Расчет процесса фонтанирования с помощью кривых распределения давления

Зная дебит, газовый фактор, плотность нефти, воды и обводненность продукции, а также другие данные строим КРД р(х), начиная от точки с известным давлением Рз.

П рис.3 длина участка НКТ от забоя до точки с Рнас, на котором будет двигаться однородная жидкость обозначена h, тогда

Рз = Рг + Ртр + Рнас                                                                 (48)

где Рг = ρж · g · h

подставляя значения Рг и Ртр и решая относительно h:

                                                           (49)

слагаемое  очень мало и им можно пренебречь.

На остальной длине НКТ, равной L - h, т.е. от точки Рнас и выше, будет происходить движение ГЖС, поэтому давление на устье будет:

Если башмак НКТ выше забоя на величину а = H –L, то на этом участке при расчете КРД вместо диаметра труб берется диаметр обсадной колонны.

Рассчитав КРД т определив значение Ру при заданном режиме работы скважины, сопоставим вычисленную величину Ру с возможным давлением в выкидной линии Рл, по которому продукция скважины поступает в систему сбора промысла. Если Ру > Рл, то работа скважины на рассчитанном режиме возможна, а избыточное давление на устье Ру - Рл = ΔРшт должно быть понижено созданием дополнительного гидравлического сопротивления в виде регулируемого штуцера, в котором поток ГЖС дросселируется с Ру до Рл.

Если при расчете окажется, что Ру < Рл, то фонтанирование скважины невозможно. В этом случае необходимо задаться меньшим отбором Q, при котором давление на забое возрастает, что приведет к увеличению Ру. Изменяя Q, можно подобрать такие соотношения, при которых Ру ≥ Рл, когда фонтанирование будет возможно.

Эта система расчета процесса фонтанирования может быть повторена для труб меньшего или большего диаметра для определения возможных режимов фонтанирования.

Рассмотрим общий случай определения всего комплекса возможных и невозможных условий фонтанирования скважин. При этом будем считать, что все проектируемые отборы жидкости из пласта допустимы и не противоречат принципам рациональной разработки залежи.

Задаемся несколькими забойными давлениями Рci, которые находятся в пределах Рпл и Рmin – min давление на забое, при котором фонтанирование скважины неосуществимо, т.е.

Рmin < Рci < Рпл

Для принятых значений Рci определяем приток жидкости в скважину Qi по уравнению притока или по индикаторной линии. Задаемся диаметром НКТ и рассчитываем распределение давления р(х) снизу вверх для принятых значений Рci и соответствующих им кривых р(х) (см. рис. 4).

Получаем систему данных, состоящих из Рci, Qi и Pyi. Увеличение давления на забое Рci вызывает уменьшение притока Qi и соответственно увеличение давления на устье Pyi, т.е.

Рс1 > Рс2 > Рс3 > …….. > Рci

Q1 < Q2 < Q3 < …….. < Qi                                            (50)

Ру1 > Ру2 > Ру3 > …….. > Pyi

По полученным данным (50) можно построить две графические зависимости Q = f1 (pc) и Ру = f2 (pc) (см. рис. 5).

Рис.5. Согласование индикаторной линии (1) с зависимостью Ру = f2 (pc) (2)

По рис. 5 графики (1) и (2) отражают совместную работу пласта и газожидкостного подъемника. Точки а-b разделяют возможные и невозможныережимы фонтанирования. На оси Ру откладываем давление в выкидной линии Рл. По которой скважинная продукция поступает в систему сбора. Точка а соответствует min допустимому давлению на устье (Ру = Рл), а ее проекция на ось Рс определит Ркр – критическое забойное давление, соответствующее этому режиму работы. Точка b – критический дебит Qкр, превышение котрого приведет к Ру < Рл. Таким образом, область режимов, лежащая влево от линии а-b – нереальная, а область режимов, лежащая вправо – осуществима, т.к. при этих условиях пластовая энергия превышает необходимую для подъема жидкости. Избыток энергии обуславливает устьевое давление Ру, которое превышает давление в выкидной линии Рл. Этот избыток энергии поглощается штуцером, в котором создается перепад давлений ΔРшт = Ру - Рл.