Условия естественного оптимального фонтанирования

Дата: 2025-05-01; Просмотры: 4

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

Под естественным оптимальным фонтанированием понимают подъем продукции под действием природной энергии при работе подъемника на оптимальном режиме.

Потенциальная энергия 1 м³ продукции (нефти), находящейся на забое скважины при давлении Р_заб, равна: [Дж]. (7.6)

При подъеме продукции в скважине энергия расходуется на преодоление различных сопротивлений. [Дж]. (7.7)

Если в 1 м³ продукции (нефти) растворено G₀ м³ газа, то этот газ начинает выделяться при Р=Рнас, а его энергия такова: , (7.8) где G – количество выделившегося из 1 м³ нефти свободного газа при изменении давления от Р_нас до Р_у . Рассматривая процесс подъема продукции неизотермическим, распределение температуры в подъемнике можно записать Т = Т_у + к (Р – Р_у) ,(7.9) где Т_у, Р_у – температура и давление на устье скважины, К, МПа,

к – эмпирический числовой размерный коэффициент, К/МПа, Р – давление, (Р≥Р_у), МПа.

Принимая уравнение состояния реального газа, запишем: (7.10) или с учетом эмпирического закона распределения температуры (7.9): , (7.11)

где z – коэффициент сверхсжимаемости реального газа.При фонтанной эксплуатации, этот коэффициент изменяется в небольших пределах и можно принять z =const.

Тогда энергию газа в соответствии с (7.8) и (7.11) можно записать в таком виде:

. (7.12)

потенциальная энергия 1 м³ продукции скважины равна:

(7.13)

В соответствии с Р_заб = Р_нас. (7.14)

Максимальное использование энергии выделяющегося газа, когда коэффициент естественной сепарации свободного газа у башмака фонтанного лифта σ_ф равен нулю. Это возможно при соблюдении условия (7.14). С учетом (7.14) перепишем (7.13) в виде: . (7.15)

Энергия, расходуемая на подъем 1 м³ нефти на дневную поверхность при работе подъемника на оптимальном режиме такова:

, (7.16)

где R_{0 опт} – потребный удельный расход газа на оптимальном режиме.

Для расчета R_0опт академиком А.П. Крыловым рекомендуется зависимость:

, (7.17) где Н_б – глубина спуска Естественное оптимальное фонтанирование возможно при соблюдении следующего условия:W ₁ ≥ W ₂. (7.20)

Используя выражения (7.15) и (7.16), условие (7.20) перепишем в виде:

. (7.21)

выражение (7.21) может существовать при условии G₀ – R_{0 опт} = 0 илиG₀ = R_{0 опт}. (7.22)

В рассматриваемом случае давление в подъемнике изменяется от Р_нас до Р_у (Р_у> Р₀) и из нефти выделяется не весь растворенный весь газ, а его определенная часть. Ту часть газа, которая выделяется в подъемнике при снижении давления от Р_нас до Р_у будем называть эффективно действующим газовым фактором G_{0 эф}: G_{0 эф} = G₀ - α Р, (7.23) где α – коэффициент растворимости газа в нефти, м³/(м³ МПа ).

Принимая среднее давление в подъемнике ,(7.24)

.(7.25) Если продукция скважины обводнена и обводненность составляет В, то .(7.26)

Подставляя в (7.22) вместо G₀ эффективно действующий газовый фактор из выражения (7.26), а также учитывая (7.17), получим:

. (7.27)

Выражение (7.27) является условием естественного оптимального фонтанирования скважины.