6. Пуск газлифтной скважины в эксплуатацию
Пуск газлифтных скважин в эксплуатацию – это процесс, обеспечивающий снижение забойного давления, ниже пластового, в результате уменьшения плотности жидкости в стволе скважины за счет газирования этой жидкости. Процесс пуска состоит в доведении закачиваемого газа в межтрубном пространстве до башмака подъемных труб.
При однорядном подъемнике с кольцевой системой, нагнетаемый сжатый газ оттесняет жидкость вниз, и она уходит в колонну подъемных труб и частично в пласт. В подъемных трубах уровень жидкости благодаря этому поднимается, и давление рабочего агента по мере подъема уровня жидкости в подъемных трубах увеличивается. После того как уровень жидкости в затрубном пространстве будет оттеснен до нижнего конца подъемных труб, уровень жидкости в трубах достигнет наибольшей высоты. Давление рабочего агента в этот момент будет максимальным. Такое давление называется пусковым. При этой давлении рабочий агент, проникнув в подъемные трубы, устремится вверх, поднимет в них столб жидкости, частично газированной. Произойдет резкий выброс. После этого уровень снизится, погружение труб уменьшится, давление снизится, и количество выбрасываемой жидкости также уменьшится. Затем вследствие значительной разности забойного давления и давления столба жидкости в скважине жидкость из пласта будет поступать к забою. В скважине постепенно установится динамический уровень, при котором количество жидкости, поступающей из пласта, будет равно количеству жидкости, выходящей из скважины – она вступит в нормальную эксплуатацию. С этого момента давление нагнетаемого рабочего агента станет постоянным. Это давление называется рабочим. Рабочее давление всегда меньше пускового, иногда в несколько раз.
Расстояние от нижнего конца подъемных труб до динамического уровня в скважине называется глубиной погружения труб.
При двухрядном подъемнике оттесняемая жидкость будет поступать в кольцевое пространство между эксплуатационной колонной и трубами наружного ряда, а также внутрь подъемных труб и частично в пласт. Поэтому уровень жидкости в подъемных трубах понизится, вследствие чего и пусковое давление будет меньше. При пуске скважины по центральной системе пусковое давление будет меньше, чем при пуске скважины по кольцевой системе.
Таким образом, пусковое давление зависит от конструкции подъемника, диаметра скважины, величины столба жидкости в скважине, глубины погружения подъемных труб под уровень жидкости и т. д.
При очень хорошей проницаемости пласта и медленном продавливании жидкости в пласт вытесняемая из кольцевого пространства жидкость может почти полностью поглощаться пластом. Очевидно, это будут наиболее благоприятные условия для снижения пускового давления. Тогда к моменту достижения нагнетаемым сжатым газом башмака колонны подъемных труб уровень жидкости в ней не повысится. Пусковое давление в этом случае будет соответствовать давлению столба жидкости в подъемных трубах.
Рабочее давление в компрессорных скважинах обычно равно 1 –
3 МПа, но пусковое давление в большинстве случаев бывает весьма большим, которое не могут обеспечить имеющиеся на промыслах стационарные компрессоры. Поэтому применяют различные методы снижения пускового давления.
Переключение подъемника с центральной системы на кольцевую. При этом методе сначала газ нагнетают в подъемные трубы, а газонефтяная смесь выходит черев кольцевое пространство. После удаления из скважины части жидкости подъемник переключают с центральной системы на кольцевую, т.е. газ начинают нагнетать в кольцевое пространство; при этом газонефтяная смесь выходит через подъемные трубы.
Продавливание жидкости в пласт. Этот метод применяют в скважинах, пробуренных на пласты, хорошо поглощающие жидкость.
Объем жидкости [1] в межтрубном пространстве V1 должен быть вытеснен нагнетаемым газом. Вытесняемая жидкость перетекает в подъемные трубы (V2), в результате чего уровень в них становится выше статического. Возникает репрессия на пласт, определяемая превышением столба жидкости Δh над статическим уровнем, под действием которой должно произойти частичное поглощение жидкости пластом. При плохой проницаемости пласта, вся вытесняемая жидкость перетечет в подъемные трубы. При частичном поглощении жидкости пластом V2 < V1. Обозначим в общем случае
|
(8.1) |
,где α < 1 при поглощении и α = 1 без поглощения.
Введем обозначения: h – погружение башмака подъемных труб под статический уровень; Δh – повышение уровня (над статическим) в подъемных трубах; fг – площадь сечения межтрубного пространства, куда закачивается газ; fж – площадь сечения подъемных труб, куда перетекает жидкость. Тогда
|
|
|
(8.2) |
,
Подставляя (8.2) в (8.1) и решая относительно ∆h, получим
|
(8.3) |
.В момент пуска газлифтной скважины, т. е. когда уровень жидкости в межтрубном пространстве будет оттеснен до башмака, давление газа, действующее на этот уровень, будет уравновешиваться гидростатическим давлением столба жидкости высотой h + Δh в подъемных трубах. Это и будет то максимальное давление газа, которое называется пусковым, необходимое для пуска газлифтной скважины. Таким образом,
|
(8.4) |
.Подставляя в (8.4) значение Δh согласно (8.2) и вынося h за скобки, получим
|
(8.5) |
.Это и будет формула для определения пускового давления.
При использовании компрессорных станций в качестве источника сжатого газа для газлифтных скважин на этих станциях устанавливается один или несколько компрессоров (в зависимости от потребности), развивающих повышенное давление, достаточное для пуска скважины. Пусковые компрессоры работают в специальную пусковую линию, соединяющую компрессорную станцию с газораспределительным узлом, в котором путем переключения соответствующих задвижек газ из пусковой линии может быть направлен в любую газлифтную скважину. После пуска скважины на распределительном узле новым переключением задвижек в газовую линию этой скважины направляется газ из рабочей магистрали с давлением, соответствующим рабочему давлению. В особых случаях для пуска скважин применяются передвижные компрессоры на автомобильном ходу или на специальных рамах, перемещаемых вертолетами аналогично тому, как это практикуется при освоении скважин и вызове притока.