WWW.BOOK.LIB-I.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Электронные ресурсы
 

«ЕНЕРГЕТИЧНІ ТА ТЕПЛОТЕХНІЧНІ ПРОЦЕСИ Й УСТАТКУВАННЯ УДК 622.276.054(075) А.И. ЦЕНЦИПЕР, канд. техн. наук; доц. НТУ «ХПИ»; М.В. ЗЕЛЕНСКИЙ, студент НТУ «ХПИ» БЕЗОПАСНОСТЬ И ...»

ЕНЕРГЕТИЧНІ ТА ТЕПЛОТЕХНІЧНІ ПРОЦЕСИ Й УСТАТКУВАННЯ

УДК 622.276.054(075)

А.И. ЦЕНЦИПЕР, канд. техн. наук; доц. НТУ «ХПИ»;

М.В. ЗЕЛЕНСКИЙ, студент НТУ «ХПИ»

БЕЗОПАСНОСТЬ И ТЕХНИКА ЗАЩИТЫ ФОНТАННЫХ СКВАЖИН

В статье подробно освещены вопросы, связанные с расчётом автономных предохранительных

клапанов-отсекателей, применяемых для защиты высокодебитных скважин от открытых выбросов и

фонтанов в процессе добычи нефти и газа. Даны рекомендации по выбору клапанов с захлопочными и шаровыми затворами. Представлена экспериментальная диаграмма настройки клапанов-отсекателей обоих типов на закрытие. Разработана номограмма для определения параметров, при которых происходит их срабатывание.

Ключевые слова: скважина, автономный клапан-отсекатель, пакер, критический дебит, настройка на закрытие.

Введение Проблема защиты высокодебитных скважин не нова, поэтому с начала 60-х годов прошлого столетия в практике американских нефтяных компаний, а с середины 70-х годов и в СССР, прежде всего в Западной Сибири, при эксплуатации высокодебитных нефтяных и газовых скважин стали широко применяться различные предохранительные системы безопасности. Эти системы могут быть разделены на 3 категории.

I-ая категория – внутрискважинные (подземные) предохранительные системы.

Они включают в себя пакер и предохранительный клапан-отсекатель (КО) автономного действия или дистанционно управляемого с поверхности. Пакер устанавливается над продуктивным пластом и служит для постоянного разобщения зон затрубного пространства выше и ниже его.

II-ая категория – это устьевые предохранительные системы. Они представляют собой нормально открытые клапаны, устанавливаемые в районе устья действующей скважины в линии потока добываемой продукции. Управление клапанами также автономное или дистанционное.

III-я категория – магистральные наземные предохранительные системы. Они включают в себя ряд двусторонних КО, чаще всего автономного действия, встраиваемых с определённым интервалом на протяжённых шлейфах высокодебитных фонтанирующих скважин, а также на сборных и вспомогательных линиях, обеспечивая их перекрытие при порыве.

Ключевым элементом в этих системах является предохранительный КО, который должен быть настроен и отрегулирован таким образом, чтобы он оставался постоянно открытым при нормальной работе фонтанной скважины.

При фонтанной эксплуатации для каждой нефтяной или газовой скважины периодически устанавливают оптимальный дебит, величина которого зависит от условий работы продуктивного пласта месторождения. Если такую скважину с постоянным режимом эксплуатации предполагается оснастить автономным предохранительным КО, то, прежде всего, задаются критическим дебитом (или дебитом закрытия), при достижении которого клапан должен надёжно перекрыть скважину. Разность между критическим дебитом Qкр и оптимальным Qопт, отнесенная к оптимальному, представляет собой коэффициентбезопасности скважины

–  –  –

Методология расчёта автономных КО с захлопочным затвором Настройка клапана на закрытие при разном дебите фонтанирующей скважины происходит изменением dшт - внутреннего диаметра калиброванного штуцера, жёсткости пружины и количества подкладочных колец. Автономные КО дифференциального типа как с захлопочными, так и с шаровыми затворами закрываются в результате воздействия критического дебита, который проходит через калиброванный сменный штуцер и создает критический перепад давления скважинной среды на нём Pкр = P2 P,

–  –  –





Осевой силе N противодействует сила упругости пружины, сила трения подвижного звена и его вес. Тогда условием закрытия КО будет следующее неравенство Pкр f L + Fтр + Pв, где Pкр – критический перепад давления на клапане при критическом дебите;

f – эффективная площадь подвижного звена; Z – жёсткость пружины; L – длина хода подвижного звена, при достижении которого происходит закрытие; Fтр – сила трения подвижного звена; Pв – вес подвижного звена.

Для настраивания КО на критический дебит, при котором он должен закрыться, необходимо пользоваться номограммой «критический дебит - критический перепад давления».

Она учитывает исходные параметры скважины на глубине установки КО:

дебит, давление, температура, плотность флюида, газовый фактор и др. Например, для конкретного типоразмера автономного предохранительного КО такая номограмма имеет следующий вид (рис. 3).

Она устанавливает связь между критическим дебитом Qкр, внутренним диаметром сменного калиброванного штуцера d, усилием пружины (жесткость Z и число подкладочных колец: 0, 1, 2, 3, 4) и критическим перепадом давления Qкр, которое возникает на штуцере. Номограмма строится при испытаниях КО на пресной воде. Поэтому сначала необходимо превратить критический дебит Qкр продукции скважины к эквивалентному объему пресной воды Qэк, который вызвал бы аналогичный перепад давления на штуцере Qэк = Qкр g, где - плотность продукции (смеси) скважины на глубине установки КО.

Относительно определения величин критического дебита Qкр и критического перепада давления P на штуцере. Безусловно, определение этих величин зависит от вида продукции скважины (нефть, газ, газоконденсат), её давления и температуры на глубины установления ЗКВ. Если это нефть, то необходимо учитывать состав товарной нефти и её физические свойства, такие как плотность, газо-нефтяной та жидкостнонефтяной факторы. Если это газ или газоконденсат, то это - относительная плотность газа, коэффициент сжимаемости газа и коэффициент газодинамических потерь.

Настройка КО на закрытие производится следующим образом. Для этого на оси ординат необходимо отложить при заданном коэффициенте безопасности величину критического дебита Qкр, из этой точки восстановить перпендикуляр до пересечения с кривыми штуцеров, при этом определится жёсткость пружины Z, число подкладочных колец S и внутренний диаметр калиброванного штуцера dшт. С целью получению минимального перепада давления Pкр выбирают максимальный внутренний диаметр штуцера (см. пример, выделенный пунктиром на рис. 3). Далее из точки пересечения необходимо провести перпендикуляр до пересечения с осью абсцисс, на которой определится величина перепада давления Pкр на штуцере КО при заданном критическом дебите Qкр.

–  –  –

Методология расчёта автономных КО с шаровым затвором Настройка клапана на закрытие при разном дебите фонтанной скважины происходит изменением внутреннего диаметра сменного калиброванного штуцера dшт, жёсткости пружины и числа подкладочных колец. Специфика работы шарового затвора в КО имеет принципиальное отличие от захлопочного. Она заключается в том, что величина прохода в захлопочном затворе определяется внутренним диаметром установленного сменного калиброванного штуцера dшт и является величиной постоянной при расчете перепада давления, которое возникает на штуцере при прохождении через него скважинной среды открытое положение). При этом длина хода подвижного звена L ограничена лишь реальной длиной пружины, её жесткостью Z и количеством подкладочных колец, и может быть выбрана такой, чтобы при кратковременных всплесках дебита в скважине не происходило преждевременное закрытие КО. Поэтому КО с захлопочным затвором может настраиваться в достаточно широком диапазоне коэффициента безопасности.

Сложнее происходит процесс закрытия в шаровых затворах. Величина прохода в шаровом затворе также, как и в захлопочном, определяется внутренним диаметром установленного сменного штуцера dшт. Разница заключается в том, что шар содержит в себе проходное отверстие d и одновременно служит запорным органом отверстия в рабочем седле, с которым он постоянно связан.

В определенный момент проходное сечение в рабочем седле станет эквивалентно меньшим прохода в штуцере dшт и тогда перепад давления возникает уже не на штуцере, а на шаре. Как следствие, это может привести к быстрому росту критического перепада давления и быстрому закрытию КО. Поэтому при расчете критического перепада давления, в отличие от захлопочного, он не может быть принять

–  –  –

Выводы Большой опыт исследований и наблюдений за работой автономных предохранительных КО различных конструкций и их широкое внедрение на нефтегазопромыслах Западной Сибири и других регионов рекомендует производить следующую настройку:

- КО с захлопочными затворами для скважин с нестабильным режимом работы применять коэффициент безопасности К = 20 % и выше;

- КО с шаровыми затворами для скважин с постоянным суточным дебитом применять коэффициент безопасности К = не более (10–15) %.

Список литературы: 1. Ценципер, А.І. Безпечна експлуатація високодебітних нафтогазових свердловин [Текст] / А.І. Ценципер // Нафтова і газова промисловість. – Київ, 2010. – № 6. – С. 60-63.

2. Оборудование для предотвращения открытых фонтанов нефтяных и газовых скважин [Текст] / Ю.В. Зайцев, Р.А. Максутов, Х.Ф. Асфандияров. – М.: Недра, 1973. 3. Multiphase flow of Gas, Oil and Water through vertical Flow Strings with Application to the Design of Gas–Lift Installations [Text] / F.H. Poettman, P.G. Carpenter // Translation. American Petroleum Institute (API). – 1952. – P. 257-317.

4. Ценципер, А.І. Визначення прохідного перерізу в кульових затворах [Текст] / А.І. Ценципер // Нафтова і газова промисловість. – Київ, 2006. – № 2. – С. 28-29.

–  –  –

У статті докладно висвітлено питання, пов’язані з розрахунком автономних запобіжних клапанів-відсікачів, застосовуваних для захисту високодебітних свердловин від відкритих викидів і фонтанів у процесі видобутку нафти і газу. Дано рекомендації з вибору клапанів із захлопковими та кульовими затворами. Представлено експериментальну діаграму налаштування клапанів обох типів на закриття. Розроблено номограму для визначення параметрів, при яких відбувається спрацьовування.

Ключові слова: свердловина, автономний запобіжний клапан-відсікач, пакер, критичний дебіт, настроювання на закриття.

In article the questions connected with calculation of autonomous safety valves, applied to protection high production wells from open emissions and fountains in process to an oil recovery and gas are taken in detail up. Recommendations for choice autonomous safety valves with flapper or with spherical shutters are given. The experimental diagram of adjustment of safety valves of both types on closing is presented.

Keywords: well, autonomous safety valve, packer, critic flow, experimental diagram, monogram for definition of parameters.




Похожие работы:

«77. Буди же милость Твоя, да утешит мя, по словеси Твоему рабу= Твоему=. Едина от жен без болезней родих Тя, Чадо, ныне же терплю Страстию Твоею болезни нестерпимыя: глаголаше Чистая.78. Да приидут мне щедроты Твоя, и жив буду, яко закон Твой поучение мое= е=сть. Горе Тя, Спасе, неразлучно со Отцем суща, д...»

«Acta Slavica Iaponica, Tomus 23, pp. 1-36 Articles Последние русско-японские переговоры перед войной 1904-1905 гг. (взгляд из России) Игорь Лукоянов Ход русско-японских переговоров 190...»

«Захария Ситчин Двенадцатая планета Серия "Хроники Земли", книга 1 http://www.litres.ru/pages/biblio_book/?art=156542 Двенадцатая планета: Эксмо; Москва; 2007 ISBN 978-5-699-15155-4 Аннотация Древние шумерские, аккадские, хеттские, вавилонские тексты скрывают в себе поразительные знания, которые вполне могут быть расшифрован...»

«ОБЪЯВЛЕНИЕ ОБ ЭЛЕКТРОННЫХ ЗАКУПКАХ СПОСОБОМ ЗАПРОС ЦЕНОВЫХ ПРЕДЛОЖЕНИЙ N:158815 1. в лице "Восточные МЭС" (наименование заказчика) объявляет о проведении электронных закупок способом запроса ценовых предложений Элементы питания (наименование закупки) 2. Перечень лотов № Наименование Краткая Дополнительная Кол-во Ед....»

«АПОСТОЛ, 166 ЗАЧАЛО (КОММ. НА 1 КОР. 16:13-24) 13 НЕДЕЛИ 16:13-24 ЦЕРКОВНОСЛАВЯНСКИЙ ТЕКСТ (16:13-24) СИНОДАЛЬНЫЙ ПЕРЕВОД ИОАНН ЗЛАТОУСТ (Стихи 16:13-18) (Стихи 16:19-24) (Обличающий пусть не гнева...»

«ОПИСАНИЕ ТИПА СРЕДСТВ ИЗМЕРЕНИЙ СОГЛАСОВАНО ФГУП " в н и и м с " В.Н. Яншин 2006 г. Внесены в Государственный реестр Установки поверочные расходомер­ ные "Поток ПУ-50", "Поток ПУ-100", средств измерений *. 4 * О рл] * Регистрационный 0 4Поток ПУ-200" Взамен № Выпускается по техническим условиям ТУ407369.004 29524304-06 НАЗНАЧЕНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИ...»

«МУЛЬТИВАРКА ЕЛЕКТРИЧНА МУЛЬТИВАРКА ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ SMС-8632 ІНСТРУКЦІЯ З ЕКСПЛУАТАЦІЇ ИНСТРУКЦИЯ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ УКРАЇНСЬКА ВСТУП Шановний покупець! Дякуємо, що Ви придбали побутову техніку торговельної марки SHIVAKI. Дана техніка виготовляється згідно з є...»

«Instructions for use Евреи СНГ на пороге третьего тысячелетия Мордехай Альтшулер На протяжении двадцати лет положение евреев в Советском Союзе нахо­ дилось в фокусе интересов международной общественности и даже удостоилось особого внимания со стороны советского руководства. Сочетание двух основных факторов привело к возникновению...»

«ИТ ИНТЕГРАТОР С ПОЛНЫМ ПРИВОДОМ Слаботочные сети Оглавление Перечень услуг 3 География объектов 5 Лицензии и сертификаты 6 Опыт 8 Структурированные кабельные системы (СКС) 20 Системы контроля и управления...»








 
2017 www.book.lib-i.ru - «Бесплатная электронная библиотека - электронные ресурсы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.