UNIVERSITATEA PETROL-GAZE PLOIETIFACULTATEA INGINERIA PETROLULUI I GAZELOR

PROIECT LA EXTRACIA PETROLULUI

Coordonator: conf. dr. ing. Mariea MarcuStudent:Specializarea:IPGGrupa:3Anul:IV

2014-2015

CUPRINS

Capitolul I - Proiectarea regimului de functionare a unei sonde in gaz-lift continuu

1.1 Date initiale

1.2 Trasarea curbei de comportare a stratului

1.3 Trasarea curbei IPR de prevedere

1.4 Trasarea curbelor gradient de deasupra punctelor de injecie

1.5 Variatia presiunii in coloana

1.6 Determinarea coordonatelor punctelor de injectie

1.7 Analiza nodal sau corelaia de funcionare strat-sond1.8 Trasarea curbei de comportare a sondei in gas-lift continuu1.9 Amplasarea supapelor 1.10 Calculul de alegere al supapelor 1.11Aplicatii privind ascensiunea fluidelor prin tevile de extractie

Capitolul II - Pompajul continuu cu prajini

2.1 Instalatia de pompare cu prajini

2.2 Dimensionarea garniturii de prajini

2.3 Alegere tevilor de extractie

INTRODUCERE

Pe msur ce se exploateaz un zcmnt de hidrocarburi, presiunea fluidelor existente n acesta scade n mod treptat. Datorit acestui fapt, sondele care funcioneaz n erupie natural ajung la un moment dat n faza final a erupiei. Fluidele care, la nceput, se deplasau cu vitez relativ mare prin sond i ajungeau la suprafa cu o energie nc destul de mare, manifest treptat o diminuare a potenialului lor energetic n aa msur nct sonda nu mai produce cu continuitate lichid.Pentru a asigura o continuitate a procesului de extracie a fluidelor din sond, nc nainte ca sonda s nceteze a produce prin erupie natural, se iau msuri de completare a energiei necesare de ridicare, suplimentarea fcndu-se prin aducerea de la suprafa pn n coloana de extracie a unor gaze comprimate care, mpreun cu gazele care vin din stratul productiv, s asigure ridicarea.ieiul este adus la suprafa prin trei metode: erupie natural sau dirijat, erupie artificial (gaz-lift) i erupia prin pompare.

Fig 1.Instalatia de gazlift

Erupia artificial continu sau gazliftul continuu presupune injectarea continu a gazelor comprimate direct n coloana de fluide produse de sond pentru a reduce densitatea acestora i implicit presiunea dinamic de fund, permind stratului s debiteze corespunztor acestei presiuni.

Gazele pot fi injectate prin: coloan n cazul erupiei artificiale directe; evi n cazul erupiei artificiale indirecte.Instalaiile de erupie artificial continu se mpart n dou categorii n funcie de tipul completrii sondei i anume: instalaii de erupie artificial pentru completare simpl; instalaii de tip nchis; instalaii de tip seminchis; instalaii de tip deschis; instalaii de erupie artificial pentru completare dual.

Echipamentul sondelor n erupie artificial se compune din: capul de erupie (echipamentul de suprafa); garnitur de evi de extracie, supape de gaz-lift, niple, valva de circulaie lateral, packer(echipamentul de fund).Supapele de gaz-lift sunt utilizate pentru: descrcarea sondei n vederea punerii n producie a acesteia; injecia continu de gaze pentru extragerea unui anumit debit de lichid.

Ele se amplaseaz n mandrinele de gazliftce se intercaleaz ntre dou buci de eav i a cror construcie depinde de tipul supapei i de tipul completrii sondei(simpl sau dual).

Din punctul de vedere al modului de fixare n mandrine, supapele de gaz-lift pot fi: convenionale(fixe); mobile.

n funcie de presiunea care acioneaz asupra lor pentru a le deschide, supapele de gazllift se mpart n dou mari categorii i anume: supape acionate de presiunea fluidelor produse de sond(caracterizate de efectul de coloan); supape acionate de presiunea din coloana sondei(caracterizate de efectul de tubing).

1.1 Date iniiale:

La o sonda care produce in eruptie artificiala continua se cunosc urmatoarele date:

adancimea sondei, mdiametrul interior al tubingului, m;diametrul interior al coloanei, m;temperatura medie la suprafata, C;densitatea titeiului, kg/m3;densitatea apei de zacamant, kg/m3;densitatea relativa a gazelor, ;kg/m3tensiunea superficiala a titeiului, N/m;tensiunea superficiala a apei, N/m;vicozitatea titeiului, Pa.s;viscozitatea gazelor, Pa.s;viscozitatea apei, Pa.s;presiunea in capul de eruptie, bar.

De asemenea in urma etalonarii sondei au rezultat urmatoarele date:impuritatile, ;presiunea dinamica de fund, bar;presiunea statica, bar;debitul de lichid, m3/zi;debitul de gaze al sondei, Nm3/zi;eficienta curgeri,

Debitele de injecie sunt:

Capitolul IProiectarea regimului de functionare al unei sonde de gaz lift continuu

1.2 Trasarea curbei de comportare a stratului

Pentru trasarea curbei de comportare a stratului este necesar sa se cunoasca tipul curgerii prin zacamant,care se calculeaza tinand seama de presiunea de saturatie.Se calculeaza presiunea de saturatie, psat :

kg/m3 m3/zi

Ckg/m3bar 1 In cazul curgerii eterogene, presiunea pe intregul zacamant este mai mica decat presiunea de saturatie, ceea ce are drept consecinta curgerea prin zacamant a doua faze (titei si gaze) sau trei faze (titei,apa si gaze).Pentru trasarea curbei de comportare pentru curgerea eterogena se aplica metoda Standing si se procedeaza astfel:

m3/zi

Pj( bar)Qj (m3/zi)

0103.761

1096.86

2088.802

3079.587

4069.215

5057.686

6045

7031.157

8016.157

900

Figura( 2).Curba de comportare a stratului-metoda Standing

1.3 Trasarea curbei IPR de prevedere

bar

bar

Pfj (bar)Qvj( m3/zi)

0119.54

10115.703

20109.505

30100.945

4090.024

5076.742

6061.098

7043.093

8022.727

900

Figura (3).Curba IPR actuala si curba IPR de prevedereIn figura (3) este reprezentata curba IPR actuala si curba IPR de prevedere care s-au realizat prin reprezentarea grafica a valorilor debitelor de lichid prezente respectiv viitoare si a valorilor succesive a presiunii dinamice de fund prezente respectiv viitoare.

1.4Trasarea curbelor gradient de deasupra punctului de injectie

Se consider patru debite de lichid, Ql1, Ql2, Ql3 mai mici dect debitul maxim calculat pentru curba de comportare a stratului.Pentru fiecare debit de gaze injectate Qinj se calculeaz ratia gaze-lichid de injectie, RGLinj, ratia gaze-titei de injectie, RGTinj, ratia gaze-lichid total, RGLT si ratia gaze-titei total, RGTT.

RGTinj=RGLinj (1+Ra)

RGTT=RGLT (1+Ra)

Curbele gradient de deasupra punctelor de injectie se determina pe baza teoriei de ascensiune Hagedorn-Brown. Se porneste de la presiunea in capul de eruptie considerndu-se n intervale de presiune egale,cderea de presiune pe fiecare interval fiind de exemplu bar.Pentru fiecare interval de presiune i se determina hi, distanta pe care se pierd cei 10 bar. Distantele hi, astfel rezultatele se nsumeaz, n final fiind necesar s se ndeplineasc urmtoarea conditie:H= adncimea la care se afl siul tevilor de extractie;Astfel primul interval de presiune considerat este cuprins ntre p2 bar si p2+10 bar.In continuare se va determina variatia presiunii in tevile de extractie prin metoda Hagedorn-Brown, pentru m3/zi si intervalul de presiune cuprins intre... -... bar.Debitul =si intervalul de presiune p2-p2':ratia gaze-lichid proprie:

unde : - debitul de gaze de la etalonarea sondei m3/zi - debitul de lichid de la etalonarea sondeim3/zi

ratia gaze-lichid injectie:kg/m3

factorul de abatere al gazelor, z (relatia lui Istomin, valabila pentru urmatoarele conditii:

densitatea medie a gazelor pe intervalul de presiune considerat:

kg/tensiunea interfaciala a lichidului:

N/mcoeficientul de viscozitate:

se calculeaza produsul

ratia de solutie si factorul de volum al titeiului: /m3

viteza superficiala a lichidului:

m/s

viteza superficiala a gazelor:m/scoeficientul de viteza al lichidului:

coeficientul de viteza al gazului:

coeficientul de diametru:

produsul adimensional :

raportul

valoarea produsului A:

se calculeaza parametrul :

fractia de lichid:

numarul Reynolds pentru curgerea amestecului bifazic:

in functie de , se determina factorul de frecare cu relatia lui Jain, valabila pentru :

densitatea medie a amestecului gaze-lichid:

kg/

distanta dintre cele doua puncte de presiune considerate:

m

Figura(4). Curbele gradient de deasupra punctelor de injectie

1.5 Variatia presiunii gazelor in coloana

Presiunea de la suprafata a gazelor se considera :Cbar

1.Se estimeaza presiunea de fund a gazelor :

bar2.Se calculeaza presiunea medie si temperatura medie :

4.Se calculeaza presiunea pseudocritica si temperatura pseudocritica:

5.Se calculeaza presiunea pseudoredusa si temperatura pseudoredusa:bar

6.Se calculeaza factorul de abatere al gazelor Zm

7.Se calculeaza presiunea de fund a gazelor :

Figura (5)

1.6 Determinarea coordonatelor punctelor de injectie

Adancimile de injectie si presiuile de injectie se determina grafic, prin intersectia dreptei (psg, pfgc) cu curbele gradient de deasupra punctelor de injectie. m3/zi bar m m3/zi bar m; m3/zi bar m Pentru trasarea curbelor gradient de sub punctele de injectie se stabileste mai inti tipul curgeri pe baza presiunii din punctele de injectie si presiunii de saturatie. Deoarece presiunea in punctele de injectie sunt mult mai mici decat presiunea de saturatie rezult c sub punctele de injectie vom avea o curgere eterogen. Prin urmare curbele gradient se vor trasa cu metoda HAGEDORN-BROWN cu observatia c n locul ratiei gaze lichid totale se va utiliza ratia de lichid de la etalonare pentru toate curbele. Cderea de presiune se va considera tot de 10 bar si se va porni de la presiunea din punctele de injectie. Dup trasarea curbelor gradient de sub punctele de injectie se vor citi presiunile dinamice de fund , , la intersectia curbelor gradient cu linia ce marcheaz adncimea sondei.Rezultatul final va fi perechile de valori : , ,

Determinarea variatiei presiunii in tevile de extractie prin metoda Hagedorn - Brown. Pentru fiecare din cele trei debite se va parcurge algoritmul la caderi de presiune p+10 bar.

m3/zi; Valoarea lui p se obtine parcurgand algoritmul lui Hagedorn&Brown pentru fiecare RGLt. Algoritmul se repeta pana cand h=H.

m3/zi;m3/zi;

m3/zi;

m3/zi;

m3/zi;

Figura (6) Diagrama curbelor gradient1.7 Analiza nodala sau corelatia de functionare strat-sonda

Pentru efectuarea analizei nodale este necesar sa se identifice componentele sistemului de productie si apoi sa se stabileasca locul unde se amplaseaza nodul care imparte sistemul in 2 parti: partea din aval de nod, partea din amonte de nod. In cazul nostru, sistemul de productie considerat este format din zacamant, gaura de sonda la nivelul perforaturilor, tevile de extractie cu supapele pe ele si capul de eruptie. In acest caz, nodul se alege la media perforaturilor si se considera in amonte de nod curgerea din strat in gaura de sonda caracterizata de curbele IPR si curgerea prin tevile de extractie din aval de nod caracterizata de curbele de performanta ale echipamentului.Scrierea ecuatiilor pentru cele 2 tipuri de curgere (din aval si din amonte de nod) si rezolvarea sistemului acestor ecuatii conduce la obtinerea solutiei in nod, exprimata printr-o presiune dinamica, un debit de lichid si un debit de injectie. Rezolvarea sistemului de ecuatii se poate realiza atat analitic, cat si grafic.

m3/zi;

Figura (7) Analiza nodalaDin diagram de mai sus se vor citi valorile debitelor si presiunile dinamice rezultate din intersectia curbelor cu cea a comportarii stratului.

1.8 Trasarea curbei de comportare a sondei in gas-lift continuuPentru trasarea acestei curbe se vor folosi datele de debit prezent si viitor, precum si debitele de injectie corespunzatoare de la punctul 1.7.

Figura (8).Curba de comportare pentru cele doua momente prezent si viitor.

1.10 Amplasarea supapelorPentru amplasarea supapelor se apeleaza la metoda grafica.Supapele sunt de tip CAMCO Schlumbeger neechilibrate si fara arc.Pentru amplasarea supapelor pe cale grafica se procedeaza astfel:-Se traseazacurba gradient de deasupra punctului de injectie pornind de la p2 si folosind Hagedorn-Braun. Se folosesc debitele optime de lichid si de injectie.

Figura (9) Metoda grafica de amplasare a supapelor

1.10 Calculul de alegere al supapelor

Procedeul se va repeta pana la supapa de lucru, iar din diagrama vor rezulta parametrii:Adancimile de fixare ale supapelor: mm m m m m m

Presiunile in tubing in dreptul supapelor: bar bar bar bar bar bar bar

bar bar bar bar bar

Presiunile de deschidere la adancimea Li, i [1;7] :

Presiunile de inchidere la adancimea Li, i [1;7] : bar bar bar bar bar bar bar

Calculul de alegere al supapelorSe calculeaza urmatorii parametrii : m1. Temperatura in dreptul supapei, in grade Celsius si in grade Kelvin:

k

k

k

k

k

k

k

2. Se calculeaza Rc si, in functie de el, se alege parametrul standard R:

- se alege:

- se alege:

- se alege:

- se alege:

- se alege:

- se alege:

- se alege:

Parametrul standardizatTipulsupapeiAria burdufuluiDiametrul standard al orificiului supapeiAria valvei1-RR/1-RPa

RAb

Av

--in2inin2--bar

0.066J-200,77003/8

0,1134

0,853

0,172

fara arc

0,103J-203/8

0,1134

0,8530,172

0,103J-207/16

0,1538

0,800

0,250

0,103J-207/16

0,1538

0,800

0,250

0,147J-207/16

0,1538

0,800

0,250

0,2J-201/2

0,20020,7400,351

0,260J-201/2

0,20020,7400,351

In functie de valorile parametrului standardizat R se aleg din tabel urmatorii parametrii:inin

inin

3. Se determina presiunea in burduful supapei la temperatura de 15 C:

- factorul de corectie cu temperatura Ct se citeste din tabel in functie de temperatura din dreptul supapei.

- deoarece la supapele cu buruf si fara arc pbt=pinc rezulta ca presiunea se determina cu relatia:

4. Se calculeaza presiunea de deschidere in tester, pdtester:

5. Se determina debitul de gaze care trece prin supapa:

6. In functie de debitul de gaze care trece printr-o supapa,Qg, presiunea in aval, pt, si presiunea in amonte, pdL, se poate determina diametrul real al orificiului supapei,r, din nomograma care are la baza ecuatiile Thornhill-Craver.

Daca se compara diametrul real al orificiului supapei, r cu diametrul standard al orificiului supapei, si rezulta ca, fr>f inseamna ca trebuie aleasa alta supapa cu diametrul orificiului mai mare .Daca, fr