Принцип действия воздушного (газового) подъемника

Когда пластовой энергии оказывается недостаточно для подъема жидкости из пласта на поверхность, фонтанирование скважины прекращается. Фонтанирование можно искусственно продолжить путем подачи к башмаку, спущенных в скважину подъемных труб сжатого воздуха или газа.

Так как для сжатия воздуха и газа до нужного давления в боль­шинстве случаев применяются компрессоры, то способ эксплуатации скважин с использованием этих рабочих агентов называется ком­прессорным.

Принципиально действие газового (воздушного) подъемника при компрессорной эксплуатации одинаково с действием подъемника при фонтанировании, происходящем за счет энергии расширяюще­гося газа, поступающего в скважину из пласта.

Подъемник, в котором рабочим агентом служит газ, называется газлифтом, если же рабочим агентом является воздух, то такой подъемник называется эрлифтом.

Иногда в качестве рабочего агента для газового подъемника при­меняется газ из газовых пластов высокого давления, который не требуется дополнительно сжимать в компрессорах. В этом случае газовый подъемник называется бескомпрессорным газлифтом. Для осуществления бескомпрессорного газлифта необходимым условием является наличие вблизи нефтяного промысла или на его террито­рии газовых пластов высокого давления с достаточными запасами газа.

Газовый (воздушный) подъемник состоит из двух каналов или трубопроводов: одного для подачи рабочего агента (воздуха или газа) и другого для подъема жидкости. Одна из схем такого подъемника представлена на рис. 78. По этой схеме в скважину спускают два ряда труб: трубы, по которым нагнетается рабочий агент (наружный ряд), называются воздушными, а по которым происходит подъем на поверхность смеси газа (воздуха) с нефтью, — подъем­ными.

В спокойном состоянии жидкость в трубах и в скважине будет находиться на одном уровне, называемом статическим уров­нем (см. рис. 78, а).

Если по воздушным трубам нагнетать воздух, то последний, вы­теснив сначала всю заключающуюся в них жидкость, начнет по­ступать в подъемные трубы и отдельными пузырьками перемеши­ваться с жидкостью. Плотность такой смеси будет значительно меньше первоначальной плотности жидкости, вследствие чего уро­вень жидкости в подъемных трубах будет повышаться. Чем больше будет введено воздуха в подъ­емные трубы, тем меньше станет от этого плотность жидкости (смеси) и тем на большую высоту она подни­мется.

Величина подъема зависит не только от количества на­гнетаемого воздуха, но так­же и от величины погру­жения воздушных труб в жидкость. Если воздушные трубы мало погружены в жидкость, т. е. если выше того места, где воздух входит в подъемные трубы, имеется небольшой столб жидкости, то воздух может и не под­нять жидкость на поверх­ность; он ее поднимет только на некоторую высоту, будет прорываться через нее и вы- „ _„ „

ходить на поверхность, а ^Рис' ⁷⁸' Газовоздушный подъемник.
" ^г ",- о — до начала работы; б — во время работы

жидкость по стенкам труб будет снова стекать вниз.

Высота подъема зависит от диаметра подъемных труб. В трубах малого диаметра при одном и том же расходе рабочего агента уро­вень жидкости может быть поднят на большую высоту, чем в трубах большего диаметра.

На высоту подъема влияет также вязкость жидкости. При одних и тех же условиях, например, высота подъема нефти будет больше, чем воды, так как нефть имеет большую вязкость, чем вода; воздуху труднее проходить через нефть, труднее прорваться через ее столбики в подъемной трубе, поэтому он будет приподнимать нефть на боль­шую высоту.

Таким образом, принцип действия воздушного (газового) подъем­ника заключается в разгазировании жидкости в подъемных трубах и уменьшении ее средней плотности; при непрерывной подаче

воздуха в подъемные трубы разгазированная жидкость поднимается до устья скважины и выливается наружу.

При работе воздушного подъемника в затрубном пространстве скважины установится новый уровень, называемый динамиче­ским уровнем (см. рис. 78, б). Динамический уровень всегда ниже статического.

Давление столба жидкости высотой от забоя до динамического уровня равно забойному давлению:

А>аб = #динР#. (125)

Положение статического и динамического уровней определяется соотношениями:

(126)

(131)

Для осуществления компрессорной эксплуатации необходимо соорудить компрессорную станцию (или несколько станций) и воздухораспределительную сеть. Если используется газ, необхо­димо также иметь установки по осушке и отбензиниванию газа.

Сооружение всего этого комплекса очень трудоемко, а обслужи­вание его требует больших эксплуатационных расходов, особенно для районов с суровыми климатическими условиями и большими

расстояниями между скважинами. По этим причинам компрессор­ный способ эксплуатации широкое применение нашел только на промыслах Азербайджана; в других районах этот способ применяется весьма ограниченно и то в основном в виде бескомпрессорного газ­лифта.

Общее число скважин, оборудованных газовоздушными подъем­никами, во всех НГДУ составляет около 3% от всего фонда скважин.