Практическое занятие № 8. Определение коэффициента гидродинамического совершенства скважин Осушка газа жидкими сорбентами (дэГом и тэГом).

Цель занятия

Основной целью занятия является изучение и решение задач для определения коэффициента гидродинамического совершенства скважин. И ознакомление с принципом работы установки осушки нефтяного газа жидкими сорбентами диэтиленгликолем и триэтиленгликолем.

План практического занятия.

План занятия и порядок его проведения заключается в следующем:

- цель практического занятия;

- краткое описание теоретической части;

- решение задач;

- результаты вычислений задач;

- подробный рассказ принципиальной схемы осушки газа жидкими сорбентами (ДЭГом и ТЭГом);

- письменные ответы на вопросы самоконтроля.

Краткие теоретические сведения.

Для разработки нефтяных месторождений характерной особенностью является непостоянство объемов добываемой нефти во времени. Поэтому одной из особенностей технологии разработки нефтяных месторождений, влияющих на организацию капитального строительства, является изменяемость мощностей технологических установок в процессе разработки в зависимости от применяемого метода воздействия на залежь (ППД, теплоноситель и т.д.) и от темпов извлечения промышленных запасов.

Весь период разработки месторождения разбивается на четыре этапа.

Характерной особенностью первого этапа является постепенный рост объемов добычи нефти, обусловленный непрерывным вводом в работу эксплуатационных скважин, выходящих из бурения. Второй этап разработки характеризуется постоянством уровня добычи нефти и ее минимальной себестоимостью. Третий этап разработки характеризуется падением уровня добычи нефти и увеличением добычи пластовой воды. На четвертом этапе разработки нефть извлекают, применяя промывки продуктивных пластов водой с ПАВ и другие методы воздействия на пласт.

Продолжительность периода фонтанирования скважины зависит не только от применяемых методов поддержания пластового давления, но и от конструкции и размеров фонтанного подъемника. Подъемник должен обеспечить длительный оптимальный дебит нефти при минимальном удельном расходе энергии. Скважины сильно отличаются по величинам дебита, газового фактора, коэффициента растворимости газа , давления насыщения нефти газом, плотности и вязкости нефтей, начального и конечного давления и температуры и т.д.

Задачи для самостоятельного решения.

Задача 17. Скважина фонтанирует за счет гидростатического напора без выделения свободного газа в подъемных трубах.

Требуется определить гидравлические потери напора, забойное давление и к.п.д. подъемника при фонтанировании по подъемным трубам и по эксплуатационной колонне.

Исходные данные: глубина скважины Н = 2900 м; внутренний диаметр эксплуатационной колонны D=150 мм; подъемные трубы с внутренним диаметром d = 62 мм спущены до верхних перфорационных отверстий; дебит скважины Q=320 т/сут; рабо­чее давление на устье скважины при фонтанировании по 62-мм трубам р_у = 11,5 МПа; коэффициент продуктивности скважины K=110 т/сут ·МПа; плотность нефти ρ = 860 кг/м³ (0,86 т/м³); кинематическая вязкость нефти при средней температуре в сква­жине 383 К

ν = 10*10^-6 м²/с.

Фонтанирование по 62-мм подъемным трубам

Средняя скорость движения нефти

Критерий Рейнольдса

Rе = .

Режим турбулентный. Коэффициент гидравлического сопроти­вления

Гидравлические потери напора при движении нефти в 62-мм колонне труб Па

Гидростатическое давление столба нефти в скважине р_ст = ρgН = …. Па = …..МПа.

Потери скоростного напора при υ_н =1,43 м/с ничтожно малы, поэтому ими пренебрегаем.

Забойное давление

Рз = Ртр + Рст + Ру = …………….. МПа.

К. п. д. подъемника при фонтанировании по 62-мм колоне

Перепад давления на забое

Δр = Q / К = …. Па = …..МПа.

Пластовое давление

Рпл = Рз + Δр = ……….. МПа.

Общий к. п. д. фонтанирования (при движении нефти из пласта на поверхность)

η_общ = Рст / Рпл = ….

Фонтанирование по 150-мм эксплуатационной колонне

При фонтанировании скважины при том же дебите и забойном давлении по 150-мм эксплуатационной колонне уменьшатся гидра­влические сопротивления и повысится устьевое давление.

Средняя скорость движения нефти

υ_н = …….м/с.

Критерий Рейнольдса

Rе = …..

Режим турбулентный. Коэффициент гидравлического сопро­тивления

λ = ………

Устьевое давление

Ру = Рз — Рст – Ртр = ……………МПа

К.п. д. подъемника при фонтанировании по 150-мм эксплуата­ционной колонне (без учета потерь энергии в штуцере)

η =………..

Из рассмотренного примера видно, что при фонтанировании по эксплуатационной колонне вследствие уменьшения гидравли­ческих сопротивлений буферное давление повышается на 1,14 МПа, в результате чего удлиняется период фонтанирования и создается возможность увеличения депрессии и дебита скважины. Но прак­тически это возможно только в частном случае, когда для освоения скважины не требуется спускать фонтанные трубы (из-за высокого пластового давления в условиях водонапорного режима), отсут­ствует вынос песка и забойное давление больше давления насыще­ния нефти газом.

Задача 18. Определить необходимый диаметр вертикально­го сепаратора, если нагрузка на него по жидкости составляет = 10 000 м³/сут, газовый фактор нефти при давлении в сепара­торе 0,6 МПа и температуре 293 К равен G(p) =100 (объем газа приведен к нормальным условиям), обводненность добываемой продукции В = 0,5.

Так как сепаратор вертикальный, следовательно, все его поперечное сечение занято потоком газа. Поэтому

Так как f_Г =1 то

Откуда D > 2,05 м.

Из технических характеристик вертикальных сепараторов из­вестно, что максимальный диаметр их не превышает 1,6 м, следо­вательно, вертикальные сепараторы в данных условиях использо­ваться не должны.

Задача 19. Определить максимальную нагрузку на верти­кальный сепаратор диаметром 1,6 м по жидкости, если газовый фактор нефти при давлении в сепараторе 0,6 МПа и температуре 293 К равен G(p)=100 (объем газа приведен к нормальным усло­виям), обводненность добываемой продукции В = 0,5.

Максимальная пропускная способность вертикального сепаратора по газу при давлении в се­параторе 0,6 МПа и температуре 293 К составит (все поперечное сечение вертикального сепаратора занято потоком газа)

Из технической характеристики вертикальных сепараторов из­вестно, что пропускная способность сепараторов по газу с рабочим давлением 0,6 МПа и диаметром 1,6м равна 0,67010⁶ м³/сут. Это в 2,21 раза завышено по сравнению с рекомендацией (3), полученной из ограничения максимальной скорости потока (не более 0,1 м/с) газа в гравитационном сепараторе при давлении 1,6МПа и температуре 273 К . Поэтому для дальнейших расчетов пропускную способность сепаратора по газу принимают 303 000 м³/сут.

По определению

где Q_r(p) —объемный поток газа, выделившегося из нефти при давлении и температуре в сепараторе (объем газа приведен к нор­мальным условиям), м³/сут; Q_a — объемный поток нефти, посту­пающей в сепаратор, м³/сут. Если известно G(p) и найдено Q_r(p), то

Так как обводненность продукции равна 50 %, то максимальная нагрузка на сепаратор по жидкости составит

Определим допустимую нагрузку на сепаратор по жидкости для заданных условий

Расчет дает сразу же нужный результат, расхождение на ? м³/сут вызвано округлениями при расчете.