Eksploatacja Samoczynna i Gazodzwigiem

Projekt wspfinansowany ze rodkw Europejskiego Funduszu Spoecznego

MINISTERSTWO EDUKACJI NARODOWEJ

Henryk Rospond Eksploatowanie samoczynne i gazodwigiem ropy naftowej 311[14].Z1.04 Poradnik dla ucznia

Wydawca Instytut Technologii Eksploatacji Pastwowy Instytut Badawczy Radom 2007

Projekt wspfinansowany ze rodkw Europejskiego Funduszu Spoecznego 1

Recenzenci: dr hab. in. Adam uksa dr in. Piotr Kasza Opracowanie redakcyjne: mgr in. Henryk Rospond Konsultacja: mgr in. Teresa Sagan Poradnik stanowi obudow dydaktyczn programu jednostki moduowej 311[14].Z1.04 Eksploatowanie samoczynne i gazodwigiem ropy naftowej, zawartego w moduowym programie nauczania dla zawodu technik grnictwa otworowego.

Wydawca Instytut Technologii Eksploatacji Pastwowy Instytut Badawczy, Radom 2007


SPIS TRECI 1. Wprowadzenie 3 2. Wymagania wstpne 5 3. Cele ksztacenia 6 4. Materia nauczania 7

4.1. Warunki samoczynnego wypywu ropy naftowej z odwiertu 7 4.1.1. Materia nauczania 7 4.1.2. Pytania sprawdzajce 9 4.1.3. wiczenia 10 4.1.4. Sprawdzian postpw 11 4.2. Uzbrojenie odwiertu samoczynnego ropy naftowej 12 4.2.1. Materia nauczania 12 4.2.2. Pytania sprawdzajce 22 4.2.3. wiczenia 23 4.2.4. Sprawdzian postpw 24 4.3. Parametry wydajnoci odwiertu samoczynnego 25 4.3.1. Materia nauczania 25 4.3.2. Pytania sprawdzajce 28 4.3.3. wiczenia 29 4.3.4. Sprawdzian postpw 30 4.4. Rodzaje gazodwigw 31 4.4.1. Materia nauczania 31 4.4.2. Pytania sprawdzajce 36 4.4.3. wiczenia 36 4.4.4. Sprawdzian postpw 4.5. Charakterystyka pracy i obliczanie gazodwigu sprarkowego 4.5.1. Materia nauczania 4.5.2. Pytania sprawdzajce 4.5.3. wiczenia 4.5.4. Sprawdzian postpw

5. Sprawdzian osigni 6. Literatura

37 38 38 47 47 48 50 55


1. WPROWADZENIE

Poradnik ten pomoe Ci w przyswajaniu wiedzy i ksztatowaniu umiejtnoci z zakresu eksploatacji samoczynnej ropy naftowej oraz eksploatacji ropy naftowej za pomoc spronego gazu (gazodwigiem), ujtych w moduowym programie nauczania dla zawodu technik grnictwa otworowego.

W poradniku zamieszczono: - wymagania wstpne wykaz umiejtnoci, jakie powiniene posiada przed

przystpieniem do nauki w tej jednostce moduowej, - cele ksztacenia wykaz umiejtnoci jakie uksztatujesz podczas pracy z tym

poradnikiem, - materia nauczania czyli zestaw wiadomoci, ktre powiniene posiada, aby

samodzielnie wykona wiczenia, - pytania sprawdzajce zestawy pyta, ktre pomog Ci sprawdzi, czy opanowae

podane treci i moesz ju rozpocz realizacj wicze, - wiczenia maj one na celu uksztatowanie Twoich umiejtnoci praktycznych, - sprawdzian postpw zestaw pyta, na podstawie ktrych sam moesz sprawdzi, czy

potrafisz samodzielnie poradzi sobie z zadaniami, ktre wykonywae wczeniej, - sprawdzian osigni zawiera dwa zestawy zada testowych (testy wielokrotnego

wyboru), - literatur wykaz pozycji, z jakich moesz korzysta podczas nauki.

W materiale nauczania zostay przedstawione zagadnienia dotyczce: - warunkw samoczynnej eksploatacji ropy naftowej, - wyposaenia wgbnego i napowierzchniowego odwiertw samoczynnych ropy naftowej, - zasad ustalania wydobycia optymalnego ropy naftowej ze z ropno-gazowych, - klasyfikacji gazodwigw jako metod eksploatacji ropy naftowej przy uyciu spronego

gazu, - obliczania podstawowych parametrw gazodwigw, - obsugi odwiertw samoczynnych ropy naftowej.

Po wykonaniu wicze sprawd poziom swoich postpw rozwizujc test Sprawdzian postpw zamieszczony po wiczeniach, zaznaczajc w odpowiednim miejscu, jako waciw Twoim zdaniem, odpowied TAK albo NIE. Odpowiedzi TAK wskazuj Twoje mocne strony, natomiast odpowiedzi NIE wskazuj na luki w Twojej wiedzy i nie w peni opanowane umiejtnoci praktyczne, ktre musisz nadrobi.

Po zrealizowaniu programu jednostki moduowej nauczyciel sprawdzi poziom Twoich umiejtnoci i wiadomoci. Otrzymasz do samodzielnego rozwizania dwa testy pisemne, na podstawie ktrych nauczyciel podejmie decyzj o tym, czy zaliczye program jednostki moduowej.


Schemat ukadu jednostek moduowych

311[14].Z1

Eksploatacja kopalin otworami wiertniczymi

311[14].Z1.01 Rozpoznawanie z ropy naftowej

i gazu ziemnego

311[14].Z1.02 Wykonywanie pomiarw

wgbnych i pomiarw wydobycia kopalin

311[14].Z1.03 Badanie waciwoci kopalin

pynnych

311[14].Z1.04 Eksploatowanie samoczynne

i gazodwigiem ropy naftowej

311[14].Z1.05 Eksploatowanie z gazu

ziemnego

311[14].Z1.06 Wydobywanie ropy naftowej przy uyciu pomp wgbnych

311[14].Z1.07 Wydobywanie soli kamiennej i siarki otworami wiertniczymi

311[14].Z1.08 Wykonywanie zabiegw

intensyfikacji wydobycia ropy naftowej

311[14].Z1.09 Prowadzenie wtrnych metod eksploatacji

z ropy naftowej

311[14].Z1.10 Stosowanie przepisw prawa geologicznego i grniczego

311[14].Z1.11 Prowadzenie dokumentacji ruchu zakadu

grnictwa otworowego


2. WYMAGANIA WSTPNE

Przystpujc do realizacji programu jednostki moduowej powiniene umie: posuy si podstawowymi pojciami z zakresu grnictwa naftowego, posuy si podstawowymi pojciami z zakresu mineralogii i geologii zoowej, posuy si podstawowymi pojciami z zakresu wiertnictwa, rozrnia konstrukcje odwiertw, przelicza jednostki rnych wielkoci fizycznych, zdefiniowa pojcia: cinienie, nadcinienie, podcinienie, cinienie absolutne, okreli zjawisko rozpuszczalnoci gazw w cieczy, scharakteryzowa rodzaje cinie w odwiercie eksploatacyjnym, charakteryzowa prawa gazowe, wykonywa obliczenia na podstawie funkcji logarytmicznej, zdefiniowa cinienie w odwiercie w warunkach statycznych i dynamicznych, sporzdza zestawienia tabelaryczne, sporzdza wykresy liniowe, supkowe, schematy blokowe, itp., korzysta z nomogramw z wykorzystaniem interpolacji, wykonywa podstawowe obliczenia z zakresu hydrostatyki i hydrauliki, zinterpretowa podstawowe prawa hydrauliki, posugiwa si dokumentacj techniczn, przestrzega zasad bezpieczestwa i higieny pracy, ochrony przeciwpoarowej i ochrony

rodowiska, korzysta z rnych rde informacji, ocenia wasne moliwoci w dziaaniach indywidualnych i zespoowych, zastosowa zasady wsppracy w grupie, uczestniczy w dyskusji i prezentacji.


3. CELE KSZTACENIA

W wyniku realizacji programu jednostki moduowej powiniene umie: sklasyfikowa metody wydobywania ropy naftowej, okreli warunki samoczynnego wypywu ropy naftowej z odwiertu eksploatacyjnego, wskaza elementy uzbrojenia wgbnego i napowierzchniowego odwiertu samoczynnego

oraz okreli ich rol, dobra rednic i dugo kolumny rur wydobywczych, wyznaczy optymaln rednic zwki produkcyjnej, okreli rodzaje i scharakteryzowa zasad dziaania oddzielaczy, scharakteryzowa zaburzenia samoczynnego wypywu ropy na powierzchni, wyjani zasad pracy gazodwigu, rozrni i scharakteryzowa typy gazodwigw, przedstawi sposoby rozruchu gazodwigw oraz obliczy gbokoci instalowania

zaworw rozruchowych, okreli zalety i wady wydobywania ropy naftowej przy pomocy spronego gazu, okreli zasady obsugi odwiertw i urzdze z uwzgldnieniem przepisw

bezpieczestwa, higieny pracy, ochrony przeciwpoarowej i ochrony rodowiska.


4. MATERIA NAUCZANIA 4.1. Warunki samoczynnego wypywu ropy naftowej z odwiertu 4.1.1. Materia nauczania Metody wydobywania ropy naftowej Dopyw ropy naftowej ze zoa do odwiertu eksploatacyjnego dokonuje si pod wpywem rnicy cinie, pomidzy cinieniem zoowym Pz a cinieniem dennym dynamicznym Pdd, czyli w wyniku dziaania energii zoowej. Energia ta wykonuje prac pokonania oporw przepywu ropy naftowej w porowatych lub szczelinowatych skaach strefy przyodwiertowej. Natomiast praca wydwignicia ropy z dna odwiertu na powierzchni moe by wykonana zarwno przez energi zoow, jak rwnie przez energi dostarczon z powierzchni do urzdzenia wydobywczego. W pierwszym przypadku mamy do czynienia z eksploatacj samoczynna ropy naftowej, w drugim z jedn z kilku metod mechanicznego wydobywania ropy naftowej. Wyboru odpowiedniej metody wydobywania ropy naftowej z odwiertu eksploatacyjnego dokonuje si na podstawie jego charakterystyki, biorc pod uwag midzy innymi: - cinienie zoowe, - gboko zalegania zoa, - gboko zwierciada ropy w odwiercie, - wydajno odwiertu, - warto wykadnika gazowego, - waciwoci ropy naftowej, - stopie zawodnienia.

W rnych okresach eksploatacji zoa, w jednym i tym samym odwiercie, stosuje si rne metody wydobywania ropy naftowej. Zwykle bezporednio po odwierceniu odwiertu ma miejsce eksploatacja samoczynna ropy naftowej, w przypadku, gdy energia zoowa jest wystarczajca na wydwignicie ropy na powierzchni. Z czasem, gdy energia zoowa maleje, nastpuje okres eksploatacji ropy naftowej przy zastosowaniu jednej z metod mechanicznych. W niektrych przypadkach, gdy warto energii zoowej od pocztku jest niewielka, bezporednio po udostpnieniu zoa stosuje si metody mechaniczne, np. pompowanie przy uyciu pomp wgbnych.

Metody wydobywania ropy naftowej za pomoc odwiertw eksploatacyjnych moemy

podzieli na: I. Eksploatacj samoczynn II. Metody mechaniczne:

1. Eksploatacj za pomoc pomp wgbnych: 1) pompy z silnikiem na powierzchni:

- tokowe erdziowe, - wibracyjne, - rubowe,

2) pompy z silnikiem w odwiercie: - odrodkowe z silnikiem elektrycznym, - hydrotokowe,

2. Eksploatacj za pomoc spronego gazu: - gazodwig sprarkowy,


- gazodwig sprarkowy z komor wymiany (pompa wyporowa), - gazodwig nurnikowy.

3. Metody grnicze (eksploatacja ropy z piaskw bitumicznych) 4. Tokowanie.

Wydobywanie ropy naftowej ze zoa poprzedza si badaniami warunkw geologiczno-

zoowych oraz parametrw zoa i pynu zoowego. Dla kadego odwiertu samoczynnego ropy naftowej, corocznie na podstawie dokonywanych pomiarw, ustala si warunki eksploatacji ropy naftowej, uwzgldniajce maksymalne sczerpanie i racjonaln gospodark eksploatacyjn zoa [11].

Warunki samoczynnego wypywu ropy naftowej

Eksploatacja samoczynna polega na wydobywaniu pynu zoowego (ropy naftowej, gazu ziemnego, wody) z odwiertu przy wykorzystaniu energii zawartej w zou. Warto energii zoowej dla z ropy naftowej jest zrnicowana dla rnych z, wystpujcych w rnych rejonach wystpowania ropy naftowej w Polsce i w wiecie. Std czas trwania eksploatacji samoczynnej moe wynosi od kilku do nawet kilkudziesiciu lat. Samoczynny wypyw ropy naftowej z odwiertu na powierzchni moe mie miejsce wwczas, gdy ilo energii zawartej w okrelonej iloci ropy znajdujcej si na dnie odwiertu jest wiksza od iloci energii potrzebnej do wykonania pracy wyniesienia tej ropy na powierzchni. Warto energii potencjalnej odniesionej do 1 tony ropy naftowej na dnie odwiertu Er, mona okreli ze wzoru:

)(1081,9 3 gdddr PPE -= [MJ] gdzie:

Pdd cinienie denne dynamiczne [MPa], Pgd cinienie gowicowe dynamiczne [MPa].

Warto energii potencjalnej wolnego gazu znajdujcego si w 1 tonie ropy Eg, przy cinieniu dennym dynamicznym, mona okreli ze wzoru:

gd

ddgdgg P

PPVE ln= [MJ]

gdzie: Vg ilo wolnego gazu znajdujca si w 1 t ropy przy cinieniu Pdd [Nm3/t]. Podczas przepywu ropy w odwiercie od dna ku gowicy eksploatacyjnej nastpuje

obnianie si cinienia od Pdd do Pgd. Moe to spowodowa (w wikszoci przypadkw powoduje) wydzielanie si z ropy dodatkowej iloci gazu. Gaz ten jest take nonikiem okrelonej iloci energii, ktr moemy oznaczy Egr. A zatem cakowit ilo energii, jaka moe by zawarta w 1 t ropy naftowej Ec, w warunkach panujcych na dnie odwiertu eksploatacyjnego mona okreli wzorem:

grgrc EEEE ++= Ostatecznie

grgd

ddgdggdddc EP

PPVPPE ++-= ln)(1081,9 3 [MJ]

Jeeli w czasie eksploatacji samoczynnej cinienie na gowicy odwiertu Pgd jest wiksze od cinienia nasycenia ropy Pn to gaz rozpuszczony w ropie nie bdzie si z niej wydziela podczas przepywu rurami wydobywczymi ku gowicy odwiertu. Cinienie nasycenia Pn jest to cinienie, przy ktrym z ropy naftowej, dla okrelonej temperatury, zaczyna si


wydzielanie gazu ziemnego. Eksploatacja samoczynna odbywa si wtedy wskutek cinienia hydrostatycznego wody zoowej a wymagane cinienie denne mona okreli wzorem:

gdtdd PPLP ++= g gdzie:

Pdd cinienie denne dynamiczne [Pa], Pgd cinienie gowicowe dynamiczne [Pa], L dugo kolumny rur wydobywczych [m], ciar waciwy ropy naftowej [N/m3], Pt opory przepywu ropy w rurach wydobywczych [Pa]. Opory przepywu ropy naftowej w rurach wydobywczych (strat cinienia) mona

obliczy w oparciu o znane z hydrauliki rwnanie Darcy'ego Weisbacha. Jeeli cinienie gowicowe dynamiczne Pgd jest mniejsze od cinienia nasycenia

Pn (Pdd < Pn), ale rwnoczenie cinienie denne dynamiczne Pdd jest wiksze od cinienia nasycenia (Pdd > Pn), to gaz wydziela si z ropy dopiero w rurach wydobywczych, na pewnej wysokoci od dna odwiertu.

W przypadku, gdy cinienie denne dynamiczne jest mniejsze od cinienia nasycenia (Pdd < Pn), to gaz wydziela si z ropy ju na dnie odwiertu, nagazowujc cay sup ropy, ktra przepywa ku gowicy odwiertu kolumn rur wydobywczych.

W obu przypadkach gaz wydzielajcy si z ropy jest bardzo wan form energii, wykonujcej prac wydwignicia ropy naftowej na powierzchni. Jest to charakterystyczne dla z produkujcych w warunkach gazu rozpuszczonego w ropie.

Dziaanie gazu wydzielajcego si z ropy naftowej, jako czynnika energetycznego, mona rozpatrywa w dwch przypadkach: 1. Gaz wydzielajcy si z ropy powoduje jej nagazowanie, tym samym zmniejsza si ciar

waciwy ropy, a waciwie mieszaniny ropno gazowej, znajdujcej si w rurach wydobywczych. Im bliej powierzchni, tym mniejsze cinienie panuje w rurach wydobywczych, tym samym coraz wicej gazu wydziela si z ropy. Std ciar waciwy nagazowanej ropy maleje ze wzrostem wysokoci od dna odwiertu.

2. Gaz wydzielajcy si z ropy, wskutek obniania si cinienia na drodze przemieszczania si ropy w rurach wydobywczych od dna odwiertu ku powierzchni, zwiksza swoj objto (rozpra si). Tym samym powoduje dodatkowe wypychanie ku grze takiej iloci (objtoci) czsteczek ropy, o jak w danym momencie zwikszya si objto rozprajcego si gazu.

4.1.2. Pytania sprawdzajce

Odpowiadajc na pytania, sprawdzisz, czy jeste przygotowany do wykonania wicze. 1. Jaki czynnik powoduje dopyw ropy naftowej ze zoa do odwiertu eksploatacyjnego? 2. Kiedy wystpuje eksploatacja samoczynna ropy naftowej? 3. W jakim przypadku stosuje si metody mechaniczne wydobywania ropy naftowej? 4. Od czego zaley wybr metody wydobywania ropy naftowej? 5. Jakie znane s metody wydobywania ropy naftowej? 6. Od czego zaley warto energii potencjalnej ropy naftowej, znajdujcej si na dnie

odwiertu? 7. Co to jest i od czego zaley warto cinienia nasycenia? 8. Kiedy gaz rozpuszczony w ropie moe si z niej wydziela? 9. Co skada si na cakowit warto energii ropy naftowej w warunkach panujcych na

dnie odwiertu? 10. Kiedy eksploatacja samoczynna odbywa si tylko na skutek cinienia hydrostatycznego?


11. Kiedy gwnym czynnikiem energetycznym, przy eksploatacji samoczynnej, jest gaz wydzielajcy si z ropy?

12. Na czym polega dziaanie gazu wydzielajcego si z ropy, podczas eksploatacji samoczynnej?

4.1.3. wiczenia wiczenie 1 Sporzd schemat blokowy przedstawiajcy podzia metod wydobywania ropy naftowej za pomoc odwiertw eksploatacyjnych. Schemat moe by wykonany odrcznie lub za pomoc programu komputerowego, np. edytora tekstu Word.

Sposb wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie, powiniene:

1) przypomnie sobie pojcie schematu blokowego i sposobu jego wykonania, 2) wypisa znane ci metody wydobywania ropy naftowej, 3) dokona podziau metod wedug przyjtego kryterium, 4) sporzdzi schemat blokowy, 5) zaprezentowa wyniki swojej pracy.

Wyposaenie stanowiska pracy: - przybory do rysowania i pisania, - komputer z drukark, - karty papieru A4, - zeszyt. wiczenie 2 Dla odwiertu ropno-gazowego okrel poszczeglne przypadki wystpowania ropy naftowej oraz zgazowanej ropy w odwiercie, w tym w rurach wydobywczych, w zalenoci od wartoci, cinienia nasycenia, cinienia zoowego, cinienia dennego dynamicznego, cinienia gowicowego dynamicznego. Dla okrelonych przypadkw wykonaj schematy przedstawiajce obszary odwiertu (rur) z rop naftow bez gazu oraz z rop naftow zgazowan.

Sposb wykonania wiczenia

Aby wykona wiczenie, powiniene: 1) okreli rodzaje cinie charakterystycznych dla wybranych punktw odwiertu, 2) ustali zalenoci pomidzy powyszymi cinieniami a cinieniem nasycenia, 3) okreli przypadki, w ktrych gaz bdzie wydziela si z ropy naftowej, 4) wykona kilka schematw odwiertu z zapuszczonymi rurami wydobywczymi, 5) nanie na schematy poszczeglne sytuacje, 6) opisa na schematach zalenoci pomidzy cinieniami, 7) zaprezentowa wyniki swojej pracy.

Wyposaenie stanowiska pracy: - kartki papieru A4 ksero lub kratkowanego, - przybory do rysowania, - przybory do pisania, - zeszyt.


4.1.4. Sprawdzian postpw Czy potrafisz:

Tak

Nie 1) okreli oglne warunki samoczynnego wypywu ropy naftowej

z odwiertu na powierzchni?

2) wymieni metody wydobywania ropy naftowej otworami wiertniczymi? 3) okreli czynniki, ktre maj wpyw na warto energii ropy naftowej

na dnie odwiertu?

4) zdefiniowa pojcia: cinienie denne dynamiczne, cinienie gowicowe dynamiczne, cinienie nasycenia?

5) wyjani, kiedy gaz ziemny moe wydziela si z ropy naftowej? 6) wyjani, jak i dlaczego zmienia si ciar waciwy ropy naftowej

w rurach wydobywczych?

7) obliczy warto energii potencjalnej 1 tony ropy naftowej na dnie odwiertu?

8) wyjani mechanizm wypierania ropy naftowej w rurach wydobywczych, gazem wydzielajcym si z niej?

9) sporzdzi rozkad ciaru waciwego nagazowanej ropy w kolumnie rur wydobywczych?


4.2. Uzbrojenie odwiertu samoczynnego ropy naftowej 4.2.1. Materia nauczania Wydobywanie ropy naftowej ze z poprzez eksploatacj samoczynn prowadzi si za pomoc odwiertw eksploatacyjnych, po udostpnieniu horyzontu produktywnego. Odwiert do eksploatacji samoczynnej ropy naftowej posiada odpowiednie uzbrojenie wgbne oraz wyposaenie napowierzchniowe. W skad uzbrojenia wgbnego wchodz m.in.: 1) kolumny rur okadzinowych, w tym kolumna eksploatacyjna, 2) wiba rurowa, 3) kolumna rur wydobywczych, 4) pakery eksploatacyjne, 5) zwki wgbne stae lub wymienialne, 6) wgbne zawory bezpieczestwa, 7) czniki posadowe i inne elementy.

Wyposaenie napowierzchniowe odwiertu eksploatacyjnego stanowi m.in.: 1) gowica eksploatacyjna, 2) zwka dawica staa lub nastawialna, 3) wymiennik ciepa 4) separatory (oddzielacze), 5) odcinek redukcyjno-pomiarowy, 6) zbiorniki magazynowe (robocze) ropy i wody zoowej, 7) odgazowywacz wody zoowej i inne urzdzenia. Przykadowy schemat uzbrojenia odwiertu samoczynnego przedstawia rysunek 1.

Rys. 1. Schemat odwiertu samoczynnego ropy naftowej: 1 eksploatacyjna kolumna rur okadzinowych,

2 kolumna rur wydobywczych, 3 wiba rurowa, 4 gowica eksploatacyjna, 5 zwka dawica, 6 wymiennik ciepa, 7 separator (oddzielacz), Pg cinienie gowicowe, d rednica rur wydobywczych [4, s. 220]


Gowice eksploatacyjne Jednym z najwaniejszych elementw wyposaenia odwiertu samoczynnego ropy naftowej jest gowica eksploatacyjna (wydobywcza). Montowana jest na wibie rurowej, ktra zamyka przestrzenie piercieniowe pomidzy poszczeglnymi kolumnami rur okadzinowych. Zadaniem gowicy eksploatacyjnej jest: - zamknicie przestrzeni piercieniowej midzy eksploatacyjn kolumn rur

okadzinowych a rurami wydobywczymi, - podwieszenie kolumny rur wydobywczych, - zamknicie kolumny rur wydobywczych, - umoliwienie kontrolowanego odpywu ropy i gazu z odwiertu do separatora.

Widok gowicy eksploatacyjnej na odwiercie ropno-gazowym przedstawia rys. 2.

Rys. 2. Gowica eksploatacyjna na odwiercie samoczynnym ropy naftowej [18] Gowice eksploatacyjne produkowane s dla cinie roboczych od kilkunastu do

kilkudziesiciu MPa. Wedug norm API standardowe cinienia nominalne gowic eksploatacyjnych wynosz: 7, 14, 21, 35, 70, 105 oraz 140 MPa. Gowice eksploatacyjne maj na og poczenia konierzowe, chocia przy gowicach przewidzianych na mae cinienia robocze, poniej 14 MPa, normy zezwalaj na uywanie pocze gwintowych.

Bez wzgldu na zakres cinie i rnice konstrukcyjne gowice eksploatacyjne posiadaj podwjne zasuwy na przewodach odpywowych. Pierwsza zasuwa, liczc w kierunku przepywu ropy, jest zasuw awaryjn, druga robocz. W czasie eksploatacji ropy, a take podczas innych czynnoci wykonywanych na odwiercie (np. pomiary cinienia w odwiercie) zasuwy awaryjne powinny by cakowicie otwarte. Zamykana jest jedynie na okres demontau i wymiany zasuwy roboczej lub w przypadku awarii zasuwy roboczej. Sterowanie zsuwami awaryjnymi moe odbywa si wycznie po uprzednim zamkniciu zasuw roboczych [11]. W trakcie normalnej pracy odwiertu sterowanie odbywa si wycznie za pomoc zasuwy roboczej. Schemat typowej gowicy eksploatacyjnej dla samoczynnej eksploatacji ropy naftowej lub gazu ziemnego, wraz z oznaczeniem poszczeglnych elementw przedstawia rys. 3.


Rys. 3. Gowica eksploatacyjna standardowa produkcji ZUN Krosno [2]

Tabela 1. Zestawienie poszczeglnych elementw gowicy eksploatacyjnej z rysunku 3 [2]

Poz. Nazwa czci Ilo sztuk Poz. Nazwa czci Ilo sztuk

1 Korpus 11 x 7 1/16 x 2 9/16 1 14 ruba dwustronna M30x3-240 12 2 Zesp pokrywy

7 1/16 x 2 9/16 1 15 ruba dwustronna M24x3 -160 24

3 Czwrnik 1 16 ruba dwustronna M24x3-220 16 4 Zasuwa suwakowa 2 9/16 3 17 ruba dwustronna M27x3-230 8 5 Zasuwa suwakowa 2 1/16 5 18 ruba dwustronna M27x3-170 8 6 Konierz 65 35

G - RwS 2 3/8 1 19 Nakrtka M30x3 24

7 Konierz 52 35 G - RwS 2 3/8

4 20 Nakrtka M24x3 80

8 Wkadka manometr. 2 9/16 21

1 21 Nakrtka M27x3 32

9 Wkadka manometr. 2 1/16 21

2 22 Korek LP 2

10 Korek RwS 2 3/8 4 23 Zawr zaporowy ZWZ 12 4 11 Piercie uszczelniajcy R45 1 24 Korek RwS 2 3/8 LP 1 12 Piercie uszczelniajcy R27 6 25 ruba odpowietrzajca 1 13 Piercie uszczelniajcy R24 9 26 ruba dwustronna M24x3 115 8


Tabela 2. Podstawowe parametry standardowych gowic produkcji ZUN Krosno [8] Cinienie robocze

MPa/psi Wymiary konierzy korpusu

D1 x D2 Masa [kg]

14 / 2000 7 1/16 x 7 1/16 980 14 / 2000 11 x 7 1/16 1100 21 / 3000 7 1/16 x 7 1/16 1520 21 / 3000 11 x 7 1/16 1650 35 / 5000 7 1/16 x 7 1/16 1540 35 / 5000 11 x 7 1/16 1740

70 / 10000 11 x 7 1/16 2430

Konstrukcja gowicy eksploatacyjnej powinna: - umoliwia prowadzenie wszystkich operacji zwizanych z eksploatacj odwiertu przy

zapewnieniu szczelnoci wszystkich jej elementw, - umoliwia pomiar cinienia w ostatniej kolumnie rur okadzinowych (eksploatacyjnej) i

w kolumnie rur wydobywczych, - zapewni moliwo zapuszczania do odwiertu wgbnych przyrzdw pomiarowych, - zapewni moliwo poboru prbek pynu zoowego.

Poszczeglne elementy skadowe gowicy eksploatacyjnej powinny by odporne na dziaanie czynnikw zoowych, z ktrymi si stykaj podczas jej uytkowania, w tym na dziaanie siarkowodoru H2S. Siarkowodr czsto towarzyszy ropie naftowej a jest gazem, ktry wykazuje silne waciwoci agresywne (korozyjne) w stosunku do elementw stalowych.

Jednym z gwnych elementw skadowych gowic eksploatacyjnych s zasuwy suwakowe konierzowe o penym przelocie. Wykonywane mog by w wersji kutej lub kuto-spawanej. Sterowanie zasuwami moe by rczne lub za pomoc siownikw. Zasuwa suwakowa konierzowa powinna: - umoliwia rwnomierne, bez zahamowa, zamykanie i otwieranie przy uyciu siy na

kole sterowym nie wikszej ni 200 N, - umoliwia zamykanie zasuwy przy obrocie koem sterowym w prawo, - by przystosowana do wymiany uszczelnie dawika trzpienia pod cinieniem. Koa sterowe zasuw gowic eksploatacyjnych powinny posiada wyrane oznakowanie kierunku zamknicie i otwarcie. Po cakowitym zamkniciu zasuwy suwakowej na gowicy naley wykona obrotu koem sterowym w lewo kierunek otwarcie. Schemat gowicy na rys. 4 okrela rodzaje zasuw, ktrych przeznaczenie jest nastpujce: a) zasuwa zabiegowa (1) luzy do zamykania wypywu z gowicy podczas prac, w czasie

ktrych uywane s rnego rodzaju luzy. Zasuwa ta pozwala na swobodne montowanie i demontowanie luzy bez koniecznoci cakowitego zamknicia wypywu z rur wydobywczych, co miaoby miejsce po zamkniciu zasuwy roboczej (3),

b) zasuwa boczna (2) suy do zamknicia przepywu pomidzy gowica a kolektorem odpywowym. Pozwala to na odcicie wypywu z gowicy bez koniecznoci zamykania zasuwy roboczej (3). Zasuwa boczna umoliwia rwnie odizolowanie gowicy od cinienia panujcego w kolektorze, co jest niezbdne przy montowaniu luz,


Rys. 4. Rodzaje zasuw na gowicy eksploatacyjnej [2]

c) zasuwa robocza (3) suy do zamknicia wypywu z gowicy podczas duszej przerwy

w eksploatacji pynw zoowych. Uywana jest rwnie do zamknicia wypywu w czasie wymiany wyposaenia znajdujcego si ponad ni lub te podczas prac ze luzami,

d) zasuwa awaryjna (4) suy tylko wycznie do zamknicia wypywu z gowicy podczas wymiany zasuwy roboczej (3)

e) zasuwa awaryjna (5) suy do zamykania wypywu z dolnej czci gowicy podczas wymiany zaworu iglicowego, znajdujcego si pomidzy zasuw a manometrem,

f) zasuwa awaryjna (6) suy tylko i wycznie do zamykania wypywu z dolnej czci gowicy podczas wymiany zasuwy roboczej (7),

g) zasuwa robocza (7) suy do odcinania przepywu pomidzy doln czci gowicy a kolektorem odpywowym. Jest ona uywana podczas cyrkulacji pynw pomidzy przestrzeni a rurami wydobywczymi lub te w czasie eksploatacji przez przestrze.

Oprcz gowic eksploatacyjny produkowanych przez Zakad Urzdze Naftowych Naftomet w Kronie, do eksploatacji samoczynnej ropy naftowej oraz gazu ziemnego stosowane s gowice eksploatacyjne produkowane przez firmy zagraniczne, takie jak: Cameron, Mc Evoy, Walker Steel, Malbranque.

Rury wydobywcze Eksploatacja samoczynna ropy naftowej z odwiertu odbywa si poprzez kolumn rur wydobywczych zapuszczonych do odwiertu i podwieszonych w gowicy odwiertu. Do podwieszenia rur stosuje si wieszaki umieszczone w korpusie 1 (rys. 3) w dolnej czci gowicy eksploatacyjnej. Wieszaki typu cylindrycznego z szyjk (produkowane przez ZUN Naftomet Krosno) uszczelniane s: - w korpusie gowicy poprzez aktywacj uszczelnienia ciarem rur wydobywczych lub

trzpieniami blokujcymi wieszak, - w pokrywie gowicy uszczelnieniami typu wymuszonego plastyfikatorem, podwjnymi

oringami i metod metal metal. Rury wydobywcze stosowane w uzbrojeniu odwiertw ropnych wykonane mog by

wedug PN-H-74238:1993 lub wedug normy API, w kilku odmianach wytrzymaociowych.


Dugo rur wydobywczych wykonuje si w dwch zakresach: - R1 6,1 m do 7,3 m, - R2 8,5 m do 9,8 m.

Wymiary rur wydobywczych stosowanych do niedawna w polskim grnictwie naftowym a ktre znajduj si jeszcze na wyposaeniu starszych odwiertw ropy naftowej przedstawia tabela 3. Tabela 3. Wymiary rur wydobywczych wedug norm ZSRR

rednica nominalna

rednica zewntrzna

Grubo cianki

rednica wewntrzna

rednica zewntrzna

zczki Masa Pojemno

[cale] [mm] [mm] [mm] [mm] [kg/m] [l/m] 1 48,3 4,0 40,3 55,0 4,39 1,3 2 60,3 5,0 50,3 73,0 6,84 2,0

2 73,0 5,5 62,0 89,5 9,16 3,0 3 88,9 6,5 75,9 107,0 13,22 4,5

3 101,6 7,0 100,3 132,5 15,22 6,2 Wymiary i waciwoci rur wydobywczych niespcznych wedug API, stosowanych

obecnie w Polsce przedstawia tabela 4.

Tabela.4. Wymiary i waciwoci rur wydobywczych wedug API [10]

rednica nominalna

rednica zewntrzna

Grubo cianki

rednica wewntrzna

rednica zewntrzna

zczki Masa Pojemno

[cale] [mm] [mm] [mm] [mm] [kg/m] [l/m] 1,9 48,3 3,7 40,9 55,9 4,1 1,3

2

60,3

4,2 4,8 6,5

51,8 50,6 47,4

73,0

6,0 6,8 8,6

2,1 2,0 1,8

2

73,0

5,5 7,0 7,8

62,0 59,0 57,4

88,9

9,5 11,6 12,8

3,0 2,7 2,6

3 88,9

5,5 6,5 7,3 9,5

77,9 76,0 74,2 69,9

108,0

11,5 13,7 15,2 18,9

4,8 4,5 4,3 3,9

Zwki dawice

Przy eksploatacji samoczynnej ropy naftowej, do dawienia wypywu w celu uzyskania wydobycia optymalnego, mog by stosowane rnego rodzaju zwki. Wyrnia si zwki stae (kryzy), o staej rednicy otworu przelotowego lub zwki nastawialne (dysze regulowane), ktrych wielko otworu przelotowego moe by regulowana rcznie lub automatycznie przez operatora obsugujcego odwiert eksploatacyjny. Ponadto mog by stosowane zwki wgbne, montowane w dolnej czci kolumny rur wydobywczych.

rednice zwek staych mog zawiera si w zakresie od 3 do 15 mm. Stosowane te mog by zwki wedug norm API, np.: 2/64, 4/64, 6/64, 8/64, 10/64, 12/64, 16/64, 18/64, 20/64, 22/64, 24/64. rednica zwek wedug API odpowiada wartociom w mm: 14/64 = 5,56 mm, 22/64 = 8,73 mm. Separatory na odwiercie samoczynnym

Strumie wypywajcej z odwiertu samoczynnego ropy naftowej zawiera przede wszystkim gaz ziemny, zarwno w stanie rozpuszczonym jak i wolnym (ropa zgazowana). Ponadto w eksploatowanej ropie moe by obecna woda zoowa a take czstki stae, jak


czstki zoa (piasek) lub rdza. Przed skierowaniem ropy do przerbki lub do transportu wymagane jest usunicie z niej zanieczyszcze. W tym celu stosowane s na odwiercie samoczynnym separatory (oddzielacze), ktrych zadaniem jest rozdzia pynw zoowych, co pozwala na usunicie ich z wydobywanej ropy.

Na odwiertach samoczynnych ropy naftowej stosowane s przede wszystkim separatory trjfazowe, ktre su do rozdziau gazu, ropy i wody oraz umoliwiaj wydzielenie fazy staej (piasek).

W procesie oddzielania wykorzystuje si takie zjawiska jak: - rozbicie strumienia ropy w separatorze o jego wewntrzne przegrody, - dziaanie siy cikoci, - dziaanie siy odrodkowej, - odstawanie si ropy, - zmian kierunku przepywu strumienia pynw zoowych, - dziaanie temperatury.

Separatory (oddzielacze) mona podzieli ze wzgldu na: 1) dziaanie:

- grawitacyjne, - odrodkowe,

2) funkcj: - dwufazowe, - trjfazowe,

3) konstrukcj: - pionowe (stojce), - poziome (lece), - kuliste,

4) wysoko cinienia roboczego: - wysokiego cinienia powyej 2,5 MPa, - redniego cinienia od 0,5 do 2,5 MPa, - niskiego cinienia od 0,1 do 0,5 MPa, - pracujce pod cinieniem atmosferycznym.

5) doprowadzenie ciepa; - podgrzewane, - niepodgrzewane. Przy odwiercie moe by zastosowany jeden separator lub kilka poczonych szeregowo,

ktre charakteryzuj si coraz mniejszym cinieniem roboczym. Pozwala to na efektywniejsze wydzielenie z ropy gazu ziemnego, ktrego rozpuszczalno w ropie zaley gwnie od cinienia. Zastosowanie jednego separatora mona uwaa za separacj dwustopniow, gdzie separator stanowi pierwszy stopie, natomiast zbiornik roboczy drugi stopie. Im wicej oddzielaczy stosuje si na odwiercie samoczynnym ropno-gazowym, tym mniejsze s straty gazu oraz lotnych wglowodorw ropnych.

Przy stosowaniu cztero stopniowej separacji dobr cinie na poszczeglnych stopniach moe by nastpujcy:

I stopie 3,0 4,5 MPa nadcinienia, II stopie 0,8 1,6 MPa nadcinienia, III stopie 0,02 0,2 MPa nadcinienia, IV stopie pod cinieniem atmosferycznym.

Wydzielanie si gazu z ropy naftowej uzalenione jest od cinienia i temperatury. Przy cinieniu mniejszym od cinienia nasycenia gaz wydziela si z ropy. Zjawisko to moe zachodzi zarwno w zou, jak i w rurach wydobywczych. Std na og do separatora


dopywa ukad dwufazowy ropa gaz. Ich wzajemny stosunek objtociowy zaley od skadu chemicznego ropy naftowej i gazu oraz od temperatury i cinienia. W separatorze bd wic zachodzi dwa gwne procesy: oddzielenie gazu od ropy naftowej, wydzielenie si rozpuszczonego gazu w ropie w wyniku dalszego spadku cinienia. W przypadku obecnoci w wydobywanej ropie wody zoowej w separatorze nastpuje rozdzielenie tych cieczy pod wpywem siy cikoci. Woda zoowa, ktra ma znacznie wiksz gsto od ropy gromadzi si w dolnej czci oddzielacza, skd odprowadzana jest do zbiornika wody zoowej. Z najniszej czci separatora okresowo mog by odprowadzane zanieczyszczenia mechaniczne. W polskim grnictwie naftowym przez wiele lat stosowane byy (na starszych kopalniach stosowane s w dalszym cigu) separatory trjfazowe stojce R 10/1000 i ODS 21/100 oraz poziome ODL 7/800. Separator pionowy (stojcy), podgrzewany typ R 10/1000 posiada nastpujce parametry techniczne: - cinienie robocze 10 at. 1,0 MPa, - rednica 1000 mm, - wysoko cakowita 4165 mm, - wysoko walczaka 3000 mm, - natenie przepywu 110 kg/h, - objto zbiornika 2,5 m3.

Obecnie stosowane s separatory o nowych rozwizaniach konstrukcyjnych, zapewniajce wiksz skuteczno (sprawno) rozdziau faz mieszaniny ropy gazu wody zoowej, oraz wstpne oczyszczanie gazu odbieranego z separatora. Schemat separatora poziomego, z oznaczeniem krcw i podstawowych wymiarw przedstawia rys. 5. W tabeli 5 zawarto typowe parametry pracy separatora, natomiast tabela 6 zawiera wykaz krcw, ktre stanowi uzbrojenie separatora.

Rys. 5. Separator trjfazowy poziomy, podgrzewany nowy typ [1]


Tabela 5. Parametry techniczne separatora z rysunku 5 [1] Lp. Parametr Jednostka Warto

1 Cinienie (min/max) [bar] 4/10 2 Temperatura [oC] +25 3 Cinienie nastawy urzdz. zabezp. [bar] 16 4 Gsto cieczy (lekka/cika) [kg/m3] 740/990 5 Lepko cieczy (lekka/cika) [cP] 0,8/0,92 6 Przepyw masowy (lekka/cika) [kg/h] 296,6/93,7 7 Gsto robocza gazu [kg/m3] 5,2 8 Przepyw masowy gazu [kg/h] 43,6 9 Pojemno separatora [m3] ~4,6

10 Powierzchnia wymiany ciepa [m2] ~1,25

Tabela 6. Oznaczenie krcw dla separatora na rysunku 5 [1] Oznaczenie Przeznaczenie Oznaczenie Przeznaczenie

A Wlot ropy surowej L Regulator poziomu B1 B6 Pynowskazy konierzowe M Spust ropy

C Zawr bezpieczestwa N Spust wody zoowej D Waz O Odpowietrzenie E Pomiar cinienia R Pomiar temperatury F Regulator poziomu S Spust zanieczyszcze G Wylot gazu T Regulator temperatury H Krciec demistera U1 U2 Wlot/wylot czynnika grzejnego

K1 K2 Pomiar rnicy cinienia W Waz wownicy grzejnej

Pakery eksploatacyjne Pakery s to urzdzenia, ktre su do zamknicia przestrzeni midzy rurami okadzinowymi a przewodem wiertniczym (w procesie wiercenia otworw) lub midzy rurami okadzinowymi a rurami wydobywczymi podczas eksploatacji ropy naftowej lub gazu ziemnego. Pakery stosowane przy eksploatacji samoczynnej ropy naftowej zapinane s na rurach wydobywczych nad poziomem ropononym, w celu uniemoliwienia przepywu pionowego pynu zoowego przez przestrze piercieniow pomidzy rurami (rys. 6). Pakery eksploatacyjne (wydobywcze) stosuje si m.in. w celu: - oddzielenia cinienia w odwiercie od dziaania na rury okadzinowe, - oddzielenia pynw odwiertowych od rur okadzinowych, zwaszcza gdy zawieraj

siarkowodr, - poprawienia warunkw krenia i skierowania przepywu pynu zoowego przez rury

wydobywcze i gowic eksploatacyjn, - zakotwiczenia rur wydobywczych w rurach okadzinowych, - wyeliminowania dziaania gazodwigu na zoe. Pakery mog by oglnie sklasyfikowane jako: wycigane z odwiertu po ich wykorzystaniu i odpiciu w rurach okadzinowych, stae, nie dajce si odpi i wycign z odwiertu, czciowo stae, ktre po ich wykorzystaniu mog by odpite i wycignite na

powierzchni. Ze wzgldu na metod kotwiczenia pakery dziel si na zapinane w rurach okadzinowych przy uyciu liny, kotwiczone mechanicznie lub zapinane hydraulicznie.

Podstawowymi czciami skadowymi pakerw s szczki kotwiczne, przesuwajce si po stokowej powierzchni kaduba pakera oraz elastyczny element uszczelniajcy. Rys. 7 przedstawia paker eksploatacyjny obcieniowy modelu E, zapinany w rurach okadzinowych przez wywarcie nacisku osiowego kolumna rur wydobywczych.


Rys. 6. Schemat odwiertu ropno-gazowego

z uyciem pakera eksploatacyjnego: 1 rury okadzinowe, 2 rury wydobywcze, 3 element uszczelniajcy pakera, 4 ropa naftowa [13, s. 132]

Rys. 7. Paker eksploatacyjny: 1 uszczelniacz pakera,

2 szczeki kotwiczne [13, s. 134]

Pakery wydobywcze montuje si przede wszystkim w odwiertach, w ktrych wystpuje

I lub II kategoria zagroenia siarkowodorem H2S. Zbiorniki produkcyjne (magazynowe)

Zbiorniki produkcyjne przeznaczone s do magazynowania ropy naftowej lub wody zoowej przy odwiercie eksploatacyjnym lub grupie odwiertw. Zwykle maj posta prostopadociennej skrzyni (rys. 8) lub lecych walczakw (rys. 9) o pojemnoci od kilkunastu do ok. 50 m3.

Rys. 8. Prostopadocienny zbiornik ropy naftowej


Rys. 9. Zbiornik walczakowy lecy

Zbiorniki dla ropy posiadaj szczelne zamknicia w celu zmniejszenia strat

spowodowanych odgazowaniem czy parowaniem ropy naftowej, zwaszcza w okresie letnim. Powinny posiada wownic grzewcz w celu podgrzewania ropy. Zbiornik zamknity na wglowodory cieke (rop) powinien by wyposaony w: - zawr cinieniowo-depresyjny, - dwa szczelnie zamknite wazy, - urzdzenie do pomiaru poziomu cieczy i cinie, - urzdzenie do poboru prbek ropy.

Zbiorniki zawierajce wglowodory cieke otacza si waem ziemnym o wysokoci, co najmniej 1 m i szerokoci korony oraz co najmniej 0,5 m lub murem ochronnym. Wymagana pojemno obwaowania zbiornikw ropy naftowej wynosi dla: 1) jednego zbiornika 100% jego pojemnoci, 2) dwch zbiornikw 75% ich cznej pojemnoci, 3) trzech i wicej zbiornikw 50% ich cznej pojemnoci.

Zbiornikw ropy naftowej nie wolno ustawia na terenie zalewowym rzek i potokw. Niedopuszczalne jest ustawianie zbiornikw z rop naftow zawierajc siarkowodr w zagbieniach terenu [11]. Siarkowodr, ktry jest gazem lejszym od powietrza, w przypadku ulatniania si ze zbiornika ciele si przy powierzchni terenu, co stwarza due zagroenie dla czowieka przebywajcego w pobliu zbiornika.

Dopuszczalna wysoko napenienia zbiornikw ropy naftowej nie powinna przekracza 95% cakowitej pojemnoci zbiornika. Ropa naftowa podczas nagrzewania si w zbiorniku, np. latem zwiksza swoj objto. Std napenienie zbiornika w 100% powodowaoby powstawanie duych napre rozcigajcych a w konsekwencji uszkodzenie (pknicia) zbiornika lub uszkodzenia elementw jego wyposaenia. 4.2.2. Pytania sprawdzajce

Odpowiadajc na pytania, sprawdzisz, czy jeste przygotowany do wykonania wicze. 1. Co wchodzi w skad uzbrojenia wgbnego odwiertu samoczynnego ropy naftowej? 2. Co wchodzi w skad wyposaenia napowierzchniwego odwiertu samoczynnego ropy? 3. Jakie zadanie spenia gowica eksploatacyjna odwiertu samoczynnego? 4. Jak funkcje speniaj zasuwy montowane na gowicy eksploatacyjnej? 5. Jakie nominalne wartoci cinie powinny posiada gowice eksploatacyjne? 6. W jaki sposb odbywa si sterowanie zasuwami na gowicy?


7. W jaki sposb rury wydobywcze zamocowane s w gowicy odwiertu? 8. Jakie rednice rur wydobywczych okrela norma API? 9. Od czego zaley rednica wewntrzna rur wydobywczych? 10. W jakim celu stosuje si separator na odwiercie samoczynnym ropy? 11. Jakie zjawiska fizyczne wykorzystuje si w pracy separatorw? 12. Jakie s kryteria podziau separatorw? 13. Jakie s znane typy (rodzaje) separatorw? 14. Czym rni si separator dwufazowy od trjfazowego? 15. Na czym polega separacja wielostopniowa? 4.2.3. wiczenia wiczenie 1 Na odwiercie samoczynnym ropy naftowej planowane jest wykonanie pomiarw wgbnych cinienia i temperatury z wykorzystaniem techniki linowej. Korzystajc z oznacze elementw gowicy (zasuw), jak na rys. 3. Poradnika dla ucznia, okrel kolejno czynnoci, jakie naley wykona przy zapuszczaniu a nastpnie przy wyciganiu przyrzdw pomiarowych.

W wykazie czynnoci uwzgldnij zamontowanie i demonta luzy pomiarowej. Wykaz sporzd w postaci zestawienia tabelarycznego.


Aby wykona wiczenie, powiniene: 1) okreli rodzaje czynno, jakie bd wymagane w caej operacji zwizanej

z wykonaniem pomiarw, 2) wypisa te elementy gowicy, ktre bd uyte w trakcie wykonywania pomiarw, 3) sporzdzi tabel, do ktrej wpiszesz kolejno czynnoci i numery elementw gowicy, 4) ustali kolejno wykonywania poszczeglnych czynnoci, 5) wypeni przygotowan tabel, oddzielnie dla zapuszczania i wycigania przyrzdw, 6) dokona prezentacji wynikw pracy.

Wyposaenie stanowiska pracy: - przybory rysunkowe: owek, gumka, - schemat gowicy eksploatacyjnej, - tabele oznacze elementw gowicy, - zeszyt.

wiczenie 2

Wykonaj schemat blokowy przedstawiajcy klasyfikacj separatorw z uwzgldnieniem poznanych kryteriw podziau. Schemat wykonaj odrcznie na karcie papieru, a nastpnie z wykorzystaniem techniki komputerowej.


Aby wykona wiczenie, powiniene: 1) wypisa poznane kryteria podziau separatorw, 2) wypisa znane typy separatorw, 3) przyporzdkowa poszczeglne typy separatorw do ustalonych kryteriw podziau, 4) wykona odrcznie schemat blokowy,


5) wykona schemat z wykorzystaniem komputera, 6) zaprezentowa wyniki swojej pracy.

Wyposaenie stanowiska pracy:

- Poradnik dla ucznia, - przybory rysunkowe, - kartki papieru, - komputer, - zeszyt. 4.2.4. Sprawdzian postpw Czy potrafisz:

Tak

Nie 1) wymieni elementy uzbrojenia wgbnego odwiertu samoczynnego ropy? 2) wymieni urzdzenia wyposaenia napowierzchniowego odwiertu

samoczynnego? 3) okreli zadania poszczeglnych urzdze napowierzchniowych?

4) omwi budow gowicy eksploatacyjnej odwiertu samoczynnego? 5) okreli przeznaczenie poszczeglnych zasuw gowicy eksploatacyjnej? 6) poda wartoci cinie nominalnych dla gowic eksploatacyjnych? 7) poda wartoci rednic nominalnych rur wydobywczych? 8) scharakteryzowa zasad dziaania separatora grawitacyjnego? 9) przedstawi klasyfikacj separatorw stosowanych na odwiertach ropno-

gazowych?

10) okreli na schemacie separatora poziomego przeznaczenie poszczeglnych krcw?

11) okreli funkcj pakerw eksploatacyjnych? 12) wyjani sposb zapuszczania i zapinania pakerw eksploatacyjnych? 13) wymieni rodzaje zbiornikw i elementy ich uzbrojenia? 14) okreli zasady sytuowania zbiornikw przy odwiercie eksploatacyjnym?


4.3. Parametry wydajnoci odwiertu samoczynnego 4.3.1. Materia nauczania

Pod pojciem wydajno odwiertu rozumiemy ilo ropy naftowej i gazu ziemnego wydobytych w jednostce czasu podczas eksploatacji zoa [9]. Ilo ropy naftowej moemy podawa w tonach lub m3, natomiast ilo gazu ziemnego w Nm3 (normalnych metrach szeciennych) tj. w warunkach normalnych, zredukowanych do cinienia 1013,25 hPa i temperatury 273 K (0oC). Dla odwiertu moemy okreli jego wydajno potencjaln, jako teoretyczn ilo ropy naftowej dopywajca do odwiertu w jednostce czasu przy przeciwcinieniu na zoe rwnym cinieniu atmosferycznemu.

Ilo wydobywanej ropy naftowej z odwiertu przy eksploatacji samoczynnej okrela si jako wydobycie: 1) potencjalne, 2) optymalne.

Wydobycie potencjalne ropy naftowej z odwiertu jest to maksymalna ilo ropy, jak mona wydoby w jednostce czasu z odwiertu, w trakcie wolnego, samoczynnego wypywu. Wolny, samoczynny wypyw ropy z odwiertu moe mie miejsce w sytuacji braku dawienia wypywu na gowicy odwiertu eksploatacyjnego. W tym przypadku moemy mie do czynienia z powstawaniem w zou stokw wodnych i gazowych, wynoszeniem z rop znacznych iloci materiau skalnego (piasku) ze strefy przyodwiertowej zoa ropnego. Eksploatacja ropy w tych warunkach odbywa si z duym lub bardzo duym wykadnikiem gazowym WG. Prowadzi to do stosunkowo szybkiego odgazowania zoa a tym samym pozbawienia go wanego czynnika energetycznego, jakim jest energia gazu rozpuszczonego w ropie, ktry wydzielajc si z ropy w odwiercie, powoduje nagazowanie supa ropy w rurach wydobywczych.

Aby unikn tych zagroe eksploatacja samoczynna ropy naftowej powinna by prowadzona w warunkach wydobycia optymalnego. Jest to wydobycie zapewniajce maksymalne sczerpanie zasobw zoa przy minimalnych kosztach lub maksymalnym wykorzystaniu energii zoowej. Zapewnia to duszy okres prowadzenia eksploatacji samoczynnej ropy naftowej danym odwiertem.

W odwiertach samoczynnych ropy naftowej podstawowym wskanikiem, okrelajcym wydobycie optymalne, jest wielko wykadnika gazowego WG.

Wykadnik gazowy okrela liczb metrw szeciennych wydobywanego gazu ziemnego przypadajc na jednostk iloci ropy naftowej, wydobytej w tym samym czasie z odwiertu eksploatacyjnego. Wielko wykadnika gazowego okrelamy wzorem:

QGWG = [Nm3/m3] lub [Nm3/t]

gdzie: G ilo gazu ziemnego wydobytego razem z rop [Nm3], Q ilo wydobytej ropy naftowej [m3] lub [t]. Wydobycie ropy naftowej i gazu ziemnego z samoczynnego odwiertu ropno-gazowego

reguluje si poprzez: stosowanie waciwie dobranych pod wzgldem rednicy zwek dawicych, stosowanie rur wydobywczych o odpowiedniej rednicy.

Zwki dawice montuje si na gowicy odwiertu lub na odcinku odpywowym nagazowanej ropy z odwiertu. Zwki dawice mog by rwnie instalowane w odwiercie, w dolnym kocu rur wydobywczych.


Okrelenie gwnych parametrw instalacji wydobywczej samoczynnego odwiertu ropno-gazowego polega na obliczeniu lub doborze: 1) dugoci kolumny rur wydobywczych, 2) rednicy rur wydobywczych, 3) rednicy przewitu zwki dawicej.

Dugo kolumny rur wydobywczych L [m] mona obliczy ze wzoru [4]:

gd

n

r PPdhWGhhL log799121

22

5,0

g

+

+=

gdzie: WG wykadnik gazowy niezbdny do istnienia samoczynnego wypywu [Nm3/m3], d rednica rur wydobywczych [m], Pn cinienie nasycenia [MPa], Pgd cinienie gowicowe dynamiczne [MPa], r ciar waciwy ropy naftowej [N/m3],

][mPP

hr

gdn

g-

=

gdzie:

r redni ciar waciwy ropy w rurach wydobywczych [N/m3]. Jeeli dla danego odwiertu Pdd > Pn, to tak obliczon dugo kolumny rur

wydobywczych wskazane jest zwikszy o 30 do 40 m. Jeeli natomiast Pdd < Pn kolumn rur wydobywczych naley zapuci do stropu zoa (miejsca grnej czci otworw perforacyjnych wykonanych w kolumnie rur okadzinowych).

rednic rur wydobywczych, przy zaoeniu okrelonej wydajnoci Q, mona okreli ze

wzoru:

3 11 (2628,0

r

gdgd

r

PPL

LQPP

Ld

g

g-

-

-

=

gdzie: d rednica rur wydobywczych [m], Q planowana wydajno odwiertu [m3/s], P1 cinienie u spodu rur wydobywczych [Pa], pozostae oznaczenia jak powyej. W przyblieniu mona przyj, e warto cinienia P1 jest rwna cinieniu dennemu

dynamicznemu Pdd. Cinienie gowicowe dynamiczne Pgd w tym przypadku naley przyjmowa jako cinienie panujce w rurach wydobywczych na gowicy odwiertu.

W praktyce rednice rur wydobywczych stosowanych przy eksploatacji samoczynnej ropy wynosz najczciej: 2, 2 , 2 , 2 .


Zwki dawice Eksploatacja samoczynna ropy naftowej, z zachowaniem optymalnych warunkw

wydobycia dla danego odwiertu, wymaga zastosowania zwki dawicej samoczynny wypyw nagazowanej ropy. Zwki dawice samoczynny wypyw z odwiertu mog rwnie nosi nazw zwki produkcyjne.

rednic zwki dawicej zapewniajcej optymalne wydobycie mona okreli ze wzoru lub na podstawie prbnego odbioru pyny, przy zmiennych warunkach wydobycia.

rednic przewitu zwki dawicej, niezbdnej dla utrzymania odpowiedniego przeciwcinienia na zoe mona obliczy na podstawie uproszczonego wzoru [7]:

gd

gp P

Gd

gj

= 51,2

gdzie:

dp rednica przewitu zwki [m], wspczynnik zaleny od wartoci WG ( mona przyj = 1,1), G wydobycie gazu z danego odwiertu [Nm3/s], g ciar waciwy gazu [N/m3], Pgd cinienie gowicowe dynamiczne [Pa]. W praktyce optymaln rednic zwki dawicej ustala si na podstawie pomiarw

parametrw hydrodynamicznych metod prbnego odbioru pynu. Pomiar polega na kilkakrotnej zmianie warunkw eksploatacji, poprzez zmian rednicy zwki dawicej. Dla zwek o rnych rednicach wykonuje si pomiar wielkoci wydobycia ropy naftowej z rwnoczesnym pomiarem iloci wydobywanego gazu. Na podstawie tych danych okrela si warto wykadnika gazowego dla poszczeglnych zwek dawicych.

Uwzgldniajc wartoci wydobycia ropy i gazu oraz warto WG mona sporzdzi wykres (rys. 10), na podstawie ktrego okrela si optymaln rednic zwki dawicej.

Optymalne warunki samoczynnej eksploatacji s wtedy, gdy wydobywanym pynie nie ma wody ani czci staych (piasku), a wydobycie ropy jest due przy stosunkowo najmniejszym wykadniku gazowym. Prowadzenie eksploatacji przy zachowaniu stosunkowo najmniejszego wykadnika gazowego zapewnia racjonalne wykorzystanie energii zoowej, jak jest w tym przypadku energia rozprajcego si gazu, ktry wydziela si z ropy naftowej.

Rys. 10. Wyznaczenie optymalnej rednicy zwki dawicej


Przy eksploatacji samoczynnej ropy naftowej mog by stosowane zwki stae (kryzy), o staej rednicy otworu przelotowego lub zwki nastawialne (dysze regulowane), ktrych wielko otworu przelotowego moe by regulowana rcznie lub automatycznie przez operatora obsugujcego odwiert eksploatacyjny.

rednice zwek staych mog zawiera si w zakresie od 3 do 15 mm. Stosowane te mog by zwki wg. norm API, np.: 14/64 (5,56 mm) czy 22/64 (8,73 mm). Zaburzenia samoczynnego wypywu

Niezaburzony wypyw ropy naftowej z odwiertu samoczynnego charakteryzuje si staym wydobyciem ropy i gazu oraz staym cinieniem w rurach wydobywczych oraz w przestrzeni piercieniowej, w stosunkowo krtkim okresie czasu eksploatacji zoa.

Spadek wydobycia ropy moe by spowodowany przyczynami naturalnymi, do ktrych moemy zaliczy 1) spadek cinienia zoowego, 2) zawodnienie strefy przyodwiertowej, 3) spadek cinienia dennego wskutek zmian w strefie przyodwiertowej w wyniku:

- zaparafinowania porw skay ropononej, - osadzania si w porach czstek staych zoa, - zwikszenia si tzw. skin efektu. Zaburzenia samoczynnego wypywu mog by rwnie wywoane wskutek innych

przyczyn. Jeeli nastpi stosunkowo szybki wzrost cinienia w rurach wydobywczych na gowicy, moe to oznacza zatkanie osadami parafiny lub piaskiem przewodu odpywowego ropy z gowicy lub zatkanie si zwki dawicej. Zmniejszenie si cinienia w rurach wydobywczych i spadek wielkoci wydobycia moe wiadczy o zatkaniu si piaskiem lub osadami parafiny dolnej czci rur wydobywczych.

Przy eksploatacji samoczynnej ropy naftowej jednym z powaniejszych utrudnie jest tworzenie si osadw parafiny w rurach wydobywczych oraz w rurocigu czcym odwiert z separatorem zwaszcza, gdy eksploatowana jest ropa wysokoparafinowa. Czynnikiem uatwiajcym wytrcanie si parafiny jest spadek temperatury strumienia zgazowanej ropy w wyniku rozprania si gazu (efekt Joule'a Thomsona). Dla przeciwdziaania tworzeniu si osadw parafiny za zwk dawic wskazane jest zainstalowanie na odwiercie wymiennika ciepa (podgrzewacza), pomidzy gowic eksploatacyjn a zwk lub tu za zwk dawic a przed separatorem.

Zmniejszenie si cinienia w przestrzeni piercieniowej odwiertu moe wiadczy o gromadzeniu si na dnie odwiertu zasypu lub wody zoowej. Cinienie w przestrzeni piercieniowej jest zwykle wiksze ni cinienie w rurach wydobywczych.


Odpowiadajc na pytania, sprawdzisz, czy jeste przygotowany do wykonania wicze. 1. Co rozumiemy pod pojciem wydajno odwiertu? 2. Czym charakteryzuje si wydobycie potencjalne samoczynnego odwiertu ropno-

gazowego? 3. Co jest podstawowym miernikiem wydobycia optymalnego odwiertu ropno-gazowego? 4. Jak definiuje si wykadnik gazowy? 5. W jaki sposb mona regulowa wydobycie z odwiertu samoczynnego? 6. Jak rol peni zwki na odwiercie samoczynnym? 7. Jakie wyrnia si gwne parametry instalacji wydobywczej odwiertu samoczynnego? 8. Do jakiej gbokoci zapuszcza si kolumn rur wydobywczych, gdy Pdd < Pn? 9. Jakie w praktyce s stosowane rednice rur wydobywczych?


10. W jaki sposb ustala si optymaln rednic zwki dawicej? 11. Jak warto WG przyjmuje si przy doborze zwki dawicej? 12. W jakich miejscach instaluje si zwk dawic na odwiercie samoczynnym ropy

naftowej? 13. Ile moe wynosi rednica zwki dawicej? 14. Co zaliczamy do naturalnych przyczyn spadku wydobycia samoczynnego? 15. Jakie mog by przyczyny zaburzenia samoczynnego wydobycia ropy naftowej? 4.3.3. wiczenia wiczenie 1 W odwiercie samoczynnym ropy naftowej przeprowadzono pomiar parametrw hydrodynamicznych metod prbnego odbioru pynu, zmieniajc czterokrotnie rednic zwki dawicej, zamontowanej na gowicy odwiertu. Dla kadej zwki dokonano pomiaru wielkoci wydobycia ropy naftowej i iloci towarzyszcego ropie gazu ziemnego. Wyniki pomiarw przedstawia ponisza tabela.

Lp. rednica zwki [mm]

Wydobycie ropy

[dm3/s]

Wydobycie gazu

[Nm3/min] WG

4 27 10-2 0,81 5 30 10-2 0,72 6 32 10-2 0,92 7 30 10-2 1,17

Na podstawie wynikw pomiarw okrel rednic zwki dawicej, jak powinno si zainstalowa na tym odwiercie, aby uzyska wydobycie optymalne ropy naftowej.

Sposb wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie, powiniene: 1) sporzdzi w zeszycie tabelk, do ktrej wpiszesz wyniki pomiarw, 2) przeliczy wartoci wydobycia z zachowaniem jednostek SI, 3) obliczy warto wykadnika gazowego, 4) sporzdzi ukad wsprzdnych, 5) wykona wykresy zalenoci wydobycia i WG od rednicy zwki, 6) okreli z wykresu optymaln rednic zwki, 7) zaprezentowa wyniki swojej pracy, 8) uzasadni przyjte rozwizanie.


- przybory rysunkowe: linijka, owek, gumka, - kartki papieru milimetrowego, - kartki papieru A4 (ksero), - kalkulator, - zeszyt.


wiczenie 2 Oblicz rednic rur wydobywczych dla odwiertu samoczynnego, przyjmujc nastpujce dane wyjciowe: - wydajno odwiertu 115,8 10-3 m3/min, - dugo rur wydobywczych 1200 m, - cinienie u spodu rur wydobywczych 3100 kPa, - cinienie gowicowe dynamiczne 0,15 MPa, - gsto ropy naftowej 880 kg/m3. Po obliczeniu wartoci rednicy rur wyraonej w metrach, dobierz najblisz warto rednicy wedug norm API.

Sposb wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie, powiniene: 1) wypisa z zeszytu (Poradnika) wzr na obliczenie rednicy rur, 2) przeliczy podane wartoci z uwzgldnieniem odpowiednich jednostek, 3) obliczy warto rednicy rur, 4) dobra rury zgodnie z norm API, 5) zaprezentowa wyniki swojej pracy, 6) uzasadni przyjte rozwizanie.


- Poradnik dla ucznia, - zestawienie danych technicznych rur wydobywczych, - kalkulator, - zeszyt. 4.3.4. Sprawdzian postpw

Czy potrafisz: Tak

Nie

1) zdefiniowa pojcia; wydobycie potencjalne i optymalne odwiertu samoczynnego ropy naftowej?

2) zdefiniowa pojcie wykadnika gazowego? 3) okreli sposoby regulacji wydobycia ropy z odwiertu

samoczynnego?

4) obliczy warto wykadnika gazowego? 5) okreli zasady ustalania gbokoci zapuszczenia rur

wydobywczych?

6) wyjani rol zwek dawicych stosowanych na odwiertach samoczynnych ropy naftowej?

7) wymieni wielkoci rednic rur wydobywczych przy eksploatacji samoczynnej?

8) okreli zasady doboru rednic rur wydobywczych i zwki dawicej?

9) okreli miejsca, w ktrych mog by instalowane zwki dawice na odwiercie samoczynnym?

10) wyznaczy optymaln rednic zwki dawicej? 11) wymieni rodzaje zaburze samoczynnego wypywu ropy

z odwiertu oraz poda ich przyczyny?


4.4. Rodzaje gazodwigw 4.4.1. Materia nauczania Po ustaniu eksploatacji samoczynnej ropy naftowej z odwiertu jej dalsze wydobywanie moe by prowadzone jedn z metod mechanicznych, do ktrych zaliczamy eksploatacj za pomoc spronego gazu. Polega ona na wydobywaniu pynu zoowego (ropy naftowej, solanki, wd mineralnych) przez wynoszenie ich na powierzchni spronym gazem doprowadzonym z powierzchni do urzdzenie wydobywczego. Ten sposb wydobywania ropy naftowej powszechnie nazywany jest gazodwigiem. W przypadku stosowania powietrza zamiast gazu ziemnego, np. przy wydobywaniu wd podziemnych, ten sposb eksploatacji nazywamy gazodwigiem powietrznym. W praktyce naftowej znanych jest kilka typw gazodwigw. Podstawowa odmiana gazodwigu, jakim jest gazodwig sprarkowy (toczenie gazu do odwiertu przy pomocy sprarki), charakteryzuje si cigym zataczaniem gazu do odwiertu, a take cigym wypywem na powierzchni nagazowanej ropy naftowej. Ze wzgldu na konstrukcj, ktr okrela liczba kolumn rur instalacji wydobywczej zapuszczonych do odwiertu eksploatacyjnego, gazodwigi mona podzieli na: a) jednokolumnowe, b) dwukolumnowe:

- wsprodkowe kolumny rur instalacji gazodwigowej, - rwnolege kolumny rur instalacji gazodwigowej. Ze wzgldu na sposb zataczania gazu do odwiertu gazodwigi mona podzieli na;

centralne, piercieniowe.

Ponadto do eksploatacji ropy naftowej mog by rwnie stosowane: gazodwig sprarkowy z komor wymiany nazywany pomp wyporow, gazodwig nurnikowy.

Rys. 11. Typy konstrukcyjne gazodwigw sprarkowych a jednokolumnowy

centralny, b jednokolumnowy piercieniowy, c dwukolumnowy centralny, d dwukolumnowy piercieniowy [4, s. 202]


W gazodwigu jednokolumnowym kolumna rur wydobywczych zapuszczona jest bezporednio do eksploatacyjnej kolumny rur okadzinowych i siga poziomu ropy naftowej. Przy systemie centralnym t kolumn toczony jest gaz z powierzchni, natomiast wypyw nagazowanej ropy odbywa si przestrzenia piercieniow, pomidzy kolumna okadzinow a rurami wydobywczymi. W systemie piercieniowym gaz toczony jest do odwiertu przestrzeni piercieniow, a wypyw nagazowanej ropy odbywa si kolumna rur wydobywczych.

W gazodwigu jednokolumnowym dynamiczny poziom ropy naftowej znajduje si na gbokoci dolnego koca (buta) rur wydobywczych. Gazodwig dwukolumnowy posiada dwie, wsprodkowe kolumny rur wydobywczych, zapuszczone do eksploatacyjnej kolumny rur okadzinowych. Zewntrzna kolumna rur zapuszczona moe by na gboko od 20 do 30 m ponad strop zoa lub grny rzd otworw perforacyjnych wykonanych w rurach okadzinowych. Przy systemie centralnym gaz toczony jest wewntrzn kolumn rur wydobywczych, natomiast nagazowana ropa wypywa przestrzenia piercieniow midzy rurami wydobywczymi. W gazodwigu piercieniowym gaz toczony jest przestrzeni piercieniow midzy rurami wydobywczymi, za ropa wypywa wewntrzn kolumn rur. Przy gazodwigu dwukolumnowym ma miejsce rzeczywiste zanurzenie rur wydobywczych pod dynamiczny poziom ropy w odwiercie (rys. 11. c, d). Gazodwig centralny nie powinien by stosowany do eksploatacji ropy naftowej zanieczyszczonej piaskiem, ze wzgldu na stosunkowo szybkie wycieranie zczek poczeniowych centralnych rur wydobywczych (nagazowana ropa z piaskiem przepywa przestrzeni piercieniow). W przypadku stosowania gazodwigu piercieniowego, zwaszcza dla gbszych odwiertw, zachodzi konieczno wyposaenia wewntrznej kolumny rur wydobywczych w zawory rozruchowe (rys. 12). Umoliwiaj one obnienie cinienia rozruchowego poprzez nagazowanie supa ropy w rurze wydobywczej (obnienie ciaru waciwego ropy), tym samym uatwia to rozpoczcie pracy gazodwigu.

Rys. 12. Gazodwig jednokolumnowy piercieniowy z zaworami rozruchowymi 1 rury okadzinowe, 2

zawory rozruchowe, 3 rury wydobywcze, 4 regulator cinienia, 5 przestrze midzyrurowa, 6 zasuwa, 7 manometr, 8 uszczelniacz (paker) [15, s. 289]


Gazodwig dwukolumnowy z rurami zapuszczonymi do odwiertu rwnolegle (system Pohle) przedstawia rysunek 13.

Rys. 13. Gazodwig dwukolumnowy (system Pohle): 1 rury okadzinowe,

2 stopa (but), 3 kolumna rur zasilajcych, 4 kolumna rur wydobywczych, 5 regulator cinienia, 6 zasuwa, 7 manometr, 8 przestrze midzyrurowa. [15, s. 287]

Gazodwig sprarkowy z komor wymiany (pompa wyporowa) Pompa wyporowa (rys. 14) jest urzdzeniem wydobywczym, w ktrym prac wydwignicia ropy na powierzchnie wykonuje energia rozprajcego si gazu. Urzdzenie skada si z dwukolumnowego wsprodkowego zestawu rur wydobywczych. W dolnej czci zewntrznej kolumny wydobywczej znajduje si specjalna komora wymiany z zaworem zwrotnym, ktry uniemoliwia bezporednie oddziaywanie medium roboczego (gazu) na zoe ropy naftowej. Na gowicy odwiertu znajduje si zawr regulacyjny, ktry steruje toczeniem gazu do przestrzeni piercieniowej rur wydobywczych, a tym samym do komory wymiany. Dugo komory wymiany L2 nie powinna by wiksza od wysokoci statycznego supa ropy w odwiercie ho. Pompa wyporowa pracuje w sposb cykliczny, przy czym peny cykl pracy skada si z trzech okresw: - okres napeniania komory, - okres wytaczania ropy z komory, - okres wyrwnywania cinie.

W okresie napeniania komory (rys. 14) zamknity jest zawr regulacyjny Z i przerwany jest dopyw gazu do przestrzeni piercieniowej kolumny rur wydobywczych. Wewntrz rur wydobywczych panuje wwczas cinienie rwne gowicowemu Pgd. Pod


wpywem rnicy cinie midzy komor a odwiertem (Pdd) otwiera si zawr stopowy Zs, a ropa dopywa do komory do momentu, a osignie wysoko ho.

Po zakoczeniu okresu napeniania komory zawr regulacyjny Z otwiera dopyw spronego gazu do instalacji, ktrego cinienie w rurach PG jest wiksze od Pdd. Powoduje to zamknicie zaworu stopowego i przerw w dopywie ropy do komory. Toczony do instalacji gaz powoduje wytaczanie ropy z komory do wewntrznej kolumny rur wydobywczych, gdzie tworzy ona sup o okrelonej wysokoci nazywany korkiem ropnym. Nastpuje ponowne zamknicie zaworu Z i przerwanie toczenia gazu do pompy wyporowej (koczy si drugi okres).

Ropa dopywajca ze zoa do odwiertu gromadzi si w tym czasie w przestrzeni midzy rurami okadzinowymi, a zewntrzn kolumn rur wydobywczych (komor). Na pocztku trzeciego okresu (wyrwnywania cinie) w przestrzeni piercieniowej midzy kolumnami rur wydobywczych i w komorze pompy panuje cinienie gazu PG, natomiast w rurach wydobywczych nad korkiem ropnym cinienie Pgd, w przyblieniu rwne cinieniu atmosferycznemu. Ta dua rnica cinie, co najmniej kilka MPa, powoduje ruch supa ropy ku grze z du prdkoci. Rnica cinie powinna by taka, aby prdko ropy w rurach wydobywczych wynosia od 10 do 20 m/s. Powoduje to wprawdzie znaczne opory przepywu (tarcia), ale zapobiega przelizgiwaniu si gazu w wytaczanym supie ropy.

Zalet stosowania pompy wyporowej jest brak oddziaywania czynnika roboczego (gazu) na zoe ropy oraz mniejsze, ni w przypadku typowego gazodwigu sprarkowego, jednostkowe zuycie gazu. Wydajno pompy wyporowej jest natomiast mniejsza od wydajnoci gazodwigu sprarkowego.

Rys. 14. Schemat pompy wyporowej G gaz ziemny, R ropa naftowa, Z zawr regulacyjny,

Zs zawr stopowy, L1 dugo zewntrznej kolumny rur wydobywczych, L2 dugo komory wymiany, Vw objto wewntrznej kolumny rur wydobywczych, Vpp objto przestrzeni piercieniowej, Vk objto komory wymiany, h0 poziom statyczny supa ropy. [13, s. 161]


Gazodwig nurnikowy Jest to typ gazodwigu ze swobodnym tokiem (nurnikiem) umieszczonym w kolumnie rur wydobywczych, ktrego zadaniem jest oddzielenie gazu od wydobywanej ropy naftowej (rys. 15). Nurnik w dolnej czci posiada zawr 5. Pod wpywem wasnego ciaru zawr 5 przesuwa si w d od pooenia w gniedzie 4 i wwczas nurnik opada w d w rurach wydobywczych.

Podczas opadania nurnika gaz i ropa przepywaj przez kana gniazda zaworu. W chwili, gdy nurnik osignie spd kolumny rur wydobywczych, gdzie zamontowany jest amortyzator 6, trzon zaworu nurnika podnosi si i zamyka kana przelotowy w gniedzie zaworu. Pod wpywem dziaania naporu spronego gazu i ropy w rurach, nurnik przemieszcza si w kolumnie rur wydobywczych ku grze i podnosi rwnoczenie sup ropy, ktra znajduje si nad nurnikiem.

Gdy nurnik przemieci si powyej rurocigu odpywowego ropy 3, gaz i ropa spod nurnika przepywaj do rurocigu odpywowego. Tym samym zmniejsza si cinienie pod nurnikiem a po uderzeniu nurnika o grny amortyzator 1, nurnik ponownie opada w d. W ten sposb nurnik spenia rol toka, przeciwdziaajc polizgowi gazu w wydobywanej ropie naftowej.

Dla rur wydobywczych o rednicy 63 mm masa nurnika wynosi okoo 6 kg. Przewit midzy nurnikiem a wewntrzn rednic rur wydobywczych wynosi od 1,5 do 2,0 mm. Zastosowanie nurnika wpywa na zmniejszenie jednostkowego zuycia gazu a take umoliwia wywieranie mniejszego przeciwcinienia na zoe, ni przy zastosowaniu gazodwigu sprarkowego.

Rys. 15. Schemat gazodwigu nurnikowego: a) rozmieszczenie nurnika i amortyzatorw w kolumnie rur

wydobywczych: 1 amortyzator grny, 2 nurnik, 3 rurocig wypywowy dla gazu i ropy, 6 amortyzator dolny, 7 rury wydobywcze wypenione rop naftow i gazem, b) konstrukcja nurnika: 2 nurnik, 4 gniazdo zaworu nurnika, 5 zawr zwrotny nurnika [13, s. 163]



Odpowiadajc na pytania, sprawdzisz, czy jeste przygotowany do wykonania wicze. 1. Co rozumie si pod pojciem gazodwig? 2. Jaki jest podzia gazodwigw sprarkowych? 3. Co jest czynnikiem roboczym przy wydobywaniu ropy naftowej za pomoc gazodwigu? 4. Co nazywamy pompa wyporow? 5. Kiedy gazodwig nazywamy jedno lub dwukolumnowym? 6. Czym rni si gazodwig centralny od piercieniowego? 7. Dlaczego gazodwig centralny nie powinien by stosowany do wydobywania ropy

zapiaszczonej? 8. Jak jest konstrukcja gazodwigu systemu Pohle? 9. Czym charakteryzuje si budowa pompy wyporowej? 10. Z jakich okresw skada si cykl pracy pompy wyporowej? 11. Dlaczego wypyw ropy, przy zastosowaniu pompy wyporowej, powinien odbywa si

z du prdkoci? 12. Z jakich elementw skada si instalacja gazodwigu nurnikowego? 13. Jak rol w gazodwigu spenia nurnik? 14. Przy ktrym gazodwigu naley stosowa zawory rozruchowe? 4.4.3. wiczenia wiczenie 1 Przedstaw klasyfikacj gazodwigw w postaci schematu blokowego. Dla gazodwigu sprarkowego wykonaj schematy przedstawiajce konstrukcj poszczeglnych typw gazodwigu.


Aby wykona wiczenie, powiniene: 1) wypisa poszczeglne typy gazodwigw, 2) sporzdzi schemat blokowy z uwzgldnieniem przyjtego kryterium podziau, 3) przedstawi poszczeglne typy gazodwigu sprarkowego w postaci schematu, 4) oznaczy na poszczeglnych schematach kierunki przepywu pynw, 5) zaprezentowa wyniki swojej pracy.


- przybory do rysowania, - papier ksero A4, - zeszyt. wiczenie 2 Dla pompy wyporowej wykonaj schematy przedstawiajce rozkad gazu i ropy naftowej w instalacji gazodwigowej, w trakcie poszczeglnych okresw, skadajcych si na peny cykl pracy pompy. Na poszczeglnych schematach oznacz rodzaje cinie wystpujcych w charakterystycznych punktach instalacji, podajc zalenoci midzy nimi, np. Pdd > Pk (cinienie denne dynamiczne wiksze od cinienia w komorze pompy). Schematy dla poszczeglnych okresw pracy pompy przedstaw na oddzielnych kartkach.



Aby wykona wiczenie, powiniene: 1) wypisa poszczeglne okresy pracy pompy wyporowej, 2) przypisa dla ustalonych okresw ich cechy charakterystyczne, 3) wykona wymagan liczb schematw budowy pompy, 4) nanie na schematach waciwy rozkad mediw, 5) oznaczy na schematach rodzaje cinie, 6) wyznaczy zalenoci pomidzy poszczeglnymi cinieniami, 7) zaprezentowa wyniki oblicze.


- przybory do rysowania, - kartki papieru A4, - kserokopiarka, - kredki, - zeszyt. 4.4.4. Sprawdzian postpw Czy potrafisz:

Tak

Nie 1) scharakteryzowa zasad wydobywania ropy naftowej za pomoc

spronego gazu?

2) przedstawi klasyfikacj gazodwigw? 3) sporzdzi schematy poszczeglnych typw gazodwigu

sprarkowego?

4) scharakteryzowa prac gazodwigu sprarkowego? 5) wykaza rnic midzy gazodwigiem centralnym a piercieniowym? 6) sporzdzi schemat budowy pompy wyporowej? 7) scharakteryzowa zasad dziaania pompy wyporowej? 8) okreli, w ktrym gazodwigu wymagane jest zastosowanie zaworw

rozruchowych?

9) scharakteryzowa dziaanie gazodwigu nurnikowego? 10) poda zalety i wady pompy wyporowej i gazodwigu nurnikowego?


4.5. Charakterystyka pracy i obliczanie gazodwigu sprarkowego

4.5.1. Materia nauczania

Istota pracy gozodwigu sprarkowego polega na wtaczaniu przy uyciu sprarek do odwiertu gazu ziemnego w celu nagazowania supa wydobywanej ropy naftowej. Toczenie gazu odbywa si pod odpowiednio wysokim cinieniem oraz z odpowiedni wydajnoci. Gaz ziemny moe by rwnie dostarczany z innego odwiertu gazowego pod warunkiem zapewnienia odpowiedniego cinienia i wydajnoci. Jako czynnik roboczy, zamiast gazu ziemnego, moe by stosowany azot.

Rysunek 16 przedstawia schemat i zasad dziaania gazodwigu centralnego dwukolumnowego. Pod wpywem cinienia zoowego ropa naftowa napywa do odwiertu wypeniajc przestrze piercieniow 5 i 8 na wysoko Hr. Z powierzchni za pomoc sprarki toczony zostaje gaz ziemny do rur wydobywczych 3. Powoduje to wytoczenie ropy w przestrzeni piercieniowej 8 na wysoko H1 oraz w przestrzeni piercieniowej 5 na wysoko H2 od buta kolumny rur wydobywczych 3. Tym samym cinienie gazu na wysokoci buta rur 3 musi rwnoway cinienie supa ropy w przestrzeni 5, zgodnie ze wzorem:

rg HP g= 2 [Pa] gdzie:

H2 wysoko supa ropy w przestrzeni piercieniowej 5 [m], r ciar waciwy ropy naftowej [N/m3]. Wysoko, na jak ropa naftowa zostanie wytoczona w przestrzeni piercieniowej H2

zalena jest od wysokoci Hr a take od stosunku rednic obydwu rur wydobywczych instalacji gazodwigowej (wielkoci powierzchni przestrzeni piercieniowej 5) oraz rednicy eksploatacyjnej kolumny rur okadzinowych. Poniewa powierzchnia przekroju poprzecznego przestrzeni piercieniowej 5 pomidzy rurami wydobywczymi jest znacznie wiksza od powierzchni przekroju rur wewntrznych 3 to wysoko, na jak na etapie rozruchu gazodwigu musi wznie si ropa w przestrzeni 5 nie jest zbyt dua. Std dla gazodwigu centralnego cinienie rozruchowe gazu PRO mierzone na gowicy odwiertu 7 nie musi by zbytnio wysokie.

Kiedy podczas wtaczania gaz osignie but rur 3 przedostaje si do przestrzeni piercieniowej 5, powodujc nagazowanie supa ropy. Tym samym zmniejsza si ciar waciwy ropy, ktry systematycznie maleje, gdy nagazowana ropa przemieszcza si ku gowicy odwiertu. Cinienie nagazowanej ropy w przestrzeni piercieniowej systematycznie spada, osigajc najmniejsz warto na gowicy odwiertu. Powoduje to rozpranie si pcherzykw gazu w strumieniu zgazowanej ropy. Wypyw zgazowanej ropy w tym przypadku jest podobny do wypywu samoczynnego z odwiertu ropno-gazowego.

Rysunek 17 przedstawia schemat i zasad dziaania gazodwigu piercieniowego dwukolumnowego. Pod wpywem cinienia zoowego ropa naftowa w chwili rozruchu gazodwigu osiga w wysoko Hc nad butem rur wydobywczych. Gaz z powierzchni toczony jest do odwiertu przestrzeni piercieniow 5. Powoduje to podnoszenie si supa ropy w kolumnie rur wydobywczych 3 oraz w przestrzeni 8.


Rys. 16. Gazodwig centralny dwukolumnowy:

1 rury okadzinowe, 2 rury wydobywcze zewntrzne, 3 rury wydobywcze wewntrzne, 4 regulator cinienia, 5, 8 przestrzenie piercieniowe, 6 zawr, 7 manometr [15, s. 287]

Rys. 17. Gazodwig piercieniowy dwukolumnowy: 1 rury okadzinowe, 2, rury wydobywcze zewntrzne, 3 rury wydobywcze wewntrzne, 4 regulator cinienia, 5, 8 przestrzenie piercieniowe, 6 zawr, 7 manometr, 9 zawr rozruchowy [13, s. 284]

Wysoko, na jak ropa naftowa zostanie wytoczona z przestrzeni piercieniowej 5 do

kolumny rur wewntrznych 3 zalena jest od wysokoci Hc, ale przede wszystkim od stosunku rednic obydwu rur wydobywczych instalacji gazodwigowej a tym samym od wielkoci powierzchni przestrzeni piercieniowej 5. Poniewa powierzchnia przekroju poprzecznego przestrzeni piercieniowej 5 pomidzy rurami wydobywczymi jest znacznie wiksza od powierzchni przekroju rur wewntrznych 3 to wysoko, na jak na etapie rozruchu gazodwigu musi wznie si ropa w rurach wydobywczych 3, moe by bardzo dua. Std dla gazodwigu piercieniowego (jedno i dwukolumnowego) cinienie rozruchowe gazu PRO mierzone na gowicy odwiertu 7 jest bardzo wysokie. Moemy go okreli ze wzoru:

rRORO HP g= Dopiero, gdy zataczany gaz osignie but rur wydobywczych 3 nastpuje nagazowanie

supa ropy a poprzez to zmniejszenie jej ciaru waciwego. Tym samym zmniejsza si cinienie gazu toczonego do odwiertu, ktre w trakcie pracy gazodwigu jest znacznie mniejsze od cinienia w chwili rozruchu (rys. 18).

Aby obniy warto cinienia gazu w czasie rozruchu gazodwigu piercieniowego stosuje si jeden lub kilka zaworw rozruchowych, ktre montowane s na zewntrznej ciance kolumny rur wydobywczych. Zastosowanie zaworw rozruchowych (rys. 19) powoduje wczeniejsze nagazowanie czci supa ropy w rurach wydobywczych a tym samym zmniejszenie ciaru waciwego ropy w kolumnie rur wydobywczych, zanim toczony do odwiertu gaz osignie dolny koniec rur wydobywczych.


Rys. 18. Zmiany cinienia czynnika roboczego w czasie rozruchu

gazodwigu piercieniowego [4, s. 209]

Rys. 19. Zawr rozruchowy typ U-1-M: 1 nakrtka, 2 podkadka, 3 spryna, 4 obudowa

spryny, 5 korpus gwintowany, 6 poczenie gwintowe, 7 gniazdo, 8 zawr stokowy, 9 piercie, 10 tuleja, 11 kulowy zawr zwrotny, 12 korpus zaworu [7, s. 100]

Stosowanie cinienia rozruchowego PRO znacznie przewyszajcego cinienie robocze

jest nieekonomiczne, gdy wymaga stosowania sprarek (kompresorw) o wysokim, niewykorzystywanym w czasie pracy gazodwigu, stopniu sprania.

Struktura strumienia zgazowanej ropy w pionowej rurze wydobywczej zalena jest od wzajemnego stosunku objtociowego wydatku przepywu ropy i gazu. Poniewa wzdu dugoci rury wydobywczej (od buta do gowicy) cinienie zmniejsza si, zmienia si take objtociowy wydatek przepywu gazu a tym samym struktura strumienia mieszaniny ropy i gazu.

Przy niewielkich objtociowych wydatkach przepywu gazu jego mae pcherzyki rozproszone s rwnomiernie w ropie. Prdko ich ruchu wzgldem ropy jest maa. Mae s


rwnie straty energii w wyniku tzw. przelizgiwania si gazu. Ten rodzaj struktury nazywamy pianow lub emulsyjn (rys. 20a).

W miar dalszego spadku cinienia nastpuje wzrost objtociowego wydatku przepywu gazu. Drobne pcherzyki gazu rozproszone dotychczas rwnomiernie w ropie cz si w due, zajmujce znaczn cz przekroju poprzecznego rur wydobywczych. Powoduje to zmniejszanie si wspczynnika sprawnoci energetycznej procesu wydobywania ropy gazodwigiem, wskutek wzrostu tzw. strat przelizgiwania si gazu w strumieniu ropy. Ten rodzaj struktury zgazowanej ropy nazywamy pcherzykow (rys. 20b).

Dalszy wzrost objtociowego wydatku przepywu (przy dalszym spadku cinienia) moe powodowa powstanie w poruszajcej si mieszaninie ropy i gazu tzw. struktury mgy (rys. 20c). W tym przypadku w rodkowej czci przekroju poprzecznego rury wydobywczej gaz stanowi faz cig, unoszc jedynie rozproszone w sobie drobne kropelki ropy. W warstwie przyciennej rury pynie natomiast silnie spieniona ropa, ale z prdkoci znacznie mniejsz od prdkoci gazu w czci rodkowej rury. Wspczynnik sprawnoci energetycznej procesu przy tej strukturze jest bardzo niski.

Przy duej dugoci rur wydobywczych (dua gboko odwiertu) i duej rnicy cinie midzy butem rur a gowic odwiertu, istnieje due prawdopodobiestwo wystpowania dwch a nawet trzech struktur zgazowanej ropy w rnych odcinkach rur wydobywczych.

Rys. 20. Rodzaje struktur mieszaniny ropy i gazu [5, s. 77]

Obliczanie parametrw pracy gazodwigu

Celem oblicze jest taki dobr gwnych wymiarw gazodwigu i parametrw jego pracy, aby zapewni uzyskanie potrzebnej wydajnoci przy moliwie najmniejszym jednostkowym zuyciu energii. Oblicza si wic: 1) dugo kolumny rur wydobywczych L, 2) rednic rur wydobywczych d, 3) cinienie medium roboczego u dolnego koca rur wydobywczych P1, 4) jednostkowe zuycie gazu R.

W celu obliczenia powyszych parametrw konieczna jest znajomo: gbokoci odwiertu, rednicy eksploatacyjnej kolumny rur okadzinowych, przewidywanego wydobycia ropy i gazu. Obliczanie parametrw pracy gazodwigu przy zaoeniu wydobycia potencjalnego ropy

Cech charakterystyczn tego sposobu eksploatacji jest konieczno utrzymania jak najmniejszego cinienia dennego dynamicznego. Dlatego te kolumna rur wydobywczych powinna by zapuszczona na maksymaln gboko, ktrej dugo L [m] mona okreli ze wzoru:


aHL -= gdzie:

H gboko odwiertu [m], a wspczynnik wynoszcy 20 30. W tych warunkach cinienie denne dynamiczne jest w przyblieniu rwne cinieniu

toczonego gazu u dolnego koca rur wydobywczych P1. Std rwnanie wydajnoci odwiertu przyjmuje posta:

r

nz

wPPKQ

g)( 1-=

gdzie: Q wydajno odwiertu [m3/s], Kw wskanik wydajnoci odwiertu [N/(s Pa)], Pz cinienie zoowe [Pa], P1 cinienie u dolnego koca rur wydobywczych [Pa], r ciar waciwy ropy naftowej [N/m3], n wykadnik potgowy. rednic rur wydobywczych, ktrymi wypywa zgazowana ropa naftowa mona obliczy

ze wzoru [7]:

3)1(

1648,5r

QdgVV -

=

gdzie: d rednica rur wydobywczych [m], Q wydajno odwiertu (ropy) [m3/s], r ciar waciwy ropy naftowej [N/m3]

oraz:

LPP

r -

=g

V 21

gdzie: P2 cinienie u grnego koca rur wydobywczych [Pa]. Cinienie P2 Pgd i do oblicze moe by przyjmowana jego warto rwna 0,2 MPa. Biorc pod uwag konieczno pokonania oporw toczenia gazu do odwiertu cinienie

toczenie gazu na gowicy Pt powinno by wiksze o okoo 0,4 MPa od cinienia w dolnej czci kolumny rur wydobywczych:

Pt = P1 + 0,4 MPa Ostateczn rednic rur wydobywczych, po obliczeniu powyszym wzorem, naley

dobra zgodnie z norm. Dla rur API mog to by rednice 2 , czy 2 . Dla gazodwigu jednokolumnowego rednica rur wydobywczych uzaleniona jest rwnie od rednicy eksploatacyjnej kolumny rur okadzinowych.

Teoretyczne jednostkowe zuycie gazu, wyraajce ilo zataczanego gazu w stosunku do 1 m3 wydobywanej ropy, mona obliczy ze wzoru:

2

15,0

10

log

)1(1012514

PPd

LR rt

-=

-

V

Vg


gdzie: Rt teoretyczne jednostkowe zuycie gazu [Nm3/m3], d rednica rur wydobywczych (dla gazodwigu piercieniowego) [m]. Pozostae oznaczenia jak powyej. Dla gazodwigu centralnego jako rednic rur

wydobywczych naley przyj tzw. rednic zastpcz, ktr okrelamy ze wzoru:

2dDd z

-= [m]

gdzie: D rednica rur zewntrznych (dla gazodwigu jednokolumnowego rednica rur

okadzinowych) [m], d rednica rur wewntrznych [m].

Przy eksploatacji ropy naftowej gazodwigiem, dla okrelenia rzeczywistego zuycia gazu, naley uwzgldni ilo gazu, ktra w sposb naturalny wydziela si z ropy, powodujc jej nagazowanie. W tym przypadku rzeczywiste jednostkowe zuycie gazu wynosi:

WGRR trz -= [Nm3/m3]

gdzie: WG wykadnik gazowy eksploatowanej ropy [Nm3/m3]. Ilo gazu, jak naley zatoczy do odwiertu w cigu doby mona okreli ze wzoru:

QRV rzd = 86400 [Nm3/d]

gdzie: Q wydobycie ropy z odwiertu [m3/s].

Obliczanie gazodwigu przy zaoeniu wydobycia optymalnego Dla obliczenia gwnych wymiarw i parametrw pracy gazodwigu pracujcego

w warunkach wydobycia optymalnego mona posuy si opracowanym przez A.P. Kryowa nomogramem (rys. 21).

rednice rur wydobywczych podane w I wiartce nomogramu dotycz gazodwigu piercieniowego. Dla gazodwigu centralnego bd to rednice zastpcze, ktre naley przeliczy na rednice rzeczywiste.


Rys. 21. Nomogram dla obliczenia parametrw gazodwigu [7, s. 94]

Aby skorzysta z nomogramu naley obliczy:

1) dugo rur wydobywczych ze wzoru:

r

dd PPHLg

)( 1--= [m]

2) gboko dynamicznego poziomu ropy (fikcyjna dla gazodwigu jednokolumnowego) ze wzoru:

ro

PPLhg

21 --= [m]


3) wzgldne zanurzenie rur wydobywczych pod poziom dynamiczny ropy ze wzoru:

oooo

LhLh 100, -=

Wyznaczanie pozostaych parametrw gazodwigu odbywa si w nastpujcej kolejnoci

(nomogram na rys. 21 zawiera przykadowe wartoci wyznaczonych parametrw i kolejnoci postpowania): a) w pierwszej wiartce nomogramu na osi odcitych (poziomej) odczytuje si warto

wydobycia ropy Qr (612,7 10-6 m3/s), natomiast na osi rzdnych (pionowej) obliczon warto h'o (29,2%). Z wyznaczonych punktw wykrelamy proste, ktre przecinaj si w punkcie A. Punkt ten odnosimy na najblisz krzyw lini przerywan, ktra odpowiada okrelonej rednicy rur wydobywczych (0,0508 m).

b) kolejne kroki su do okrelenia wartoci jednostkowego zuycia gazu Rt. W II wiartce na osi rzdnych odczytujemy ponownie warto h'o (29,2%), a nastpnie punkt ten rzutujemy na prost odpowiadajc okrelonej wartoci cinienia P1 (3,4 MPa). W przypadku, gdy warto cinienia P1 jest inna ni wartoci podane na wykresie naley przeprowadzi interpolacj,

c) z tego punktu wykrelamy prost pionow do przecicia si z lini odpowiadajc wartoci ho (1260 m) w III wiartce nomogramu,

d) nastpnie punkt ten rzutujemy (lini poziom) na wybran prost w IV wiartce nomogramu, ktra odpowiada wyznaczonej wczeniej rednicy (0,0508 m) punkt B,

e) rzutujemy punkt B na grn o odcitych dla IV wiartki, odczytujc warto Rt jednostkowego zuycia gazu (ok. 133 Nm3/m3).

f) cinienie toczenia gazu na gowicy Pt, rzeczywiste jednostkowe zuycie gazu Rrz oraz dobowe zuycie gazu Vd obliczamy ze wzorw, jak dla wydobycia potencjalnego. Nomogram Kryowa moe by rwnie stosowany do obliczenia rednicy rur

wydobywczych oraz jednostkowego zuycia gazu dla gazodwigu pracujcego w warunkach potencjalnego wydobycia. W tym przypadku w I wiartce nomogramu uwzgldniamy proste wykrelone lini cig, natomiast wartoci podane w III wiartce odnosz si wtedy do dugoci rur wydobywczych L [m].

Obliczanie parametrw rozruchu gazodwigu Obliczenia obejmuj wyznaczenie:

1) cinienia rozruchowego gazodwigu PRO, 2) gbokoci zamontowania pierwszego zaworu rozruchowego LR, 3) gbokoci zamontowania ewentualnych kolejnych zaworw rozruchowych.

Cinienie rozruchowe PRO [Pa] gazodwigu dwukolumnowego piercieniowego mona obliczy ze wzoru:

22

221

2,

dDdDhP rRO -+

=

g

gdzie: h' gboko zanurzenia wewntrznej rury wydobywczej pod poziom statyczny

ropy (rys. 22) [m], D rednica rur okadzinowych [m], d1 rednica wewntrznej rury wydobywczej [m],, d2 rednica zewntrznej rury wydobywczej [m], r ciar waciwy ropy naftowej [N/m3].


Cinienie rozruchowe dla gazodwigu jednokolumnowego piercieniowego mona obliczy ze wzoru:

21

2,

dDhP rRO = g

Cinienie rozruchowe dla gazodwigu jednokolumnowego centralnego mona obliczy ze wzoru:

21

2

2,

dDDhP rRO -

= g

Rys. 22. Schemat rozruchu gazodwigu: a) warunki statyczne, b) warunki dynamiczne [7, s. 98]

Zawory rozruchowe wymagane s w przypadku zastosowania gazodwigu piercieniowego. Odlego pierwszego zaworu rozruchowego L1 [m] od gowicy odwiertu mona obliczy ze wzoru:

2021

1 -

+=DdPhL

r

ROst g

gdzie: hst gboko poziomu statycznego ropy w odwiercie [m], pozostae oznaczenia jak powyej. Gboko zamontowania drugiego zaworu rozruchowego mona obliczy ze wzoru:

10112 -D+= hLL przy czym

r

Phg

11

D=D

gdzie: h1 rnica cinie, przy ktrej zamknie si pierwszy zawr rozruchowy, a ktra

wynosi h1 = PRO P1


4.5.2. Pytania sprawdzajce Odpowiadajc na pytania, sprawdzisz, czy jeste przygotowany do wykonania wicze.

1. Na czym polega zasada dziaania gazodwigu centralnego dwukolumnowego? 2. Od czego zaley warto cinienia rozruchowego przy gazodwigu centralnym? 3. Dlaczego przy gazodwigu piercieniowym wysokie jest cinienie rozruchowe? 4. Ktry typ gazodwigu i dlaczego charakteryzuje si wysokim cinieniem rozruchowym? 5. Jak funkcj speniaj zawory rozruchowe? 6. W ktrym typie gazodwigu naley stosowa zawory rozruchowe? 7. Jaki rodzaj struktury mieszaniny gazu i ropy moe wystpi w trakcie pracy gazodwigu? 8. Na czym polega zjawisko przelizgiwania si gazu w strumieniu ropy naftowej? 9. Jak dugo powinna posiada kolumna rur wydobywczych? 10. Od czego zaley warto rednicy rur wydobywczych? 11. Od czego zaley warto teoretycznego jednostkowego zuycia gazu? 12. Jaki wpyw na warto jednostkowego zuycia gazu ma wykadnik gazowy

wydobywanej ropy? 13. Dla jakiego typu gazodwigu oblicza si rednic zastpcz rur? 14. Do czego suy nomogram Kryowa? 15. Jakie parametry charakteryzuj rozruch gazodwigu? 16. Od czego zaley gboko zamontowania zaworw rozruchowych? 4.5.3. wiczenia wiczenie 1 Oblicz parametry gazodwigu piercieniowego jednokolumnowego, pracujcego w warunkach wydobycia potencjalnego, dla nastpujcych danych: gboko odwiertu H =900 m, cinienie zoowe Pz = 3,0 MPa, cinienie denne dynamiczne Pdd = P1 = 980 kPa, cinienie gowicowe dynamiczne Pgd = P2 = 200000 Pa, wskanik wydajnoci odwiertu Kw = 3,5 10-6 N/(s Pa), redni gsto wydobywanej ropy wynosi 833 kg/m3, wykadnik gazowy dla wydobywanej ropy wynosi 90 Nm3/m3.

Dla okrelenia rwnania wydajnoci odwiertu przyjmij wykadnik potgowy n = 1,0. Warto zuycia gazu podaj rwnie w Nm3/h oraz w Nm3/min. Wykonaj schemat gazodwigu, na ktrym oznacz poziomy ropy w warunkach statycznych oraz dynamicznych (w momencie rozruch).


Aby wykona wiczenie, powiniene: 1) wykona schemat gazodwigu, 2) oznaczy na schemacie wymagane poziomy ropy, 3) przygotowa plan wykonywania oblicze, 4) wypisa dane i przeliczy jednostki, 5) obliczy ciar waciwy ropy, 6) dobra, po wykonaniu obliczenia, znormalizowan rednic rur wydobywczych, 7) obliczy zuycie gazu z uwzgldnienie WG, 8) przeliczy warto zuycia gazu z uwzgldnieniem podanych w zadaniu jednostek, 9) zaprezentowa wynik swojej pracy.


Wyposaenie stanowiska pracy: - przybory do rysowania, - kartki papieru A4, ksero lub kratkowane, - Poradnik dla ucznia, - kalkulator, - zeszyt. wiczenie 2

Wykonaj schemat gazodwigu piercieniowego jednokolumnowego. Oblicz gboko zamontowania zaworw rozruchowych dla tego g

Documents

Eksploatacja Samoczynna i Gazodzwigiem