2 Расчеты при фонтанной эксплуатации скважин

Для выбора оборудования и установления режима работы фонтанных в газлифтных скважин предлагаются аналитический метод акад. А. П. Кры- лова и графоаналитический метод, в основу которого положено использование кривых изменения давления вдоль колонны НКТ(р=f(Н)). При дебитах до 200 т/сут, умеренных газожидкостных отношениях до 100—150 м3/м3 и вязкостях жидкости ,не превышающих 20 мПа-с, расчеты по обоим методам дают практически одинаковые результаты. В аномальных условиях; при высоких дебитах, большихгазосодержаниях или при откачке высоковязких жидкостей преимущество следует отдать графоаналитическому методу, при условии, что кривые р-f(Н) будут построены по одной из изложенных методик для условий данного месторождения.  При расчетах по формулам А. П. Крылова необходимо пользоваться следующими единицами измерений: Q - т/сут, Г - м3/т, р - Па, Н (L) — м, d(D) — мм, р — кг/мЗ, g— м/с2. Про графоаналитическом методе единицы измерения приведены на номограммах о используются в примерах расчетов,которыми иллюстрируется метод.

2.1 Условия фонтанирования

2.1.1 Минимальное давление фонтанирования

Для фонтанирования скважины необходимо, чтобы эффективный газовый фактор Гф был больше или равен удельному расходу газа при оптимальном режиме. Если забойное давление р3 меньше давления насыщения Рнас, условие фонтанирования будет следующее:

( Г - 10³ α/ ) (1)

где Г - газовый фактор, м3/г; 

α — коэффициент ратворимости газа в нефти, Па^-1;

-плотность нефти (жидкости); кг/м³; 

р_у - устьевое противодавление Па; 

В- процентное содержание воды в добываемой продукции;

L—длина колонны насосно-компрессорных труб.

Колонну НКТ обычно спускают почти до верхних отверстий перфорации, поэтому давление у башмака равно забойному.  Если забойное давление больше давления насыщения р_н, то условие фонтанирования следующее: 

(2) где L – длина подъемника,т.е. расстояние от устья до сечения, у которого давленое равно давлению насыщения. Пренебрегая трением в области однофазного потока, имеем :

(3)

Плотность жидкости в обводоенных скважинах рассчитывается по формуле: 

(4)

где  — плотность воды. 

При обводнении скважины условия фонтанирования ухудшаются. Процент обводненности, когда прекращается фонтанирование, определяют, решая уравнения относительно В. 

С уменьшением забойного давления также ухудшаются  условия  работы фонтанной  скважины, поскольку увеличивается удельный расход газа. Забойное давление может достичь значения, когда потребный удельный расход газа превысит эффективный газовый фактор Гэф и скважина прекратит фонтанирование.

Определим минимальное давление фонтанирования для условия Рз>Рнас. По мере уменьшения забойного давления длина подъемника будет увеличиваться. Минимальному забойному давлению фонтанирования отвечает максимальная длина подъемника L., определяемая при решении его как равенства для условий конца фонтанирования. Эффективный газовый фактор тогда не зависит от величины забойного давления. Из  уравнения следует: 

(5)

где

(6)

Минимальное забойное давление фонтанирования определится равенством:

(7)

Чем больше обводненность продукции, тем при более высоком забойном давлении прекратится фонтанирование. 

Минимальное давление фонтанирования при условии    рассчитывается из трансцендентного уравнения относительно Рз.