Уравнение баланса давлений

При проектировании или анализе работы установок для подъема жидкости из скважин, когда по НКТ движется ГЖС, основным вопросом является определение потерь давления, связанных с этим движением. Рассматривая некоторый участок вертикальной трубы, в которой движется ГЖС, можно записать

,

где Р₁ - давление в нижней части трубы, Рс - давление, уравновешивающее гидростатическое давление столба ГЖС, Ртр - потери давления на преодоление сил трения при движении ГЖС, Рус - потери давления на создание ускорения потока ГЖС, так как его скорость при движении в сторону меньших давлений увеличивается из-за расширения газа; Р₂ - противодавление на верхнем конце трубы.

Уравнение справедливо для всех случаев: короткой и длинной трубы, вертикальной и наклонной и является основным при расчете потерь давления и их составляющих.

5.Виды фонтанирования

Общим обязательным условием для работы любой фонтанирующей скважины будет следующее основное равенство:

урав­нение баланса давлений в фонтанной скважине р_з – р₂ = р_{ст ф} + р_тр + р_ин

где р₃ —забойное давление (принимается обычно на уровне середины интервала продуктивного пласта); р₂— давление на устье скважины; р_{ст ф} — гидро­статическое давление флюидов в скважине; р_тр—потери давления на гидравлическое сопротивление (трение); р_ин - потери давления на инерционное сопротивление (пренебрегают вследствие малости).

В зависимости от соотношения р_з и р₂ с давлением насыще­ния нефти газом р_н (от место положения начала выделения газа из нефти) можно выделить три вида фонтанирования и соот­ветствующие им три типа фонтанных скважин:

Артезианское фонтанирование: р₃>р_н, р₂≥р_н, т. е. фонтанирование происходит за счет гидростатического на­пора. В скважине наблюдается обычный перелив жидкости, движется негазированная жидкость. В затрубном пространстве между насосно-компрессорным и тру­бами и обсадной эксплуатационной колонной находится жидкость, в чем можно убедиться, открыв, например, трехходо­вый кран под манометром, показывающим затрубное давление Р_затр. Газ выделяется из нефти за пределами скважины в вы­кидной трубе.

Газлифтное фонтанирование с началом выде­ления газа в стволе скважины: р_з≥р_н, р₂<р_н. В пласте движется негазированная жидкость, а в скважине - газожидкостная. При давлении у башмака НКТ p₁≥p_н, в затрубном пространстве на устье находится газ и р_затр обычно небольшое (0,1-0,5 МПа). Так как p₁≥p_н >р₂, то по мере подъема нефти давление снижается, увеличивается количество свободного газа, происходит расширение^: газа, растет газосодержание потока, т. е. фонтанирование осуществляется по принципу работы газо­жидкостного подъема.

Газлифтное фонтанирование с началом выде­ления газа в пласте: р₃<р_н, р₂<р_н. В пласте дви­жется газированная жидкость, на забой и к башмаку НКТ по­ступает газожидкостная смесь. После начала притока основ­ная масса газа увлекается потоком жидкости и поступает в НКТ. Часть газа отделяется и поступает в затрубное пространство, где газ барботирует в относительно неподвижной жидкости. В затрубном пространстве, накаплива­ется газ, уровень жидкости снижается и достигает башмака НКТ. Со временем наступает стабилизация и при р_з<р_н уро­вень всегда устанавливается у башмака НКТ. Затрубное дав­ление газа, как правило, высокое, почти достигает значений p₁ и p_з. При утечках газа из затрубного пространства (через негерметичности в резьбовых соединениях НКТ, обсадной ко­лонне, устьевом оборудовании) уровень будет находиться выше башмака НКТ. Чем меньше расход и вязкость жидкости, больше расход газа у башмака, зазор между НКТ и эксплуата­ционной колонной, тем больше газа сепарируется в затрубное пространство