизонтальной линии, проведенной из найденной точки пересечения вертикали правой части с линией длины L (см. ключ к решению этой задачи, указанный на рисунке пунктирными иниями).

Диаметр подъемника, найденный по конечным условиям фонта­ нирования скважины, надо проверить на максимальную пропускную способность по формуле [47]

43

где р 1п и р 2н — соответственно давление у башмака и на устье сква­ жины в начале фонтанирования.

ß этой формуле неизвестной величиной является давление на устье р 2н, которое может быть определено из формулы

Если начальный дебит скважины окажется больше, чем полученпый по формуле для (?макс, то подъемник, рассчитанный по конечным условиям фонтанирования, не сможет пропустить более высокий начальный дебит. Тогда подъемник надо рассчитывать по начальным условиям фонтанирования на режиме <?макс. Необходимый диаметр подъемника определится по формуле [47]

Подъемник диаметром, полученным по этой формуле, не будет работать с максимальным к. п. д. в конце фонтанирования, а поэтому фонтанирование скважины прекратится несколько раньше.

Принятый в результате расчета диаметр фонтанных труб надо проверить на возможность спуска их в скважину, руководствуясь следующим соотношением между диаметрами эксплуатационной колонны и фонтанных труб:

При 114-мм колонне д—не более 60 мм

н и ч е н н ы м о т б о р о м ж и д к о с т и .

Находят допускаемый отбор жидкости (дебит скважины):

44

Длина подъемных труб обычно зависит от располагаемого рабо­ чего давления и определяется по формуле

где Н — глубина скважины в м; рх — давление у башмака подъем­ ных труб, равное рра6 — 4 кгс/см2 (;>раб — рабочее давление, а 4 кгс/см2 — средние потери напора на движение газа от компрес­ сора до башмака подъемных труб).

Диаметр подъемника в условиях работы его на оптимальном

под динамический уровень (здесь р 2 — давление на устье скважины в кгс/см2); QyK— допускаемый дебит скважины в т/сут.

Если полученный по расчету диаметр труб окажется нестандарт­ ным, можно взять ближайший меньший или ближайший больший стандартный диаметр (лучше ближайший меньший) или применить двухступенчатый подъемник. Длину каждой ступени находят так же, как и для фонтанного подъемника.

Оптимальный полный удельный расход газа (включая собствен­ ный газ скважины) рассчитывают по формуле

и удельный расход рабочего агента можно определять по номограмме А. П. Крылова (рис. 21). Для этого надо знать дебит скважины Q,

45

процент погружения подъемных труб (относительное погружение £, умноженное на 100), абсолютное давление у башмака подъемника р± и приведенный динамический уровень

Рж

Для определения по номограмме диаметра подъемника от точки, соответствующей проценту погружения подъемных труб h %, на оси

Рис. 21. Номограмма А. П. Крылова для расчета компрессорного подъемника

ординат первого квадранта проводим горизонталь вправо, а из точки дебита на оси абсцисс этого же квадранта — вертикаль вверх. Точка пересечения этих линий определит диаметр подъемника в условиях оптимального или максимального режима.

Для определения удельного расхода газа проводим из точки, соответствующей проценту погружения подъемных труб, горизонталь влево до пересечения с линией, соответствующей значению давления у башмака р х во втором квадранте, после чего опускаем вертикаль вниз до пересечения в третьем квадранте с линией h0 (расстояние

46

до динамического уровня при оптимальном режиме) или с линией L (длина подъемника при максимальном режиме). Далее от точки пересечения ведем горизонталь вправо до линии в четвертом ква­ дранте, соответствующей найденному диаметру подъемника. На­

где R о наги — допустимый удельный расход нагнетаемого газа (уста­ навливается с учетом технико-экономических соображений) в м3/т; G0 — газовый фактор (по нефти) в м3/т.

В условиях неограниченного отбора жидкости из скважины для получения наименьшего давления на забое длина подъемника при­ нимается равной глубине скважины до верхних отверстий фильтра

(L = Н).

Давление у башмака р ±, равное в данном случае (при L = Ы) давлению у забоя рзаб, может быть определено по графику (см. рис. 18) в зависимости от полного удельного расхода рабочего агента R 0 пол.

Найденное значение диаметра округляем до ближайшего стан­ дартного значения или применяем ступенчатый подъемник.

3. Расчет места установки пусковых клапанов при освоении компрессорных скважин [31]

При пуске в работу однорядных компрессорных подъемников кольцевой системы для снижения давления применяют пусковые клапаны У-1М конструкции Г. В. Исакова и А. П. Крылова.

Для пуска в работу такого подъемника без помощи пусковых клапанов потребовалось бы пусковое давление

где L — глубина спуска подъемных труб в м; р — относительная плотность жидкости в скважине.

47

В тех случаях, когда давление газа в пусковой линии ниже тре­ буемого, применяют пусковые клапаны.

Глубина установки первого клапана в м

где /гСт — расстояние от устья скважины до статического уровня в м; Рпуск — пусковое давление в кгс/см2; р — относительная плотность

Глубина устанобки клапана, м

гзоо поо 2500 гзоо т о woo т о woo woo иоо зоо гоо soo зоб wo

Рис. 22. Номограмма для расчета размещения пусковых кла­ панов при компрессорной эксплуатации

первого клапана Ар. На этой номограмме по верхней оси абсцисс находят глубину установки клапана в м, а по нижней — закрыва­ ющий перепад давления в клапане в кгс/см2; по оси ординат — давле­ ние у первого клапана в кгс/см2. На номограмме нанесены линии часового расхода газа в м3 и пускового давления /}пуск в кгс/см2.

Р

48

Закрывающий перепад давления у второго клапана Ар 2 находят аналогично по той же номограмме.

Глубина установки третьего клапана вычисляется по формуле

Диаметр отверстия устьевого штуцера для фонтанных скважин можно определить по формуле Г. Н. Газиева [9]:

циент, зависящий от величины газового фактора (принимается ср = = 1,0 -с- 1,2); Qr — дебит газа в м3/сут; рг — плотность газа в кг/м3; Ру — давление на устье скважины перед штуцером в кгс/см2; рш — давление за штуцером в кгс/см2.

С достаточной степенью точности диаметр штуцера можно опре­ делить по формуле расхода жидкости через насадку:

5. Расчет колонны подъемных труб при фонтанно-компрессорной эксплуатации

Слабым звеном у гладких насосно-компрессорных труб (ГОСТ 633—63) является резьбовое соединение.

Нарезка резьбы приводит к уменьшению прочности труб, осо­ бенно труб малых размеров, с малой толщиной стенки.

Исходной величиной для расчета труб является сопротивление их растягивающим нагрузкам. Усилия, при которых напряжения в нарезанной части трубы достигают предела текучести (страгива­ ющая нагрузка), приведены в приложении 5.

Предельно допускаемая длина I подвески для одноразмерной