Газ күшімен фонтандау есебі

Бұл мұнай ұңғыларының фонтандаудың кейіннен тараған түрі Артезиан фонтандарының фонтан құбырларында газдандырылмаған, сұйық яғни мұнай қозғалып келе жатқан дығы анықталған болатын сондықтан мұндай сұйықтың бағана қысымының гидростатикасын қайтару үшін оның түп қысымы өте үлкен болуы керек.

Энергия газының есебінен фонтандаған кезде бағана қысымы Г және С фонтан құбырларында өте аз, сол себептен бағана қысымының гидростатикалық қоспасы аз болады, осыған сәйкес ұңғы фонтандары үшін түп қысымыда аз болу керек. Сұйық СКҚ-мен жүрген кезде сағадан түп тқысымы азаяды, және кейбір биіктікте қаныққандық қысыммен теңеседі. Р_нас, ал жоғары – төмен қысым қаныққандық, Р<P_нас аймағында мұнйдан газ бөлінеді және бұл газ қысымнан жоғары төмен болады, қысымның ерекшілігі болса ∆Р<P_нас-Р. Бұл жағдайда мұнайды фонтандау нәтижесінде одан ерігіш газ пайда болады, және одан Г және С бос жағдайлы тығыздығымен қайтарлықтай жеңіл болады. Бұл қарастырылған фонтандау ұңғы түбінің қысымына қарастырылған,ол (Р_с<P_нас) қаныққандылық қысымына жоғары, бұндай жағдайда газ СКҚ-дан бірнеше биіктікте анықталады

Басқа жағдайымен қарастырғанда фонтандау ұңғының түп қысымы кезінде қаннықандылық қысымы төмен болады (Р_с<P_нас). Бұл жағдайда ұңғы түбіне мұнаймен қатар газда бірге жүреді, мұнай СКҚ-мен көтерілген кезде оған бірнеше бос газ қосылады ол мұнайдың қысымын төмендеткен кезде бөлінеді. Бос газдың массасы сұйық массасының бірлігіне беріледі ол көтеру жағдайына байланысты. Бос газдың көлемі оның кеңеюінеде байланысты. Газ қаннықандылық нәтижесіне ағын көтеріледі ал оның тығыздығы төмендейді.

Сонымен ұңғыны фонтандау түп қысыммен анықталады Р_с төмен жоғары қаныққандылық қысымы Р_нас

Алдын ала бірнеше теңдіктер құрастырайық. Түп фонтанының ұңғы қысымы қай жағдайда қарастырсақта мынаған тең:

P = P +Р (1)

1 сурет. Ұңғыны фонтандау кезіндегі схемасы.

Мұндағы P -фонтан ұңғысындағы күгделікті дебиттің НКТ башмағының қысымы болып табылады, Р=(Н-һ)рg- башмакпен түп биіктігінің арасындағы бағана сұйығының гидро-лық қысымы.Н-l, мұндағы Н ұңғы тереңдігі, l-НКТ ұзындығы; Р-мұндағы, интервалдың орташа сұыйықтық тығыздығы.

Басқа жағынан қарағанда түптегі қысым P құбыр арасындағы кеңістік сұйық деңгейі арқылы анықтауы мүмкін.

P =P (2)

Мұндағы P =pgh құбыр арасындағы кеңістіктері бағана сұйығының гидро-лық қысымы. Р құбыр аралық кеңістіктері орналасқан газ қысымы, сұйық деңгейінде, Р -ұңғы сағасындағы құбыр аралық кеңістіктегі газ қысымы, -сағадан деңгейге дейінгі бағана газының гидро-лық қысымы екені анық.

Мұндағы g -құбыр аралық кеңістіктегі газдың орташа тығыздығы. (8.19) оралған түрде жазайық:

P = Рgh+ P +(Н-һ) p g (3)

Ұңғыда, күнделікті фонтандау дебитінде, түп қысымы Р күнделікті болу қажет. Сондықтан һ бағана биіктігінің өзгеруі құбыр аралық кеңістікте P саға қысымының өзгернуімен сай болуы керек. Сондықтан һ кішіруі үшін P газ қысымы жоғары болуы керек және керісінше.

Енді екі түрлі фонтандауды қарастырайық

1. P < P (1.а сурет).

Бос газ түбінде болады, фонтан құбырының башмағына газ сұйықтық қоспа жылжиді. Мұндай жұмыс кезінде белгілі газдың масса көпіршіктері ағын сұйықтығына араласып фонтан құбырларына түседі, бірақта көпіршіктердің кейбір бөлігі щегендеу басының қабырғасын жағалай жүредіде ол НКТ башмағының айналасымен түседі және ол құбыр аралық кеңістікке түседі. Құбыр аралық кеңістікте сұйықтың қозғалуы болмайды. Сондықтан газ көпіршіктері қалқып кеңістікте газ жастықтарын толтырып сұйық деңгейіне жетеді, мұндай жағдайда фонтандау кезінде P < P құбыр арасындағы газ кеңістікте газ жиналуының жағдайы пайда болады.

Бұл процесстің қарқындылығы келесі факторлардан тұрады:

- ГЖС ағынының шығып келе жатқан жылдамдығына байланысты, жәнеде ұңғы дебитіне, дебит көп болса құбыраралық кеңістікке газ аз түседі;

- Фонтандау құбырымен және шегендеу колонна арасындағы саңлау ұзындығына байланысты;

- Газ көпіршіктеріне ұзындығының санына байланысты;

- Сұйықтың тұтқырлығына байланысты.

Құбыраралық кеңістіктегі газ қоры қысымының жоғарлауына P -ке әкеліп соқтығады жәнеде осы ұзындықтакғы h-сұйық деңгейінің төмендеуіне, үшінші теңдіктегі саға қысымы P тұрақты болу үшін. Бұл процесс құбыр аралық кеңістіктегі сұйықтағы фонтан құбырының башмағына түспегенше қайталанады. Бұдан кейін процесс қалпына түседі. Құбыр аралық кеңістіктегі саға қысымы үздіксіз жоғарлағандықтан максимумға жеткеннен кейін қалпына түседі. Бұл жағдайда фонтан құбыры P башмак қысымын анықтаған жеткілікті жәнеде түп қысымы P құбыр аралық кеңістіктегі P саға қысымын ұңғы манометріне түсіреміз. Қысым P саға көрсеткішінде қтып қалады. Сонда башмақ қысымы мынаған тең:

(4) P = P +(H-h)Pгg, мұндағы Pг= - газ қысымы

Мұндағы P - P және T ; нақты жағдайдағы газ тығыздығы, T құбыр аралық кеңістіктегі орташа температура, z- P және T ьшарты үшін газдың сығылу коэффициенті. Екінші келтірілетін формула (21) барометр формуласы бойынша нақты анықтауға болады. Ұңғы сағасындағы қысым P үлкен P фонтан құбырларының башмағы және саға арасындағы сұйықтық гидро-лық бағана қысымымен анықтауға болады және оны бірінші формуламен есептеуге болады.

НКТ башмағының және саға арасындағы үлкен арақашықтарды башмакпен саға арасындағы Р ГЖС-ның орташа тығыздығымен анықталады.

Олай болса фонтандау ұңғысында P < P теңдігі құбыр аралық кеңістіктегі НКТ башмағында құрылу керек. Бірақта шегендеу колоннасында газдың кетуі болмаса, онда колонна басымен арматураның тұтқырлығы жеткіліксіз. Егер сұйықтың кетуі байқалса, онда құбыр аралық кеңістікте әр түрлі биіктікте нақтылануы мүмкін, саға қысымын анықтай отырып газ ағынын фонтан құбырындағы башмакқа келіп түсуін салыстырамыз.

ІІ. P > P (1.б сурет)

Бұл жағдайда бос газ құбыр аралық кеңістікке жиналмайды, өйткені оның фонтан құбырындағы башмақ арасынан ағып өту жағдайы қарастырылмаған.Құбырлардың өзінде газ әр түрлі биіктікте башмактан бөліне бастайды, бұл кезде қысым қаныққандының қысымымен теңеседі.Мұнай құбырына байланысты құбыр аралық кеңістікте еріген газ бөліне бастайды.

Бұндай жағдайда сұйық деңгейі әр түрлі тереңдікте һ болады, бұл үшінші теңдікке байланысты. Әр түрлі жағдайдың деңгейі әр түрлі қысым P сәйкес келеді. Бұл жағдайда һ ұзындықты анықталмағандықтан P ұзындығы бойынша P түп қысымын анықтау мүмкін емес.