Условие фонтанирования

Фонтанирование возможно в случае, если энергия, приносимая на забой жидкостью, равна или > энергии, необходимой для подъема этой жидкости на поверхность при условии, что подъемник работает на режиме наибольшего к.п.д. Полезная работа при подъеме 1м3 жидкости равна произведению веса жидкости на высоту подъема:

   [Дж]                (22)

Вместе с нефтью на забой может поступать свободный газ, также при снижении давления происходит выделение газа из нефти. Общее кол-во газа, приходящееся на 1 м3 нефти, называется полным газовым фактором Г0. Газ, расширяясь, тоже совершает работу. Но эту работу совершает только свободный газ. Поэтому при подсчете работы расширения газа учитывается эффективный газовый фактор Гэф = Г0 – Граств.

По А.П.Крылову работа газа при изометрическом расширении

 [Дж]                                                      (23)

Тогда общее количество энергии

                                      (24)

Т.к. на устье скважины всегда есть некоторое противодавление Ру, то кол-во энергии, уносимое с жидкостью по аналогии:

                                                   (25)

Кол-во энергии, поступающей из пласта и затраченной на подъем жидкости от забоя до устья

                                      (26)

Если фонтанный подъемник работает на оптимальном режиме, т.е. на режиме наибольшего к.п.д., то удельный расход газа R, необходимого для подъема 1 м3 жидкости, достигнет min Rопт. В этом случае:

                                            (27)

Следовательно, фонтанирование возможно, если

Wп ≥ Wн                                                                          (28)

Отсюда Г0 ≥ Rопт                                                           (29)

На основании экспериментальных исследований А.П.Крыловым были получены формулы для определения удельного расхода газа Rmax при работе газожидкостного подъемника на режиме max подачи Qmax.

                                                    (30)

Rопт = Rmax (1 - ε)                                                                  (31)

где ε – относительное погружение

                                                                        (32)

Подставляя (32) и (30) в (31), получим

                           (33)

Таким образом, газовый фактор, определяющий количество м3 газа при стандартных условиях, находящегося в свободном состоянии пр среднем давлении в подъемнике, и отнесенное к 1 м3 жидкости (обводненной нефти) и будет эффективным газовым фактором Гэф. Тогда условие фонтанирования запишется:

Гэф ≥ Rопт                                                                       (34)

или

(35)

Из неравенства (35) можно определить min необходимое давление на забое, обеспечивающее фонтанирование скважины. Решение неравенства относительно Рз можно получить, либо подбором Рз, либо графоаналитическим путем.

Если выделение газа начинается не на забое, а в фонтанных трубах на некоторой глубине Lнас, то

                     (36)  

Решая это неравенство относительно Lнас, получим

     (37)

Определив глубину Lнас можно определить min Рз

Рз = Рнас + (H – L) ρ · g                                                           (38)

где ρ – плотность насыщенной газом нефти.

Лекция №7-8