2. Расчеты эксплуатации газовой скважины

ФОНТАННЫМ СПОСОБОМ

Процесс эксплуатации газовых скважин характеризуется некоторы­ми особенностями, связанными со свойствами продукции. Так как процесс эксплуатации таких скважин осуществляется при повышен­ных давлениях на устье, к герметичности газовых скважин предъявля­ются повышенные требования.

Обычно в добывающую скважину спускаются фонтанные трубы и комплекс скважинного оборудования, включающий пакеры, клапаны-отсекатели, циркуляционные и ингибиторные клапаны, замки, поса­дочные ниппели, телескопические соединения, скважинные камеры, уравнительные клапаны и др.

Один из основных вопросов при эксплуатации газовых сква­жин — определение диаметра подъемных труб.

2.1 Расчет подъемника газовой скважины

Одним из критериев при расчете диаметра подъемника газовой скважины является обеспечение выноса с забоя твердых или жидких частиц, содержащихся в продукции.

Вынос этих частиц зависит от скорости газового потока у башмака труб v'_r. Основное условие выноса следующее:

v'_r ꞊ 1.2v _кp, (2.1)

где v _кp — критическая скорость, при которой твердые или жидкие частицы находятся в потоке газа во взвешенном состоянии, м/с.

2.1.1 Расчет выноса твердых частиц

В этом случае критическая скорость зависит от режима течения газа и диаметра выносимых частиц.

Режим течения определяется параметром Рейнольдса

Re ꞊ v _кpт d_т ρ_г /μ_г (2.2)

или параметром Архимеда

Ar = d³_т ρ_г g(ρ_{т ̶} ρ_г)/μ²_г, (2.3)

где d_T - диаметр твердой частицы, м; ρ_т — плотность твердых частиц, кг/м³ (при расчетах принимают ρ_т = 2400 кг/м³). Выделяют три режима течения:

ламинарный Re ≤ 2 или Аr ≤36; (2.4)

переходный 2 < Re ≤500 или 36<Ar≤ 83 000; (2.5)

турбулентный Re > 500 или Ar > 83000. (2.6)

Для каждого из режимов течения критическая скорость рассчитывается по формулам:

ламинарный режим

v _кpт =d²_т g (ρ_{т ̶} р_г)/(18 μ _г); (2.7)

переходный режим

ν_крт꞊ ; (2.8)

турбулентный режим

v _крт=5,46 , (2.9)

где р_г — плотность газа при давлении и температуре у башмака труб, кг/м³; μ _г — динамическая вязкость газа при давлении и температуре у башмака труб, Па∙ с.

Из уравнения притока газа по заданному дебиту рассчитывают забойное давление

р_заб꞊ (2.10)

или по заданному забойному давлению вычисляют дебит. Внутренний диаметр (в м) подъемника

d_вн꞊0,1108 (2.11)

где V_г — дебит газа, тыс. м³ /сут.

Длина подъемника принимается равной глубине скважины, поэто­му давление и температура у башмака подъемника равны соответствен­но забойным.

Полученное значение d_вн округляют до ближайшего меньшего стандартного значения.