10.3. Газлифт ұңғыманы пайдалануға жіберу

Ұңғыманы пайдалану үздіксіз жүрмейді. Әртүрлі себеп бойынша оларды жөндеу үшін және пайдалануға қайтадан түсіру үшін тоқтату қажет болады. Газлифт ұңғымасын жіберудің, оның жұмыс принципімен байланысты кейбір ерекшеліктері бар. Сақиналы жуйе бойынша істейтін, бірқатарлы көтергішпен жабдықталған газлифтті ұңғыманы жіберуді қарастырайық. Жіберу процесайдалатын газды көтеру құбырдың башмагына дейін жеткізу яғни, газдың сұйық деңгейін башмакқа дейін ығыстыру арқылы жүреді. Оның білдіретіні, құбыраралық кеңістікте сұйық көлемі айдалған газбен ығыстырылуы қажет. Ығысқан сұйық көтеру құбырына ағып, нәтижесінде оның деңгейі статикалық деңгейден жоғары болады. Қабатқа репрессия пайда болып, сұйық бағанасының h статикалық деңгейден асуымен анықталады. Соның әсерінен сұйықтың қабатпен біршама жұтылуы жүреді. Қабаттың нашар өткізгіштігі кезінде немесе түпте лайлы тұнбаның болуы, кері клапан ролін ойнайды, яғни қабаттан сұйықты өткізіп және оны жұтуға бөгет болады, барлық ығысқан сұйық көтеру құбырына ағады, сонда V₁ көлемі құбырға аққан V₂ сұйық көлеміне тең болады. Сұйықтың қабатпен бірен-саран жұтылу кезінде

V₂ V₁. Жалпы жағдайда

V₂= V₁ (1)

мұндағы 1 жұту кезінде және =1 жұтылу жоқ. Белгіленуді ендірейік: h-көтеру құбырының башмагын статикалық деңгейден төмен түсіру;-көтеру құбырларда деңгейді көтеру (статикалық жоғары); ƒ_г- газ айдалатын құбыраралық кеңістіктің қима ауданы; ƒ_ж- сұйық ағатын, көтеру құбырының қима ауданы.

Сонда V₁= ƒ_г h (2)

V₂= ƒ_ж h

(2)-ден (1)-ге қщйып және h қатысты шығара отырып аламыз:

h = hƒ_г/ƒ_ж (3)

Газлифт ұңғымасын жіберу сәтінде, яғни құбыраралық кеңістікте сұйық деңгейі башмакқа дейін ығысқан кезде, осы деңгейге әсер ететін газ қысымы, көтеру құбырында биіктігі h+ h сұйық бағанасының гидростатикалық қысымымен теңеседі. Бұл газлифт ұңғымасын жіберуге қажетті, жіберу деп аталатын, газдың максималды қысымы.

Осылай, Р_пуск=(h+ h) g (4)

(4). Теңдеуіне h мәнін (3) сәйкес қойып, һ жақша сыртына шығарып, аламыз

Р_пуск= h g(1+ƒ_г/ ƒ_ж) (5)

Бұл жіберу қысымын анықтауға арналған формула. Ұқсас қорытынды қайталай отырып орталық жүйе бойынша газлифт жұмысы үшін, мұндағы белгілену бұрынғысынша, ƒ_г- сұйық көтерілетін (бұл жағдайда құбыраралық кеңістік) қима тура, сондай формула аламыз. (5) Сонымен қатар, екі қатарлы көтергіш үшін, ƒ_г – газ айдалатын кеңістіктің қимасы, ƒ_ж-сұйық ағатын кеңістіктің (құбыраралық кеңістіктің қосындысы) қимасы деп белгілей отырып, 5 формуламен сәйкес келетін формуланы аламыз.

Осылай (5) формула газлифт ұңғымасының жіберу қысымын анықтау үшін жалпы болып келеді. Ол бірқатарлы және екі қатарлы көтергішпен жабдықталған, сақиналы және орталық жүйе бойынша жұмыс жасайтын ұңғымаларға келеді.

Сақиналы жүйе бойынша істейтін біқатарлы көтергішке қатысты мынаны аламыз

ƒ_г= (D_в²-d_н²) (6)

мұндағы D_в – шегендеу бағанасының ішкі диаметрі; d_н, d_в- көтер құбырының сыртқы және ішкі диаметрі.

(6)-ға (5) формуланы қайтып, аламыз.

Р_пуск= h g(1+ ) (7)

Құбыр қабырғасының қалыңдығын ескермейміз, яғни d_н=d_в=d деп аламыз, және =1 (жұту жоқ –жіберу қысымдағы қиын жағдай) деп аламыз

Р_пуск= h g (8)

Орталық жүйе бойынша істейтін бірқатарлы көтергіш үшін

ƒ_г= d_в ², ƒ_ж= (9)

(9)-негізі формулаға (5) қоя отырып аламыз

Р_пуск= h g(1+ ) (10)

=1, d_н=d_в=d кезінде

Р_пуск= h g (11)

Сақиналы жүйе бойынша істейтін екі қатарлы лифт үшін

ƒ_г= (d_1b²-d_2н²), ƒ_ж= + d_2b² (12)

мұндағы d_1b, d_1н- бірінші қатар құбырдың (диаметрі үлкен ) ішкі және сыртқы диаметрі, d_2b, d_2н-екінші қатар (қатар диаметрі кіші) үшін тура сол (12)-ні (5) формулаға қойғанда

Р_пуск= h g( ) (13)

Қабырға қалыңдығын ескермей, d₁₆=d₁₄=d₁ және d_1в=d_2н=d₂ деп аламыз және =1 қабылдап аламыз

Р_пуск= h g (14)

Сол орталық жүйе бойынша істейтін екіқатарлы көтергіш үшін

ƒ_г= ƒ_ж= (15)

немесе

Р_пуск= h g( ) (16)

=1, d_н=d_1в=d₁, d_2н=d_2в=d₂ деп алып аламыз.

Р_пуск= h g (17)

(17) формула (11) сәйкес, себебі орталық жүйе бойынша істейтін екіқатарлы көтергіш жұмыс үшін, құбырдың бірінші қатарының қабырға қалыңдығын ескермеу, оның жоқ болуы деп есептеледі.

Орташа зенит қисаю бұрышы бар көлбеу ұңғымалар үшін жіберу қысымының формуласы cos көбейткіші түрінде түзету енгізіледі, себебі сұйық бағанасының гидростатикалыққысымы оның вертикальға проекциясымен анықталады, яғни

Р_пус=(h+ h) gcos

Айтылғанды ескере отырып, жалпы формула келесі түрде болады

Р_пуск= h g(1+ (18)

Сәйкесінше барлық жеке жағдайлар үшін формулалар түрлендіріледі, яғни барлық формулаларда (7,8,10,11,13,14,16,17) cos көбейткіші болады. Құбыр қабырғасының қалыңдығын ескермеу жіберу қысымын 3-6%-ке азайтады.

Газлифт ұңғымасын жіберу кезінде, басу кезінде биіктігі һ+ һ тең сұйық бағанасы –көтеру құбыры бағанасының жалпы ұзындығынан, асатын жағдайлар болуы мүмкін.

Бұл кезде, сұйық сағада қысымы Р_л мұнай жинау жүйесіне ағып кетеді. Мұндай жағдайда жіберу қысымы –биіктігі құбыр ұзындығына тең, лифт құбырларындағы сұйық бағанасының гидростатикалық қысымынан аспау қажет, ол сағадағы қысыммен Р_л қосылған. Қисаюдың орташа бұрышын ескере отырып, бұл қысым тең болады

(Р_пуск)_max g cos +P_л (19)

Осылай егер жіберу қысымын жалпы формула (5) бойынша немесе кез-келген жеке жағдай үшін есептеу кезінде Р_пуск (Р_пуск)_max берсе, онда (19) формула арқылы есептеу дұрыс. Егер нәтижесі кері болса, яғни Р_пуск (Р_пуск)_max онда жалпы формула (5) немесе оның туындысы арқылы есептеу дұрыс, Барлық алынған жіберу қысымы формулалар көтеру құбырының башмагына келтірілген шамасын береді. Ұңғы сағасындағы нақты жіберу қысымы үшін формулалар көтеру құбырының шамасына келтірілген шамасын береді. Ұңғы сағасындағы нақты жіберу қысымы есептелгеннен коллоннадағы газ бағанасының гидростатикалық қысымға (газдың үйкенісі ескерілмейді) аз болады. Ұңғыманың қисаюын ескере отырып және сағадағы газ тығыздығы бойынша газ бағанасының гидростатикалық қысымын анықтай отырып, сағадағы жіберу қысымын былай анықтаймыз

(Р_пуск)у=Р_пус- Р (20)

мұндағы

Р =Р_гghcos (21)

Р_г= (22)

мұндағы -қалыпты жағдай ( , ) кезінде айдалатын газ тығыздығы; Т_ср- ұңғымадағы орташа температура; Т₀- қалыпты температура; Z_cp-Т₀ және Р_ср шарты үшін газдың орташа сығылу коэффициенті.

(22)-ні (21) қоя отырып, содан кейін (20) қоямыз. Соңынан сағадағы жіберу қысымын аламыз

(Р_пуск)_у = Р_пус- g cos (23)

мұндағы - абсалют қысымы, ал Р_пуск алдымен (18) жалпы формула бойынша анықталады, ал құйылу кезінде (19) формула бойынша.

Кесте 1 m коэффициенттің мәні (формула (24))

m	Бірқатарлы көтергіш		Екіқатарлы көтергіш
	сақиналы	орталық	Сақиналы	орталық
Құбыр қабырғасының қалыңдығын ескере	8,49	1,1335	1,285	1,1535
Құбыр қыбырғасының қалңдығын ескермей	8,93	1,1261	1,308	1,1261

Ескерту. Берілген мәндер көп қолданылатын диаметр D_в= 150.3мм, d_1н=101,6мм, d_1в=88,9мм, d_2в=50,3мм, d_2в=50,3мм 8ш3н келтірілген мұндағы =1.

Келтірілген формуладан, жіберу қысымы –башмакты сұйықтың статикалық деңгейін төмен түсіруіне, құбыр және шегендеу бағанасы диаметрінің қатынасына және сонымен қатар лифттің жұмыс жасау жүйесіне (орталық немесе сақиналы ) байланысты екенін көреміз. Бұрын көрсеткендей, газлифт ұңғыманың жұмыс қысымы динамикалық деңгейден төмен түсіру арқылы анықталады, ол стстикалық деңгейден түсіруден әрқашан төмен болады. Сол үшін жіберу қысымы әрқашан жұмыс қысымынан үлкен. Бұл кенішті жабдықтауды қиындатады және газлифт ұңғымаларын пайдалану техникасын қиындатады, себебі оны жіберу үшін газдың жоғары қысым көзінің болуы қажет, бұл аранайы компрессор немесе жіберу қысымына есептелген газ желісі түрінде болады.

Жберу қысымының кез-келген формуласын мына түде көрсетуге болады

Р_пус=h gm, (24)

мұндағы m-құбыр диаметрінің қатынасымен анықталатын коэффициент, қабырға жылдамдығын ескергенде немесе ескермегенде. (1 кесте)

Сақиналы жүйе бойынша істейтін бірқатарлы көтергіш, жіберу қысымының –көтеру құбырының башмагында статикалық қысыммен (h g) салыстырғанда көбірек артуы. Сол көтергіш орталық жүйеге өткен кезде жіберу қысымын елеулі төмендетуге мүмкіндік береді. Екіқатарлы көтергіш кезінде жіберу қысымы артады, максимум 30,8%.және орталық жүйеге өткен кезде, оны елеусіз азайтады. (12,61%).

Құбыр қабырғасының қалыңдығын ескермеу – жіберу қысымын анықтау кезінде 5% аспайтын қателік енгізеді (бір қатарлы көтергіш үшін). Сұйықтың қабатпен жұтылуы жағдайында ( ) жіберу қысымы барлық жағдайда төмен болады.

1-сурет Газлифт ұңғымасын жіберу кезіндегі сағадағы газ қысымының өзгеруі.

Жұтылу коэффициенті көптеген факторларға байланысты. Бұл жұту кезінде ұңғыманың өнімділік коэффициенті, m шамасымен анықталатын репрессия, жіберу ұзақтығы, сұйық тұтқырлығы және т.б. Бірақ әрқашан нақты ұңғыма үшін факытылы жіберу қысымы бойынша анықталады. Жіберу қысымы формуласының (20) оң жағын, фактылы өлшенген жіберу қысымына (Р_пус)_ф теңестіріп, және қатысы теңдеуін шығара отырып табамыз

(Р_пус)_ф= h g(1+ )cos

осыдан

(25)

Бір ұңғыны үшін шамасы тұрақты емес және ұңғыманы жіберуі қарқынына байланысты. Жіберу неғұрлым шапшаң болса, соғұрлым шамсы ұмттылады және керісінше, себебі шапшаң жіберу кезінде қабат сұйықтықтың біраз мөлшерін жұтуға үлгермейді. Себебі анықталғаны бойынша (формула (1)), онда фактылықты біле отырып (формула (25)), ұңғыманы жіберу кезінде қабатпен сұйықтың жұтылу көлемін анықтауға болады.

Мұндағы V₁-ұңғымадағы газбен ығыстырылған сұйықтықтың көлемі, газдың көтеру құбырының башмагы арқылы өту сәтіне дейін. Газлифт ұңғымасын жіберудің процессі уақыт функциясында 5-суретте көрсетілген. Газ көтеру құбырының башмагы арқылы өтуінен кейін және сұйық бөлігінің шығарудан кейін, ұңғыма, таңдауына сәйкес динамикалық деңгейі бар, яғни осы деңгейге сәйкес жұмыс қысымы Р_р бар қалыптасқан жұмыс режиміне өтеді.

Негізгі.: 1. [296-302], 3. [530-536], 1. [302-308], 3. [536-544]

Бақылау сұрақтар:

1. Газлифтті пайдаланудың қандай жүйелері бар?

2. Газлифт көтергіштерінің қандай кострукциясы бар?

3. Газлифт көтергіштері қандай сұлба бойынша жұмыс жасайды?

4. Жіберу қысымы деген не?

5. Көлбеу ұңғымалар үшін жіберу қысымын қалай анықтайды?

6. Сақиналы жүйе бойынша істейтін екі қатрлы лифт үшін жіберу қысымы қалай аталады?

Лекция №11 Жіберу қысымын төмендету әдістері. Газлифтті клапондар.

Газлифт ұңғымаларын пайдалану практ\икасында, әсіресе ерте периодта, газлифт ұңғымаларын жіберудің көптеген әдістері және жоғары жіберу қысымының пайдаболуымен байланысты, қиындықтарды жеңу жасалады. Бол әдістерге келесіні жатқызуға болады.

Арнайы жіберу компрессорларын қолдану.

Компрессорлы станцияларды қолдану кезінде, газлифт ұңғымалары үшін сығылған газдың көзі ретінде бір немесе бірнеше комрпессорлар (тұтынуға байланысты) орнатылады. Ол ұңғыманы жіберу үшін жеткілікті жоғарғы қысымды жетілдіреді. Жіберу копрессорлары компрессорлы станцияны газтарату түйінімен байланыстыратын, арнайы жіберу желілеріне жүмыс істейді, мунда сәйкес ысырманы ауыстыру жолымен газ жіберу желісінен кез-келген газлифт ұңғымасына бағытталуы мүмкін. Тарату түйінінде ұңғыманы жіберуден кейін, ысырманы ауыстырганда осы ұңғыманың газ желісіне жұмыс магистральдан, қысымы, жұмыс қысымына сәйкес болатын газ багытталады. Айырықша жағдайларда ұңғыманы жіберу үшін афтомобиль жүрісті немесе арнайы рамадағы, вертолетпен орын ауыстыратын, ұңғыманы игеру және арысты шақыру кезінде ауыстсратын компрессорлар қолданылады.

Құбырды кезекті жіберу.

Башмакты деңгейге түсіру тереңдігі-жіберу қысымы формуласынан табылады, бүл кезде Р_к қысымы шамасына теңестіреміз

Р_к =P_пус=h₁рg(1+ )cos

осыдан

h₁= (1)

Құбыр башмагын һ₁ тереңдік деңгейге түсіргеннен кейін, ұңғы жіберіледіде және ұңғымадан таза газ шыққанша үрленеді. Бұл кезде сұйықтықтың бір бөлігі ұңғымадан тасталынады. Осыдан кейін, саға арматурасы шешіліп, көтеру құбырының бағанасы һ₂ һ₁ шамаға төмен түсіріледі, содан соң арматура қайта орнатылып, ұңғы қайтадан таза газға дейін үрленеді. Осылай бірнеше рет құбыр башмагы жобалы тереңдікке жеткенше дейін жасалады. Әр кезекті құбырды жіберу кезінде, түсіру һ_і+1 10-30% аз алынады, алдыңғы жіберудегі түсіруге һ_і қарағанда. Құбырды кезекті жіберу мүмкіндіктері шектеулі, өте қиын процесс.

Ол, өнімділік коэффициенті өте аз ұңғымаларда, яғни ұңғымаларды кезекті үрлеу арасындағы аралықта деңгей баяу қалпына келетін ұңғымаларда қолданылады, себебі кезекті үрлеуден кейін сағалық арматураны ыдырату қажет, құбырды жіберу және келесі үрлеу үшін арматураны қайта жинау керек.

Көтергіш жұмысын сақиналы жүйеден орталық жүйеге ауыстыру

Ұңғыманы сақиналы жүйеден орталыққа тек жіберу периодына ауыстыру-бірқатарлы көтергіш үшін жіберу қысымын 8,49: 1,1335=7,5рет төмендетеді. Екі қатрлы үшін-мұндай ауыстыру елеусіз эффект береді және жіберу қысымы тек 11%азайады. Сондықтан, бірқатарлы лифт үшін орталық жүйелі жіберуге ауыстыру өте тиімді болуы мүмкін. Ұңғыманы жіберуден кейін қалыпты пайдалану үшін лифт сақиналы жүйеге ауысады.

Сұйықты қабатқа басып тастау

Егер репрессия кезінде сұйықты жақсы жұтса, онда газды айдап, ұңғыны қысыммен ұзақ уақыт ұстағанда сұйықты қабатқа басып тастауға болады. Деңгей төмендеп, башмакқа дейін түседі және ұңғы жіберіледі. Ұңғыманы максималды қысым астында ұстау уақыты аз. Бұл әдіс компрессордың қысымы башмактағы статикалық қысымға тең немесе асатын болса, яғни

Р_к һ₁ рg шарты кезінде

Жіберу саңылауын қолдану

Лифт құбырлары бағанасында статикалық деңгейден төмен күн бұрын жіберу саңылауы деп аталатын тесіктер бұрғыланады. Газады құбыраралық екеңістікке айдау кезінде төмендеген сұйық деңгейі, бірінші саңылауды ашады, сол арқылы газ СКҚ өтіп, сұйықты газсыздандырады да, ол құйыла бастайды. Бұл құбылыс бірінші саңылау деңгейінде орнатылған, башмагы бар газлифт ұңғымасының жұмысына ұқсас. Сұйықтың ағуынан кейін, саңылау деңгейіндегі құбыраралық кеңістікте және СКҚ-да қысымдар теңгдігі бұзылады. Қысымдар теңдігін қалпына келтіру үшін құбыраралық кеңістіктегі деңгей белгілі шамаға, ол компрессор қысымына және СКҚ-ға ГСҚ тығыздығына байланысты түседі. Егер осы тереңдікте жаңа саңылау жасалса, онда ол ашылған кезде, газ құбыр сыртқы кеғістіктен СКҚ-ға өтеді. Газдың көтергішке кіруінің көбею салдарынан сұйықты лақтыру көбейіп, екінші саңылау деңгейінде және құбыраралық кеғістікте қысымдар теңдігі қайтадан бұзылады, оны қалпына келтіру үшін құбыраралық кеңістікте деңгей қайтадан біршама тереңдікке түседі, мұнда үшінші саңылау орналасуы қажет. Осындай әдіспен құбыраралық кеңістіктегі деңгейді СКҚ башмакқа дейін төмендейді, содан кейән газлифт башмак арқылы қалыпты жұмысқа көшеді. Бірақ газлифттің қалыптасқан жұмысы кезінде, барлық уақытта ашық қалатын жіберу саңылауы арқылы газдың қосымша кемуі жүреді, бұл айдалатын газдың артық меншікті шығындалуына әкеледі, яғни газдың тек башмак арқылы енуі кезіндегі жұмыспен салыстырғанда көтергіштің ПӘК төмендейді. Сол үшін,бұл саңылауларды қалыпты жұмысқа өткеннен кейін жабу қажет. Оған арнайы құрылғы-жіберу клапаны қолданылады. 1-сур. жіберу саңылауы бар ұңғымалар сұлбасы көрсетілген.

Газ құбыраралық кеңістікке айдалады, мұнда компрессор тұрақты қысым Р_к ұстап отырады. Жіберу қысымы үшін формуланың оң жағын компрессордың қысымына теңестіріп, сағадағы қарсы қысымды Р_уескере отырып, және Р_к қысымына сәйкес, статикалық деңгейден төмен Х₁ түсіруге қатысты теңдікті есептеп мынаны аламыз (формула 1)

осыдан

(2)

Осылайша, бірінші саңылау сағадан мына тереңдікте жасалады

L₁=S_c+X₁ (3)

Мұндағы S_c-ұңғымадағы сұықтың статикалық деңгейі.

Бірінші саңылау О₁ ашылғаннан кейін және сол арқылы газ өткенде көпіршіктену, содан кейін көтерілу және сұйықтың саға арқылы лақтыруы жүреді. Нәтижесінде бірінші саңылау О₁ деңгейіндегі СКҚ- ға қысым Р₀₁төмендейді.Саңылаудағы қысымдар айырмасы көбейеді. Газдың саңылау арқылы шығыны көбейіп, және сұйықты лақтыру көбейеді. Соңында процесс қалыптасып, қысым Р₀₁ минимумға жетеді (2 сур.). Мұндағы -саңылаудағы бастапқы қысым айырмасы, -саңылаудағы қысымдар айырмасының өзгеруі, СКҚ-ға сұйықты газдандыру және оны лақтыру нәтижесінде пайда болады. Бірақ, деңгейіне бұрынғысынша Р_к қысымы әсер етеді. Сондықтан СКҚ-ғы және құбыраралық кеңістіктегі бұзылған теңдікті қалпына келтіру үшін, у₁деңгейі х₂шамаға төмендеу керек (сур-1), бұл кезде қысымдар теңдігі жасалады

(4)

осыдан

(5)

Осы тереңдікке екінші саңылау О₂ жасалу керек

₂= ₁+х₂

Сұйық деңгейін екінші саңылаудан О₂ төмен ығыстырғаннан кейін, ол жұмыс жасай бастайды, сол арқылы газ өтіп, лақтыру артады. СКҚ О₂ нүктесіндегі Р₀₂ қысм (Р₀₂)_min дейін төмендейді. Қайтадан теңдік бұзылып, оны қалпына келтіру үшін құбыраралық кеңістіктегі деңгей Х₃ төмендейді, у₃ орнына дейін. Қысмдар теңдігі шартынан алдыңғыға ұқсас О₃саңылауының орнын табамыз

(6)

Сәйкесінше үшінші саңылаудың О₃ тереңдігі және т.б.

Осыдан көрініп отырғандай, СКҚ ұзындығы бойынша сәйкесінше орналасқан, жіберу саңылаулары көмегімен құбыраралық кеңістіктегі сұйық деңгейін жобалы тереңдікке дейін, яғни СКҚ башмагына дейін ығыстыруға болады, газлифт ұңғымасын Р_к қысымымен жіберуге болады. Тереңдік артқан сайын, саңылау арасындағы арақашқтық азаяды, себебі . Кепілді жіберу үшін саңылаудың саны есептелген 10-15% көбірек жасалады, олардың бәрі пропорционалды түрде жоғары ығысады. Саңылаудың өлшемі газдың шекті шығыны бойынша (компрессордың беруі бойынша) есептеледі, бұл кезде оның саңылауға кіру жылдамдығы критикалық шамадан (дыбыс жылдамдығы) аспайды. СКҚ-ғы шекті қысым Р_oimin көтергіштің нолдік беруі жұмыс формуласы бойынша немесе арнайы график бойынша табылады. Башмаг арқылы қалыпты жұмыс режиміне өткеннен кейін, ашық қалған саңылаулар, газдың салыстырмалы шығынын көбейтеді, сондықтан жіберу қысымын төмендететін бұл әдіс әдетте қолданылмайды.

Қазіргі уақытта, газлифтті ұңғымалардыжіберу үшін, жіберу қысымын төмендететін сенімді және тйіді әдістері, олар жіберу және жұмыс клапондары көмегімен іске асады.