ліфтових трубах нафтових свердловин.
Способи регулювання режиму роботи фонтанних свердловин.
Методика інженерного розрахунку та оптимізації фонтанних свердловин.
Зміст питань розкрити в пояснювальній до проекту записці. До захисту приготувати не менше двох графічних аркушів ілюстрацій.
Перелік графічних матеріалів:
Схема фонтанної свердловини і основні розрахункові формули.
Результати розрахунків, графік розподілу тиску в підйомних трубах свердловини від гирла до вибою.
газліфтна свердловина підйом рідина
Основи теорії підйому рідини в свердловині
При висхідному русі газорідинної суміші в насосно-компресорних трубах (НКТ) більш легкий газ випереджає рідину. Різниця середніх об'ємних швидкостей руху газу і рідини називається відносною швидкістю. Її значення залежить від властивостей газу і рідини, швидкості суміші, газонасиченості, і при обмежених умовах руху суміші в НКТ вона може бути високою.
Швидкість спливання одиночних бульбашок газу в посудині необмеженого діаметра визначається властивостями газу і рідини і лінійними розмірами бульбашок (рис. VII.5). Для бульбашок малого розміру, що мають сферичну форму, вона зростає пропорційно квадрату діаметра бульбашки (закон Стоку). Зі збільшенням розмірів бульбашок форма їх змінюється, швидкість спливання їх при цьому зростає повільніше. Настає момент, коли сили поверхневого натягу не можуть зберегти цілісність бульбашок.
.
Відбувається їх дроблення, і більш дрібні спливають з трохи меншою швидкістю.
Отже, максимальна швидкість спливання одиночних бульбашок газу в рідині обмежена і залежить від властивостей і газу, і рідини. Наприклад, максимальна швидкість спливання бульбашок повітря в дистильованої воді близько 26 см/с, а газу в нафті зазвичай не перевищує 20 см/с.
У видобувних свердловинах на потік газорідинної суміші впливають розміри НКТ. При малій газонасиченості бульбашки газу знаходяться на деякій відстані один від одного (бульбашкова структура, рис. VI 1.6, а). Їх форми і розміри визначаються співвідношеннями між силами опору і поверхневого натягу. Відносна швидкість при цій структурі не перевищує 10-20 см/с.
З ростом газонасиченості при певних властивостях газу і рідини відбувається злиття бульбашок. У цьому випадку діаметр їх практично дорівнює діаметру труб і розвивається четочная (пробкова) структура (див. Рис. VII.6, б). Відносна швидкість газу сягає 50-100 см/с.
При подальшому збільшенні газонасиченості бульбашки зливаються і утворюється кільцева структура або структура туману (див. рис. VII.6, в). Частина рідини переноситься потоком газу у вигляді крапель, частина рухається уздовж стінки труби, захоплюємося газом за рахунок сил тертя. Відносна швидкість при такій структурі течії може бути значною (досягати десятків метрів в секунду) і невеликий (коли товщина кільцевого шару рідини на стінках труби незначна і рідина переноситься в основному потоком газу у вигляді дрібних крапель).
Крім зазначених структур можна виділити також і проміжні види. Вид структури залежить не тільки від газонасиченості, а й від швидкостей фаз і властивостей рідини і газу.
Розрізняють два види газонасиченості:
· видаткову - відношення об'ємної витрати газу до витрати суміші за даних термодинамічних умов
· справжню - це відношення середньої площі труби, зайнятої газом, до площі перетину труби.
Якби газ і рідина рухалися з однаковою швидкістю, то видаткова газонасиченість була б дорівнює істинною. У висхідному потоці суміші газ рухається з більшою швидкістю, тому справжня газонасиченість менше істинної, і тим менше, чим більше відносна швидкість. Дійсно, газ при однаковій витраті, рухаючись з більшою швидкістю, займає меншу площу перерізу труби.
Отже, із зростанням відносної швидкості зменшується вміст газу в суміші, а це веде до збільшення її щільності.
Вперше диференціальне рівняння руху газорідинної суміші отримав Верслуіс в 1930 р При його виведенні швидкості рідкої і газової фаз приймалися однаковими. У 1933 г.А.П. Крилов вивів рівняння руху, в якому враховував різниця у швидкостях фаз.
У диференціальних рівняннях руху газорідинних сумішей по трубах враховуються різноманітні процеси і явища (масо - і теплообмін між фазами, процеси на межі розділу фаз і т.д.). Не всі з них можна проінтегрувати в загальному вигляді, але за наявності ЕОМїх рішення не викликає тру...
