Анализ универсальной методики расчетов промысловых газожидкостных подъемников и возможностей ее использования на месторождениях КНР тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.15.06, кандидат технических наук Тан Чуньмэй

• Тан Чуньмэй
• кандидат технических наук
• 1999

Оглавление диссертации кандидат технических наук Тан Чуньмэй

Оглавление

Введение

I Исследования восходящих газожидкостных потоков и методики их расчетов

1.1 Гидродинамика восходящих газожидкостных потоков

1.2 Физические модели газожидкостных потоков

1.3 Методики расчета ГЖС

1.4 Анализ универсальной методики расчета промысловых подъемников и постановка задача диссертации

1.5 Выводы

II Анализ влияния различных факторов на точность расчетов по универсальной методике

2.1 Последовательность расчета

2.2 Оценка погрешностей при использовании аналитической зависимостью для определения коэффициента общих потерь давления

2.3 Влияние вязкости жидкости на относительную скорость фаз и результаты расчетов по универсальной методике

2.4 Влияние состава газа на точность расчетов по универсальной методике

2.5 Влияние на точность расчетов кинематики потока и свойств фаз. Корреляция экспериментальной зависимости коэффициента общих потерь от параметра скольжения

2.6 Выводы

III Возможность использования универсальной методики для расчетов промысловых подъемников на месторождениях Дагана (КНР)

3.1 Подготовка исходных данных

3.1.1 Газонасыщенность и давление насыщения

3.1.2 Зависимость вязкости дегазированной нефти от температуры при атмосферном давлении

3.2 Адаптация методики к условиям месторождений КНР (Даган)

3.2.1 Краткое описание общей характеристики месторождений Да-гана

3.2.2 Адаптация исходных данных

3.2.3 Порядок расчета газожидкостных подъёмников для месторождений Дагана

3.3 Выводы

Заключение

Литература

Приложение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Анализ универсальной методики расчетов промысловых газожидкостных подъемников и возможностей ее использования на месторождениях КНР»

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время нефть как один из основных ресурсов энергии и топлива всё более привлекает внимание политиков и специалистов различных отраслей промышленности. Особенно нефть важна для нашей страны, развивающейся Китайской Народной Республики с её огромным населением. После реформы в КНР быстро развивается экономика - это называется китайским чудом. А быстро развивающаяся экономика требует соответственно развития промышленности, особенно требует развития нефтяной промышленности. Нефть как кровь промышленности, потребность нефти быстро возрастает, а нехватка её стала препятствовать развитию страны. На сегодняшний день в нашей стране годовая добыча нефти составляет 110-130 млн.тонн. Это далеко не сопоставимо с потребностями развивающейся экономики Китая.

Помимо развития совместной добычи нефти за рубежом, в том числе в странах средней Азии, включая и бывшие республики СССР, большое внимание уделяется и повышению эффективности добычи нефти на своей территории (применение прогрессивных технологических процессов, ресурсосбережение и снижение энергоемкости производства).

Одним из важных технологических процессов в нефтяной промышленности, на осуществление которого требуются значительные затраты материальных ресурсов, является подъем пластовых флюидов на поверхность. Совершенствование технологии извлечения флюидов неразрывно связано с задачей надежности расчета скважинных газожидкостных подъемников, на основании которого определяются режимы работы скважин с минимумом потерь энергии и необходимое для этого оборудование. Эта задача весьма актуальна, так как в существующих методиках расчета используются эмпи-

рические зависимости, полученные путем обработки результатов промысловых или лабораторных исследований лифтирования жидкостей по трубам. Достаточная точность эмпирических зависимостей может быть гарантирована лишь для условий, адекватных условиям проведения эксперимента.

К настоящему времени накоплен обширный экспериментальный материал, однако невозможность проведения эксперимента, охватывающего все многообразие наблюдаемых в скважинах физико-химических свойств нефти, воды и газа, термодинамических условий, расходных и геометрических характеристик потока, обусловливает ограниченный характер использования имеющихся зависимостей. Диапазон свойств газожидкостных потоков постоянно расширяется, т.к., открываются месторождения, содержащие нефти, существенно отличающиеся по свойствам от нефтей ранее разбуриваемых месторождений. Отсюда вытекает актуальность разработки методов обобщения экспериментального материала.

При проведении лабораторных исследований используется критериальный метод обработки данных, позволяющий из общего перепада давления на рабочем участке установки с помощью соответствующих приборов выделить его составляющие, вызванные различными по своей природе механизмами. Это намного облегчает обобщение лабораторных данных по сравнению с промысловыми, в которых не имеется информации о составляющих общего перепада давления. Поэтому большинство наиболее разработанных в теоретическом плане методов расчета промысловых газожидкостных подъемников базируется на лабораторных данных.

Исследованиями последнего времени установлено, что такие параметры реальных газоводонефтяных смесей, как пенистость нефти, непрерывное зарождение газовой фазы в виде мельчайших пузырьков при давлении ниже давления насыщения, повышенные давление и температура, процесс эмульсиоб-разования в колонне труб, оказывают существенное влияние на гидродинамические характеристики газожидкостных потоков.

Моделирование реальных газоводонефтяных смесей в лабораторных условиях - чрезвычайно сложная задача, поэтому для нефтяной промышленности особую актуальность приобретают методы обобщения промысловых данных, т.е. методы обобщения промысловых данных в условиях, когда нет информации о составляющих общего перепада давления. Отсутствие аналитических зависимости для описания движения газожидкостных смесей в широком диапазоне изменения параметров потока требует разработки расчетных методов, обладающих адаптационной способностью к условиям конкретного месторождения, в том числе и месторождений Дагана КНР.

В отличии от российской нефти наша нефть содержит большое количество легких компонентов (например метана), эта особенность осложняет определение давления насыщения.

Одним из методов расчета промысловых подъёмников, получившим в последнее время широкое распространение является "универсальная" методика, созданная на кафедре разработки и эксплуатации нефтяных месторождений РГУ нефти и газа им.И.М.Губкина В.А.Сахаровым, А.В.Воловодовым и М.А.Моховым. Методика дает приемлемые результаты при расчетах движения газожидкостных смесей в трубах и кольцевых зазорах, при лифтиро-вании ньютоновских и неньютоновских жидкостей.

Целью диссертационной работы является анализ универсальной методики и возможностей ее использования для расчетов промысловых газожидкостных подъёмников на месторождениях КНР.

В соответствии с поставленной целью основными задачами исследований являются:

1. Анализ влияния на точность расчетов допущений, сделанных в методике при получении аналитических зависимостей, определяющих потери энергии при движении по трубам газожидкостной смеси.

2. Изучение влияния изменения физических свойств жидкости в процессе движения газожидкостных смесей на точность расчетов по универсальной методике.

3. Обоснование возможности использования универсальной методики для расчетов промысловых газожидкостных подъёмников в условиях месторождений КНР.

Работа докладывалась на семинарах и заседаниях кафедры разработки и эксплуатации нефтяных месторождений РГУ нефти и газа им.И.М.Губкина, на конференции молодых учёных, специалистов и студентов по проблемам газовой промышленности, "Новые технологии в газовой промышленности" - 1995г. и на 2-ой научной технической конференции, посвященной 850-летию Москвы - 1997г.

Заключение диссертации по теме «Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений», Тан Чуньмэй

3.3 Выводы.

1. Точность результатов расчётов обусловлена в основном соответствием используемых соотношений реальным условиям и достоверностью исходных данных.

2. При ограниченной исходной информации необходимо выбирать подходящую методику расчёта основных свойств среди множеств методик.

3. Представленные широко используемые в практике методики для определения пластового давления насыщения не могут обеспечить точность при расчёте для месторождений Дагана (КНР). Для этих месторождений найдено надежное соотношение между пластовым давлением и пластовым газосодержанием.

4. Расчёты основных свойств нефти по адаптированным формулам /61/ показали, что можно использовать их и для условий Дагана.

Заключение

1. Универсальная методика в настоящее время является одним из надёжных и простых методов расчёта газожидкостных подъёмников. Она даёт приемлемые результаты при расчётах лифтирования высоковязких жидкостей, неньютоновских систем, при движении ГЖС по кольцевым каналам.

2. В расчетах промысловых подъёмников при большом значении параметра скольжения расчеты по универсальной методике могут приводить к значительным ошибкам.

3. Установлено, что использование уравнения Дарси - Вейсбаха приводит к большим ошибкам при расчетах потерь на трение при движении по трубам газожидкостной смеси, особенно в многодебитных скважинах.

4. Полученные автором аппроксимирующие зависимости общего коэффициента потерь давления от параметра скольжения позволили увеличить точность расчетов газожидкостных подъёмников по универсальной методике во всём диапазоне дебитов скважин и свойств жидкостей.

5. Адаптированная формула для определения пластового давления насыщения нефти месторождений Дагана вполне приемлема для проведения технологических промысловых расчетов.

6. Разработан алгоритм расчета газожидкостных подъемников для месторождений Дагана, позволяющий, используя передовую вычислительную технику, решать ряд практических вопросов на промыслах, осуществлять выбор оборудования и оптимизировать режим его работы при различных способах эксплуатации.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Тан Чуньмэй, 1999 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Крылов А.П., Расчет подъёмников для эксплуатации компрессорных и фонтанных скважин. — Нефтяное хозяйство, 1934, №.1, с.24-33.

2. Крылов А.П., Потери трения и скольжения при движении жидкости и газа по вертикальным трубам. — Нефтяное хозяйство, 1935, №.8, с.35-42.

3. Лутошкин Г.С., Исследование влияния вязкости жидкости и поверхностного натяжения системы и жидкость-газ в работе Эрлифта: Автореф. дисс. канд. техн. наук, — М, 1956.

4. Крылов А.П., Лутошкин Г.С., Изучение гидравлических сопротивлений и удельного веса смеси при работе воздушных подъёмников в лабораторных условиях. - Труды / ВНИНнефть, вып. xl 11, - М., 1958, с.9-19.

5. Лутошкин Г.С., Лабораторная установка для изучения газожидкостных смесей в вертикальных трубах. — Труды. ВНИИнефть, вып.х111. — М., 1958, с.З-8.

6. H.Duns, N.C.J.Ros, Подъём газожидкостных смесей с забоя скважин. — В кн.: Всемирной конгресс нефтяников во Франкфурте — на — Майне. —М.: ЦНИИТЭнефтегаз, 1964, с. 110-136.

7. Зубер Н., Финдлей Т.А., Средняя объёмная концентрация фаз в системах с двухфазным потоком — Теплопередача, сер с, т.87, 1965, №.4, с.25-32.

8. Справочник по эксплуатации нефтяных месторождений. Том 2. Перевод с английского. - Недра, М. 1965г., - 989 с.

9. Сахаров В.А., Экспериментальное определение относительной скорости движения газового пузырька в потоке жидкости. -Изв. Вузов. Сер.: нефть и газ, 1966 г. №.6, с.68-72.

Ю.Андриасов P.C. Сахаров В.А. Влияние свойств фаз и скорости жидкости на относительную скорость движения одиночных пузырьков. - Труды /МИНХ и

ГП, вып.91, -М.:1969 г., с.293-303.

11.Мамаев В.А., Одишария Г.Э., Семенов Н.И., Точинчин A.A., Гидродинамика газожидкостных смесей в трубах., -М.: Недра, 1969 г.

12.Ш.К.Гиматудинов, И.М.Муравьев, Р.С.Андриасов, Г.Л.Говорова, В.Т. Полозков, Разработка и эксплуатация нефтяных и газовых месторождений, 1970, Москва, «Недра».

13.3убер Н., Штауб Ф.В., Байуорд Г., Истинное объёмное паросодержание при кипении недогретной и насыщённой жидкости. — В кн.: Достижения в области теплообмена, —М,: Мир, 1970, с56-89.

14.Хаббард М.Д., Даклер А.Э., Характеристикв режимов течения горизонтального двухфазного потока. В кн. Достижения в области теплообмена, —М,: Мир, 1970, с.7-29.

15.Алескеров A.M., Влияние полимерных добавок на движение газожидкостных потоков. -Автореф. Дисс. канд. техн. Наук, Баку, 1971 г., 14с.

16.Гужов А.И., Тинов В.Г., Васильев В.А., К методике исследования истинного газосодержания газожидкостного потока в вертикальных трубах. Зив. вузов "Нефть и газ", 1971, №.3, с.64-70.

17.Андриасов P.C., Сахаров В.А., Бочаров А.Н., Кинематические зависимости при движении трёхфазных систем. — Труды / МИНХ и ПГ, вып. 99. —М, 1972, с.62-66.

18.Эмульсии, Под ред. А.А.Абрамзона. -Л.: Химия, 1972 г., -488с.

19.Исследование движения многокомпонентных смесей в скважинах. Муравьёв И.М., Репин H.H., М.: Недра, 1972, -208с.

20.Уоллис Г., Одномерные двухфазные течения /Пер. с англ. -М.: Мир, 1972, -440с.

21.Гужов А.И., Совместный сбор и транспорт нефти и газа. — М.: Недра, 1973, -469с.

22.Толасов Ю.А., Исследование характеристик двухфазного потока и разработка методов гидравлических расчетов при трубопроводном транспорте газо-

жидкостных смесей. Автореф. Дисс. на соискание ученой степени канд. техн. наук. -М.: МИНХ и ГП, 1975 г., -16с.

23.Кутателадзе С.С., Стыривович M.JL, Гидродинамика газожидкостных систем, 2-е издание, перераб. и доп, М.: Энергия, 1976, -296с.

24.Андриасов P.C., Сахаров В.А., Уравнение движения газожидкостного потока в вертикальных трубах. — Труды / МИНХ и ГП, вып. 129, —М., 1977, с.78-81.

25.Движение газожидкостных смесей в трубах /В.А.Мамаев, Г.Э.Одишария, О.В.Клапчук, Н.И.Семёнов, А.А.Точичин, -М.: Недра, 1978, -270с.

26.Точичин A.A., Гидродинамика газожидкостных смесей в разработке и эксплуатации газоконденсатных месторождений, Автореф. дисс. д-ра. техн. наук,-М. 1979,-40с.

27.Клапчук О.В., Гидравлические характеристики газожидкостных потоков в скважинах. — Газовая промышленность, 1980, №.2, с32-35.

28.Подъёмное течение пузырьковой смеси в ламинарном и турбулентном режимах / А.П.Бурлуков, Н.В.Валукина, О.Н.Кашинский, Б.К.Козьменко, В.Е.Накоряков, В.П.Однорал — Новосибирск, изд-во ИГФ СО АН СССР,

1980, -25с.

29.Абишев С.К., Булгаков P.P., Сахаров В.А., Экспериментальная установка по исследованию движения газожидкостных смесей в вертикальных трубах для подъёмника высоковязких нефтей., Тр/МИНХ и ГП, вып. 156. -М.: Недра,

1981, 153с.

30.Байков Н.М., Позднышев Г.Н., Мансуров Р.И., Сбор и промысловая подготовка нефти, газа и воды. — М.: Недра, 1981,- 262с.

31.Клапчук О.В., Гидродинамические основы и разработка высокоэффективных систем добычи и сбора углеводородного конденсата. Автореф. дисс. д-ра. техн. наук, —М. 1981, -41с.

32.Гидравлические сопротивления. Альтшуль А.Д., —М.: Недра, 1982. -224с.

33.Грон В.Г., Истинное газосодержание при движении газожидкостной смеси повышённой вязкости. - Труды. / МИНХ и ГП, вып. 165, -М. 1982, с.45-65.

34.Зависимость степени влияния газовой фазы на работу погруженного центробежного насоса от пенистости жидкости. Дроздов А.Н., Ляпков П.Д., Игрев-ский В.И., Нефтепромысловое дело, 1982, №.10, с. 16-18.

35.И.И.Дунюшкин, И.Т.Мищенко, Расчет основных свойств пластовых нефтей при добыче и подготовке нефти. Учеб. пособие. МИНГ им.Губкина, Масква, 1982г.-79с.

36. Абишев С.К., Разработка методов расчета газожидкостных подъёмников для высоковязкой жидкости. —Дисс. канд. техн. наук, —М. 1983,-140с.

37.Справочное руководство по проектированию разработки и эксплуатации нефтяных месторождений, Добыча нефти / Р.С.Андриасов, И.Т.Мищенко, А.И.Петров, и др. Под общ. ред. Ш.К.Гиматудинов, -М.: Недра, 1983, -455с.

38.Щуров В.И., Технология и техника добычи нефти. — М.: Недра, 1983, -512с.

39.Сборник задач по технологии и технике нефтедобычи: учебное пособие для вузов / И.Т.Мищенко, В.А.Сахаров, В.Г.Грон, Г.И.Богомольный. —М.: Недра, 1984. -272с.

40.Мохов М.А., Разработка методики расчета процесса движения трехфазных смесей (нефть-вода-газ) в вертикальных трубах. Дис.канд.наук. - М. 1984, -183с.

41.Воловодов A.B., Иктисанов В.А., Расчет потерь давления при добыче жидкостей различной вязкости. — Труды научно-техн. конф. мол. уч. и спец. МИНГ им И.М Губкина, секция: разработка нефтяных и газовых месторождений, Москва, 25-27 ноября 1985/ МИНГ. ими. И.М Губкина. - дел. ВНИИОЗНГ, окт. 1986, № 1313-НТ, с 25-27.

42.Изучение гидравлических сопротивлений и удельного веса смеси при работе воздушных подъемников в лабораторных условиях, Крылов А.П., Лутошкин Г.С., //Тр./ВНИИ. Вып. 13. - 1985, - с.9-19.

43.Мусаверов Р.Х., разработка методики расчета высокодебитного газлифта на примере месторождения Самотрор. дисс. канд. наук. МИНГ им И.М Губкина, М. 1986г., 249с.

44.Воловодов A.B., Создание методики расчета скважинных газожидкостных подъёмников на основе критериального метода обобщения промысловой информации, дисс. канд. наук. МИНГ им И.М Губкина, 1987.

45.Теория и практика газлифта /Ю.В.Зайцев, Р.А.Максутов, О.В.Чубанов и др. -М.: Недра, 1987, -256с.

46.Движение газожидкостных смесей в трубах. В.А.Мамаев, Г.Э.Одишария, О.В.Клапчук, А.А.Точичин, Н.И.Семенов., -М.: Недра. 1987. -270с.

47.Корреляционные зависимости для расчета вертикальных газожидкостных подъемников. В.А.Сахаров, А.В.Воловодов, М.А.Мохов. // Тр./МИНГ. им. И.М. Губкина. Вып. 199. -М.: Недра, 1987. -с. 141-147.

48.Семененко В.Ф., Нигматулин Б.И., Гидродинамическая стабилизация и распределение жидкости в дисперсно-кольцевых потоках. Теплоэнергетика. 1988,-№.2, с.62-65.

49.Оптимизация работы газлифтных скважин в условиях прогрессирующего обводнения. / В.А.Сахаров, А.В.Воловодов, Б.А.Акопян и др. — М. 1989, -38с, — (обзор и информ) / ВНИИОЭНГ, Сер. " Нефтепромысловое дело".

50.Маджид М.Л., Разработка расчета газожидкостного подъемника при лифти-ровании неньютоновских жидкостей, дисс. на канд. техн. наук. -М.: 1990 г. -140с.

51.Сахаров В.А., Основные закономерности работы и расчеты промысловых газожидкостных подъёмников в осложненных условиях эксплуатации. Дисс, докт. техн. наук. - М. МИНГ им И.М Губкина. 1990. 429с.

52.Иктисанов В.А., Исследование закономерностей движения скважинной продукций в кольцевых каналах ШСНУ: дисс. на канд. техн. наук. -М.: 1992 г. 161с.

53.Теоретические и экспериментальные исследования движения газожидкостных смесей в вертикальных трубах и нефтяных скважинах. Сахаров В.А., //НТИС, Сер. "Нефтепромысловое дело". -М.: ВНИИОЭНГ. 1992г. -Вып. 9. -с.1-14.

54.Разработка методов расчета скважинных подъемников для высоковязких жидкостей. Сахаров В.А., Абишев С.К., Воловодов A.B., //НТИС, Сер. "Нефтепромысловое дело". -М.: ВНИИОЭНГ. 1992г. -Вып. 10. -с. 1-17.

55.Сахаров В.А., Мохов М.А., Методика расчета газожидкостных подъемников в обводненных скважинах.НТИС. Сер."Нефтепромысловое дело". -М. :ВНИИОЭНГ, 1992, -вып. 12.

56.Стандарт предприятия "Методика проектирования газлифтных установок и подбора газлифтных клапанов" СТП, Тюмень, 1992.

57.Палий В.О., Разработка методики расчета основных свойств пластовых неф-тей при ограниченной исходной информации. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Москва, 1993г., ГАНГ. С.113.

58.Сахаров В.А., Воловодов A.B., "Анализ методик расчета промысловых газожидкостных подъёмников и условия разработки универсальной методики", НТЖ. Сер."Нефтепромысловое дело" - М.: ВНИИОЭНГ, 1994, Вып. 3-4, с.2-11.

59.Тан Чуньмэй, Анализ методик для расчётов движения газожидкостных смесей с большим газосодержанием в вертикальных трубах. В сб. "Тезисы докладов" Конференции молодых учёных, специалистов и студентов по проблемам газовой промышленности, "Новые технологии в газовой промышленности". 26-28 сентября, 1995г.

60.Тан Чуньмэй, Анализ методик расчета промысловых газожидкостных подъёмников. В сб. "Тезисы докладов" 2-ой научно-технической конференции, посвященной 850-летию г.Москвы, 22-24 января 1997г.

61.Ду Юймин, Разработка методики оптимизации работы установок ЭЦН на примере добывающих скважин месторождения Дацин (КНР), Москва. -1998г., ГАНГ, Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук.

62.Poetmann F.H, Carpenter P.G, The multiphase flow of gas? oil and water through vertical flow strings with application to the design of gas lift installations,

- 109- Drill and prod Prac., API, 1952.

63.Baxendell P.B, Thomas R.: The calculation of pressure gradient in high-rate flowing wells. -SPT, 1961.

64.Angel. Welchon, Low ratio gas lift correlation for gassing — tubing annuli and large diameter tubing. —APJ. Drill and Prod. Prac. 1964.

65.Hagedorn A.R., Brown K.E., Experimental study of pressure gradients occurring continuos two — phase flow in small — diameter vertical conduits. — SPT, April, 1965.

66,Orkiczewski J, Predicting two — phase pressure drops in vertical pipe. — SPT, June, 1967, p.289-858.

67.The principles of oil well production., Nind T.E.W., New York: MC. Lonald, 1981.-p.385.