Transcript EKSPLOATACIJA LIFTOVANJEM Opsti podaci

EKSPLOATACIJA LIFTOVANJEM
Opsti podaci
• Kada se energija ležišta toliko smanji, da nije vise u stanju podici
tečnost do površine, potrebno je primeniti metodu dodavanja
energije sa površine. Jedna takva metoda jeste upotreba gasa ili
vazduha kao sredstvo za podizanje tečnosti sa dna bušotine na
površinu. Proces se prema tome naziva gaslift ili aerlift.
• Liftovanje nafte može se primeniti tamo, gde postoji na raspolaganju
dovoljno gasa i gde ekonomska računica pokaže rentabilnost ovog
načina proizvodnje. U poredenju sa metodom pumpanja, daje manji
koeficijent iskorišćenja ležišta.
• Uronjavanjem tubinga ispod dinamičke visine, mogu se dodavanjem
gasa u bušotinu uspostaviti povoljni uslovi za kontinuiran pritok nafte
u bušotinu.
Liftovanje može biti konitinuirano i povremeno.
1. Sistemi lifta
• Obzirom na način opreme uzlaznog sistema u bušotini imamo
nekoliko tipova gaslifta.
Sl.1. Lift sistema »Pohle«
• a) Sistem Pohle, sastoji se iz kombinacije uzlaznih cevi većeg
precnika i gasnih cevi manjeg precnika.
Na slici 1. sematski je prikazan takav sistem. Princip rada lifta sastoji se
u sledećem:
Kad je bušotina duže vremena zatvorena, tečnost zauzme po zakonu
spojenih posuda isti statički nivo u svim cevima. Utiskivanjem gasa
sa površine kroz gasni vod snizava se nivo tečnosti u toj cevi ali se
istovremeno za jednaki volumen podigne u spoljnjem prstenastom
prostoru i u tubingu.Pojačavamo li pritisak na površini, u izvesnom
trenutku će nivo u gasnoj cevi stići do pete tubinga. U tom trenutku
će se gas probiti u tubing i stvoriti u njemu mešavinu gas—nafta.
Težina stuba takve tečnosti se znatno smanji i konačno je gas izbaci
na površinu. Na taj način stvoriće se na dnu tubinga mesto manjeg
pritiska odnosno znatna depresija, koja će izazvati najpre dotok
tečnosti u tubingu iz spoljnjeg međuprostora, a u sledećem trenutku
i iz sloja. Potrebno je pritisak liftovanja i količine iniciranog gasa
podesiti tako, da podržavanjem određenog dinamičkog nivoa
tečnosti u bušotini uspostavimo ravnomeran pritok. To naravno
zavisi o ležišnim uslovima; konkretno o veličini slojne energije,
produktivnosti bušotine, propusnosti kolektora te primenjenom
režimu liftovanja (pritisak i količina gasa, sistem, dimenzija cevi,
dubina uronjavanja tubinga ispod dinamičkog nivoa).
• Kod sistema lifta prema Pohlu, prečnik gasne cevi je mali, pa će i
količina tečnosti pre puštanja lifta u njoj biti mala u odnosu na
prečnik tubinga i kolone. Osim toga je montaža dvojnih cevi koje su
na donjem kraju spojene prilično otežana. Iz spomenutih razloga se
taj sistem danas u praksi redje upotrebljava. Prednost ovog sistema
su međutim, niski startni pritisci.
• b) Sledeći sistem se prema autoru zove Saundersov, i može biti u
dva oblika:
- dvocevni i
- jednocevni.
Prednosti dvocevnog sistema su sledeće:
— Jednostavnija montaža jer se cevi ne spuštaju istovremeno kao
kod Pohle sistema,nego jedna za drugom.
— Pritisci puštanja lifta nisu relativno veliki.
SI. 2. Dvocevni i jednocevni sistem »Saunders«
•
•
•
•
Omogućuju bolje iznošenje peska radi veće brzine kretanja tečnosti
kod dna gasne cevi nego kod jednocevnog, gde je na toj dubini
brzina manja.
Veliki nedostatak ovog sistema jeste što se danas, kad postoji
tendencija smanjenja prečnika eksploatacionih kolona, u iste teže
mogu smesti dve cevi.
Jednocevni Saundersov sistem ima u bušotini samo jednu cev. Gas
potiskujemo kroz međuprostor, tj. kroz 'kezing” u bušotinu dok se
kroz tubing diže gasom olakšana tečnost.
Prednost ovog sistema prema dvocevnom su sledeće:
— Dimenzije tubinga mogu se odabrati u širim granicama.
— Jeftiniji je.
Slabe strane jednocevnog sistema su sledeće:
— Potrebni su veći startni pritisci.
— Teže je iznošenje peska sa dna bušotine.
— obzirom na veći volumen međucevnog prostora postoji veća
mogućnost pulsacije.
• c) Osim spomenutih postoji još tzv. Centralni sistem gasiifta.
• Kako se iz siike 3. vidi i kod ovog sistema je u bušotinu spušten
samo jedan tubing. Gas za liftovanje ulazi u bušotinu centralno, tj.
kroz tubing dok tecnost sa gasom izlazi kroz kezing; dakle obrnuto
jednocevnom Saunders-ovom sistemu.
• Prednosti ovog sistema su sledeće:
• Potreban je manji startni pritisak.
• Najbolje je iskorišćen prečnik bušotine.
• Nedostaci:
• — U slučaju iznošenja peska dolazi do oštećenja spojnica na
tubingu, što u izvesnom slučaju može imati za posledicu prekid
tubinga.
2. Proračun gaslifta
•
•
Efekat gaslifta i stepen iskorišćenja energije za podizanje tečnosti
na površinu zavisi od uslova u ležištu i u bušotini, od dimenzija
tubinga, tj. dužini i prečniku te konačno o sistemu postrojenja. S
obzirom što kod liftovanja dodajemo energiju sa površine,
potrebno je uspostaviti takav sistem delovanja, koji će omogućiti
podizanje tečnosti uz minimalni utrošak energije.
Prema tome se za uređaj liftovanja postavljaju sledeći zahtevi:
a) Podizanje tečnosti treba vršiti uz najbolji stepen delovanja;
b) Omogućiti optimalnu dobit.
Izbor dimenzija tubinga vrši se na osnovu podataka o dubini i prečniku
bušotine, podataka o količini tečnosti i gasa, pritisku na dnu,
specifičnoj težini tečnosti i o količini rastvorenog gasa.
Kad se konstantnim režimom liftovanja podržava konstantni dinamički
nivo tečnosti u bušotini,tada će efekat delovanja lifta zavisiti od
relativne dubine uronjavanja pete tubiinga.
Proračunom gaslifta izračunavaju se sledeći elementi. Kao prvo se
proračunava dubina uronjavanja tubinga ispod nivoa tečnosti u
bušotini. Zatim se izračuna prečnik tubinga i na osnovu rezultata
odabere najbliži standardni prečnik. U svrhu izbora najprikladnijeg
kompresora za gas, potrebno je proračunati potrebne startne i radne
pritiske i količine gasa, potrebne za dizanje tečnosti i normalan rad
lifta.
SI. 3.Centralni sistem
liftovanja
• U cilju proračuna potrebno je poznavati niz podataka o sloju,
bušotini i nafti odnosno tecnosti. Konkretno je potrebno poznavati :
dubinu bušotine i sloja, siojni pritisak i pritisak na dnu bušotine kod
različitih režima proizvodnje, fizička svojstva tecnosti, odnosno
viskozitet i specifičnu težinu. Poznavanjem pritiska i specifičnih
težina, mogu se proračunati statičke i dinamičke visine tednosti u
bušotini. Ali, postoje i instrumenti, pomoću kojih se nivo tečnosti u
bušotini može izmeriti direktnim putem. Takvi instrumenti su na
primer eholot i sonolog.
• Važan podatak kod proračuna lifta jeste takođe gasni faktor (GOR) i
% sadržaja vode u nafti.
3. Puštanje gasliftne bušotine u rad i proračun startnog
pritiska
• Kod zatvorene bušotine tečnost u bušotini zauzima isti statički nivo u
prstenastom prostoru i u uzlaznoj cevi. Da bi pokrenuli gaslift,
potrebno je radno sredstvo, tj. gas potisnuti do pete tubinga.
Razumljivo, da je kod toga potrebno i nivo tečnosti u međuprostoru
guruti do pete tubinga. Zato je potreban konstantan pritisak.
• Pogledajmo sada, koliki treba biti pritisak, da bi stavilibušotinu u
rad.Kao primer uzimamo Saundersov dvocevni sistem (SI. 4. i 5.).
• Potiskivanjem tečnosti iz prstenastog prostora između tubinga i
gasnog voda, podiže se nivo u kezingu i tubingu, dok deo tečnosti
biva potisnut natrag u sloj. Količina ove zavisi od propusnosti sloja.
• Princip rada lifta isti je kao sto smo ga već ranije opisali.
• Pritisak potreban za izbacivanje stuba tečnosti iz tubinga, u
momentu kad gas prodre do pete tubinga zove se pritisak puštanja
lifta ili startni pritisak.
• Jedan opsti dijagram pritiska puštanja meren na ulazu gasa u
bušotinu, prikazan je na sl. 6.
• Promena veličine pritiska tačno odgovara procesu opisanom u
tumačenju principa rada lifta.
Sl. 6.
SI. 5. Trenutak kad gas dostigne
petu tubinga kod napuštanja
Saundersovog dvocevnog
sistema
• Najveći pritisak u ovom slučaju je 23 bar, i zove se startni pritisak.
Posle ovog pritisak dodavanja gasa se ustalio na vrednosti =~ 14
bar. Maksimalni startni pritisak može biti jednak:
YL
p

max 10
• gde je;
• L — dužima tubinga.
• Y— specifična težina tečnostt.
Tj. u onom slučaju, kada je potrebno izbaciti stub tečnosti u tubingu,
kad je tubing ispunjen fluidom od dna do površine, dakle u dužini L.
4. Načini smanjenja startnih pritisaka
Jedan od načina smanjenja startnog pritiska jeste potiskivanje jednog
dela tečnosti natrag u sloj. Time se smanjuje stub u bušotini, pa će i
pritisak za njegovo izbacivanje biti niži. Ova metoda dolazi u obzir
samo tamo, gde se sloj karakterišr velikim koeficijentom
produktivnosti, jer sloj treba da se u kratkom vremenu ispuni sa
izvesnom količinom tečnosti. Sledeći način bio bi postepeno
spuštanje tubinga ispod statičkog nivoa u bušotini. No, ova je
metoda usled komplikovanosti u vezi manipulisanja spuštanja
tubinga neodgovarajuća. Efikasna metoda sniženja pritiska jeste
prekopčavanje sa jednog na drugi sistem. Pošto centralni sistem
zahteva najniži startni pritisak, to se njime i pušta lift u rad, dok se,
kad bušotina proradi, prekopča na Saundersov sistem. Primena
ovog načina dolazi u obzir kod bušotina manjih dubina.
Probuši li se tubing na izvesnim dubinama ispod statičkog nivoa,
omogućujemo ulaz gasa u tubing pre pete tubinga i time
smanjujemo stub tečnosti u tubingu. Ali, taj način ima prilično
nedostataka jer otvori ostaju stalno otvoreni, pa se gas stalno
probija kroz njih. Taj nedostatak odstranjuje se na sledećl način, koji
se sastoji u montiranju nekoliko gasllftnih diferencijalnih ventila.
SI. 7. Šema napuštanja i rada lifta
Princip rada lifta sa montiranim diferencijalnim ventilima na tubingu se
sastoji se u sledećem (SI. 7.):
Kad gas u međuprostoru stigne do prvog ventila, tada se usled razlike
pritiska otvara i propušta gas u uzlaznu cev.
SI.7. Šema diferencijalnog
ventila
Stub tecnosti se time olakša i pod delovanjem gasa koji ulazi diže
prema površini. To izaziva pritok iz kezinga u tubing. Utiskivanje
gasa u kezing se nastavlja dok isti ne dostiže sledeći niže smešteni
ventil. Gas se sada probija kroz taj ventil i izbacuje stub tecnosti
iznad sebe u tubingu. Istovremeno se prethodni gornji ventil zatvorio
i na taj način sprecio propuštanje gasa kroz sebe. Isti proces se
nastavlja sve dotle, dok gas ne stigne do najnižeg završnog ventila
pomoću kojeg se zatim vrši redovan rad lifta, pošto je stub tecnosti u
tubingu bio postepeno izbacivan delovanjem prethodnih ventila.
Postoji nekoliko raznih konstrukcija ventila. Jedna od mnogih
šematski je prikazan na si. 8.
I danas se projektuju i izrađuju isključivo ovi sistemi gaslifta sa
bočnim ventilima na tubingu jer im je efekat korisnog dejstva u
poređenju sa ranije opisanim sistemima neuporedivo bolji.
5. Oprema usta gasliftne bušotine
U poređenju sa površinskom opremom kod eruptivnih bušotina
oprema usta gasliftne bušotine je jednostavnija.
Najjednostavnija konstrukcija opreme prikazana je na slici 9.
Jednocevni liitni sistem može biti opremljen prema slici 10.
Sl. 9. Najjednostavnija
konstrukcija usca liftne
sonde
6. Sistemi raspodele gasa
•
Kod načina dobijanja nafte liftovanjem neophodno su potrebni
kompresori, koji će komprimovati gas i dobavljati ga u gasliftne
bušotine u svrhu podizanja tecnosti sa dna na površinu.
Kompresori se smestaju u posebnu prostoriju — kompresorsku
stanicu.
•
S obzirom na nacin raspodele gasa u polju razlikujemo nekoliko
sistema:
a) Sistem pojedinačne raspodele
b) Magistralni sistem i
c) Sistem razvodnih stanica.
Na slici 11. šematski je prikazan sistem pojedinačne raspodele gasa.
Pored kompresorske stanice montiran je sistem cevovoda
»baterija«, koji omogućava široku manipulaciju raspodele gasa.
Naime, bilo koji kompresor moze pojedinačno snabdevati svaku
bušotinu.
Magistralni sistem razvoda gasa možemo videti na si. 12, iz koje se vidi
da kompresori napajaju jedan magistralni cevovod
od kojeg se granaju vodovi u pojedine bušotine. U svrhu
odvodnjavanja gasa montiraju se na više mesta kondenzacioni
lonci. Prisustvo hidrata u gasu prouzrokuje kod niskih temperatura
“smrzavanje” cevovoda. U tu svrhu potrebno je na nekim mestima
zagrevati cevovode i to električno ili pomoću pare.
Izgled jednog uobičajenog kondenzadonog lonca prikazuje slika 13.
U svrhu kontrole procesa, potrebno je meriti količine gasa i to
pojedinačno za svaku bušotinu. Merni instrumenti, koji se
montiraju na gasovode mogu biti raznih tipova i konstrukcija i
uglavnom rade na principu merenja razlika pritisaka ispred i iza
merne blende.
SI. 11. Baterija pojedinačnog
sistema raspodele gasa
Sl. 10. Oprema ušća
jednocevnog litnog
sistema
SI.12. Magistralni sistem raspodele
gasa
7. Pogonske smetnje kod liftovanja
•
a)
b)
c)
d)
•
Navedimo nekoliko primera smetnji i njihovo otklanjanje:
Pritisak na ulazu u bušotinu sporo raste i ne dostiže svoju
određenu veličinu. To znači da gasovod negde propušta. Treba
ga pregledati i popraviti.
Proizvodnja pada kod normalnog porasta pritiska gasa. To znači
da se propusnost tubinga usled taloženja parafina smanjuje.
Proizvodnja se prekida dok pritisak gasa iznenada raste. To znači
da se u tubingu verovatno stvorio peščani cep.
Proizvodnja se prekida ali iznenada opada i pritisak gasa, što
znači da je pesak zatvorio perforaciju.
U cilju normalne proizvodnje bušotine, potrebno je utvrđene
nedostatke otkloniti.
SI.13. Kondenzni lonac
8. Mere za sprečavanje nesreća i požara kod gasliftne
proizvodnje
• Treba sprečiti skupljanje gasa u zatvorenim prostorijama.
• Cevovodi, ventili i ostala armatura ne sme propuštati.
• Gasovodi prema bušotinama trebaju biti opremljeni protivpovratnim
ventilima u svrhu sprečavanja eventualnog povratnog udara gasa.
• Konstrukcija kompresorske kuće treba biti lake konstrukcije i dobro
provetravana.
• Rasveta mora biti sigurnosne konstrukcije.
• Upotrebljavati alat koji ne stvara varnice.
• Zabraniti pušenje i upotrebu otvorene vatre.
• Pod zgrade treba biti od materije, koja ne stvara varnice.
• Materijal zgrade treba biti iz vatrootpornog materijala.
9. Povremeno liftovanje
• Kao što smo u zadnjoj fazi eruptivne proizvodnje imali povremeno
eruptiranje, tako ćemo posle vremena, kad će kontinuirano liftovanje
usled prevelike specifične potrošnje gasa po toni nafte postati
neekonomično morati preći na metodu povremenog liftovanja. Kad
međutim dinamički nivo toliko opadne da uronjavanje tubinga u
tečnosti postaje praktički nemoguće, potrebno je preći na dubinsko
pumpanje nafte.
• Period ekonomičnosti liftovanja možemo za izvesno vreme produžiti
ali na taj način, da upotpunimo stepen delovanja postrojenja. To se
postiže, ako primetimo povremenu proizvodnju bušotine.
10. Klipni lift
• Jedan način produženja liftovanja jeste primena klipnog lifta. Izgled
spomenutog postrojenja prikazan je na si. 14.
• Delovanje klipnog lifta sastoji se u sledećem:
Klip, koji se krece unutar tubinga je suplji cilindar sa automatskim
ventilom u donjem delu. Razmak između spoljnog prečnika cilindra i
stene tubinga je minimalan (0,8—1 mm). Klip ima na sebi rebra za
skidanje parafina uzduž stene tubinga.
Klip se stavlja u cevni nastavak bušotine 11 na taj način, što se
prethodno zatvori ventil 12, zatim skine kapa 3, u kojoj se nalazi
opruga 13 i gumeni prsten 14, što sve predstavlja gornju odbojnu
tacku. Čim smo klip umetnuli u komoru, vratimo sve spomenute
delove na svoje mesto.
Sada puštamo gas kroz levi dovod, kod otvorenog ventila 18, a
zatvorenog ventila 15. Time počinje podizanje tecnosti u tubingu
prema površini. Kad je započelo prelivanje tečnosti kroz desni
odvod 18, otvorimo ventil 12 i ventil 19 kako bi se pritisci iznad i
ispod klipa izjednačili.
•
•
•
•
•
Sada će se ventil u klipu usled vlastite težine otvoriti i omogućiti prolaz
tečnosti kroz klip. Klip će na taj način usled vlastite težine početi padati
prema dnu tubinga sve dotle, dok šipka nožnog ventila klipa ne dodirne
blaznicu 6 donjeg odbojnika koji se isto kao gornji sastoji iz opruge 7. Na
petu tubinga 9 pričvršćena je perforirana cev, kroz koju ulazi tečnost iz
bušotine u tubing.
Kada šipka ventila kiipa sedne na odbojnu blazinu, ventil se zatvori i
sprečava prolaz tečnosti kroz klip. U tom momentu počeće pritisak gasa
gurati klip i tečnost iznad njega prema površini. Tečnost prolazi kroz otvore
perforirane cevi 4 na ustima u međuprostor i odatle kroz desni odvod 18.
Klip produžuje put u komoru 11 posle čega će i gas koji je gurao klip
prolaziti kroz perforiranu cev. Tako pada pritisak ispod klipa, otvori se ventil
usled vlastite težine šipke i klip ponovo ponire u dubinu i proces se
ponavlja.
Ovaj način proizvodnje koristi energiju gasa iz sloja, pa je prlmenjiv tamo
gde je GOR veliki.
Kod proizvodnje parafinske nafte klip vrši ujedno i koristan rad skidanja
parafina sa stene tubiniga.
Klipni lift je primenjiv i u bušotinama koje daju pesak sa naftom.
• Sl.14. Klipni lift
• Kad lift radi isključivo pomoću injektiranog gasa sa površine, onda je
potrebno primeniti pritisak, koji mora savladati sledeće:
n
hc 2 
p

  p2  ptrenje  ptez.
10
d 2 g 10
•
•
•
•
•
•
•
•
h - visina stuba tečnosti koju treba podići, m
y - specifična težina tečnosti
c - brzina dizanja klipa, m/sek
λ - koeficijent hidr. otpora trenja
g - ubrzanje sile teže 9,81 m/sek²,
d - precnik tubinga m,
P2 — pritisak na ustima bušotine, ata
Ptrenja — pritisak potreban za savladavanje trenja klipa o stenu
tubinga, bar
• Ptez — pritisak potreban za savladavanje težine klipa, at
11. Komorni lift
Sledeci način povremenog lifta je tzv. komorni lift, čiji je izgled
prikazan na si. 15. To je sistem povremenog lifta opremljen sa
ventilom za pustanje i prekidanje na ulazu u bušotinu i komorom na
dnu bušotine. Komoru predstavlja prošireni donji deo gasne cevi. Na
dnu komore je smešten protivpovratni ventil, koji omogućuje samo
jedan smer kretanja tečnosti i to iz dna bušotine u komoru. Pod
delovanjem slojne energije u komori se uspostavi određeni nivo
tečnosti. Potiskivanjem gasa sa površine, kroz spoljnu gasnu cev,
komora se prazni i tečnost potiskuje u tubing i dalje prema površini.
Ventil komore je u to vreme zatvoren i ne dozvoljava da spoljni
pritisak deluje na sloj. Posle izbacivanja tečnosti na površinu
opadne pritisak u komori. Usled nastale depresije, proradi sloj, čiji
pritisak otvori ventil i napuni komoru tečnosću.
• Kao sto vidimo, ovaj sistem ne remeti rad sloja, i pritisak na dnu
varira znatno manje nego kod običnog lifta.
• Frekvencija primene lifta zavisi od jacine dotoka u bušotinu i
određuje se praktičnim ispitivanjem.
SI.15.Šema povremenog lifta sa
komorom
SI. 16. Sema opreme
povremenog lifta
• Osim komorom, dna bušotina mogu se opremiti i na drugi način, kao
što je prikazano na sl. 16.
• Ovde je sloj izolovan od površinskog pritiska pomoću pakera.
• Sva tri tipa imaju za cilj sprečiti vraćanje tecnosti natrag u sloj
prilikom puštanja lifta. Na taj način smanjuju specifični potrošnju l
gasa i time pojeftinjuju proces.
12. Automatizacija povremenog liftovanja
• Periodično puštanje i prekidanje gaslifta moguće je automatizovati.
S obzirom na mesto gde se vrši prekidanje snabdevanja gasom,
aparati se dele u dve grupe. U prvu grupu spadaju oni, koji vrše
prekid na ustima bušotine, dok u drugu oni, koji to vrše na dnu, u
komori.
• Obzirom na mehanizam zaustavljanja, dele se takođe u dve grupe.
U jednu grupu spadaju automati, koji vrše puštanje i prekidanje rada
lifta pomoću satnog mehanizma, dok drugi vrsi isti rad pomoću
regulatora pritisaka i prema tome prekidaju rad lifta kod određenog
pritiska.
• Kao sto smo ranije spomenuli, trajanje prekida između dva liftovanja
za svaku bušotinu određuje se praktički. Automati se prema tome
regulišu za određene periode liftovanja.