Артезиянды фонтандау. Газ энергиясы есебінен фонтандау

Жаңадан алынған мұнай кен рындарында алғашқы кезде ұңғылардың барлығы фонтандайды, өйткені қабат энергиясының қоры жеткілікті болады. Сондықтан ұңғының түп қысымы – ұңғыдағы сұйық бағанасының гидростатикалық қысымын, сағадағы қарсы қысымды, сұйықтың қозғалысы үйкелісіне жұмсалатын қысымды жоюға мүмкіндігі болады.

Фонтандау шартын мына теңдеу анықтайды:

, (1)

Мұнда -ұңғының түбіндегі қысым; - ұңғыдағы сұйық бағанасының гидростатикалық қысымы; - СКҚ үйкеліске қысымның жоғалуы; - сағадағы қысым.

Ұңғының фонтандауының 2-і түрі болады:

1. құрамында газ көбіктері болмайтын сұйықтардың фонтандауы, -артезиянды фонтандау

2. құрамында газ көбіктері болатын сұйықтардың фонтандауы- фонтандаудың кең тараған түрі.

 

Артезианды фонтандау.

Фонтандау кезінде ұңғы түбіндегі қысым (8,1) теңдеуімен анықтаалады, мұнда сұйық тығыздығы тұрақты кезінде сұйық бағанасының гидростатикалық қысымы былай анықталады:

, (2)

- ұңғыдағы сұйықтың орташа тығыздығы; Н – ұңғының түбімен сағасы арасындағы ұңғының тігінен арақашықтығы.

Көлбеу ұңғылар үшін

,

мұнда - түптен сағаға дейінгі көлбеу ұңғының өс бойымен түсірілген арақашықтығы; - ұңғы қисаюының орташа бұрышы.

Әртүрлі тереңдіктегі көлбеу ұңғылар үшін қисаю бұрышы ; әртүрлі болады, H қашықтығын ұңғы тереңдіктерін интервалдарға бөле отырып және осы интервалдардың проекцияларын тік өске қоса отырып анықтау қажет:

, (3)

Мұнда - -ші интервалдың ұзындығы; - -ші интервалдық қисаю бұрышы; - интервалдар саны, бұған ұңғының жалпы тереңдігін бөледі.

СКҚ бойымен сұйық қозғалған кезде салқындайды, осығын байланысты оның тығыздығы да өзгереді. Сондықтан есептерде орташа тығыздықты алу қажет:

, (4)

мұнда - ұңғының түбі мен сағасындағы термодинамикалық жағдай кезіндегі сұйықтардың тығыздығы.

Фонтанды игеру кезінде суланған мұнайдың тығыздығын орташа өлшеммен есептейміз.

,

, (5)

мұндағы: - қоспадағы судың мөлшері; - мұнай мен судың түп және саға жағдайындағы тығыздығы.

Ұңғы сағасындағы қарсы қысымды оның топтық өлшеу қондырғысынан орналасу қашықтығына байланысты осы қондырғыдағы қысыммен немесе фонтанды ұңғылардың шығымын реттеп тұратын лақтыру желісіне орнатылған штуцер өлшеміне байланысты анықталады.

Үйкеліс кезіндегі жоғалатын қысымды қарапайым құбыр гидравлика формуласымен анықталады.

. (6)

Мұндағы: L – ұңғы өс бойындағы СКҚ ұзындығы. СКҚ бойындағы сұйық жылдамдығы сұйықтың көлемдік коэффициент арқылы және оның СКҚ-ғы орташа термодинамикалық жағдайындағы тығыздығымен анықталады:

, (7)

мұндағы Q_н, Q_в – қалыпты жағдайдағы ұңғыдан су мен мұнайдың шығыны; ρ_н, ρ_в – қалыпты жағдайдағы мұнай мен судың көлемдік коэффициенті; b_н, b_в – СКҚ-ның орташа жағдайындағы мұнай мен судың көлемдік коэффициенті; f – түптен башмакқа дейінгі СКҚ-ның қима ауданы.

Эмульсияның динамикалық тұтқырлығын анықтауға Гатчик және Сабри теңдеуі ұсынылады:

, (8)

мұндағы μ_вс — ішкі дисперсті ортаның динамикалық тұтқырлығы; φ —сыртқы дисперстті фазаның көлемінің ішкі көлемге қатынасы

кедергі коэффициенті λ ағым режиміне тәуелді болады. Re<1200 кезінде ағым ламинарлы, Re>>2500 кезде- турболентті және 1200<Re<2500 кезінде ауытқымалы болып бекітілген ламинарлы қозғалыс кезінде

. (9)

Турбилентті қозғалыс кезінде

. (10)

 

(11)

 

1200<R_e<5000 болғандықтан (11)-ші формуланы тек өтпелі аймақ үшін ғана емес басқада жағдайда қолдануға болады.

Анықтама бйынша ұңғыға қабаттағы сұйық ағыны жалпы ағынның теңдігімен анықтауға болады:

Q = K(P_n – P_c) ⁿ (12)

Салыстырмалы P – тен,мынаны аламыз:

(13)

Түп ұңғының фонтандық және қабтты көтеру жұмысы кезінде жалпы түп қысымы анықталады, бұл жағдайда фонтан құбырлары берілген ұңғы тереңдігінде сұйық ағынның өткізуге,саға қысымы на қарсы және құбырлардың диаметрі т.б қабілеттеріне жеткілікті. Бұл ағыцнды анықтау үшін оң жақ тереңдіктерді теңестіреміз:

(14)

Сол жақ теңдік Q-ға бағынышты, себебі Р_тр және Р_у шығынғы бағынышты. Үйкелумен қысымға қарсы шығыны үлкейгендіктен, Р_r Q-ға бағынышты емес. Сол жақ теңдікке (14) Q-дың кейбір функцияларын енгіземіз. Сонда

(15)

бұл теңдіктен Q-ды табу керек,Ол үшін Q-ға әр түрлі теңдіктерді қоя отырып, сол жақ теңдікті шығарамыз:

(16)

және оң жақ теңдіктен

(17)

Әрі қарай А(Q) және B(Q) екі пайда болады. Q шамасы көтерілгеннен кейін А үлкею керек, ал В азаю қажет, 1-суретте көрсетілген.

А(Q) және B(Q) нүкте қиылысы қабат пен фонтандық көтеру шартының біріккен жұмысын анықтайды, және т.б. ұңғының Q_c дебитіне береді және осыған сәйкес Р_с түп қысымының дебитіне сәйкес болады. Мұндай теңдіктер құбырлардың әр түрлі диаметрі үшін жасалады және де құбыр арасындағы кеңістігінің фонтандыдары үшін анықталады. Келтірілген теңдіктерден, икен орынды пайдалану және игеру шартына технологиялық тиімді жақтары пайдаланылады