Газ энергиясының есебінен фонтандау

Бұл, мұнай ұңғымасының фонтандауының кең тараған түрі болып табылады. Артезиандық фонтандау кезінде құбырда газсыз сұйық (мұнай) қозғалады, ал мұндай сұйықтың гидростатикалық қысымын жеңу үшін ұңғыма түбіндегі қысым өте көп болу керек.

Газ энергиясының есебінен фонтандау кезінде фонтанды құбырдағы газсұйық қоспасының тығыздығы төмен болады, сол себептен мұндай қоспаның гидростатикалық қысымы да төмен болады. Сұйық сорапты компрессорлық құбыр бойымен ұңғыма түбінен жоғары қарай ұңғыма сағасына көтерілгенде қысым төмендейді, және ол кейбір биіктікте қанығу қысымына тең болады, ал жоғарыда – қанығу қысымы төмен болады.

Р < P_нас болған аумақта мұнай құрамынан газ бөлініп шығады, егер бөлінген газдың көлемі көп болса, соған сәйкес қысым азаяды.

Ұңғыманың фонтандауы ұңғыма түбіндегі қысым көп болған жағдайда немесе қанығу қысымы төмен болған жағдайда болуы мүмкін.

Фонтанды ұңғыманың түбіндегі қысым

, (9.17)

мұндағы Р_d - ұңғыма тұрақты өніммен фонтандаған кездегі сорапты компрессорлық құбырдың башмагындағы қысым; Р=(Н-L)* немесе H-L биіктіктегі түппен башмак арасындағы сұйық бағанының гидростатикалық қысымы; Н – ұңғыма тереңдігі; L – СКҚ ұзындығы; r - осы аралықтағы сұйықтың орташа тығыздығы.

Басқа жағынан, түптегі қысымды құбыр аралық кеңістіктегі сұйық деңгейі арқылы анықтауға болады.

(9.18)

мұндағы құбыраралық кеңістіктегі сұйық бағанының гидростатикалық қысымы; – құбыр ішіндегі сұйық деңгейінен жоғары орналасқан газдың тығыздығы; Р₃ – құбыр аралық кеңістіктегі ұңғыма сағасына жиналған газдың тығыздығы; DР – деңгейден сағаға дейінгі газ бағанының гидростатикалық қысымы:

DР=(Н-h)*r_гg,

мұндағы r_г – құбыр аралық кеңістіктегі газдың орташа тығыздығы.

(9.18) теңдеуді кең көлемде ашып жазамыз, сонда:

. (9.19)

Ұңғыма тұрақты бір қалыпты өніммен фонтандап тұру үшін, түптегі қысым да бір қалыпты болуы қажет. Сол себептен, (9.19) теңдеудегі қосындылардың мәні әрқашан тұрақты болуы үшін, құбыр сырты кеңістігіндегі h баған биіктігінің өзгеруі, сағадағы Р₃ қысымның өзгеруімен байланысты болуы керек. Сол себептен h мәнінің төмендеуі Р₃ газ қысымының жоғарылауы мен байланысты немесе керісінше болуы керек.

Фонтандаудың екі жағдайын қарастыралық:

I. Р_С < Р_нас , (8.2-сурет, а). Құбыр аралық кеңістікте газдың үзіліссіз пайда болу жағдайы туындайды.

9.2 - сурет. Ұңғыманың фонтандау сұлбасы

а) ұңғыма түбіндегі қысым қанығу қысымынан төмен Р_С < Р_нас ;

б) ұңғыма түбіндегі қысым қанығу қысымынан жоғары Р_С > Р_нас .

Бұл процестің тиімділігі көптеген факторларға байланысты болады:

1. Газ-сұйық қоспасының ағыс жылдамдығына, яғни ұңғыма өніміне байланысты. Өнім көп болған сайын, сақиналы кеңістікке газ аз келеді.

2. Шегендеу тізбегімен фонтанды құбыр аралығындағы саңылау қуысқа байланысты.

3. Өз кезегінде қанығу қысымымен башмактағы қысымның ара қатынасына және газ көпіршіктерімен көлеміне байланысты болады.

4. Сұйықтың тұтқырлығына байланысты болады.

Фонтанды құбырдың башмагындағы қысым келесі теңдеумен анықталады:

, (9.20)

мұндағы - газдың тығыздығы.

r₀ –Р₀ және Т₀ стандартты жағдайдағы газдың тығыздығы;

Т_ср – құбыр сырты кеңістігіндегі орташа температура;

z –Р₃ және Т_ср стандартты жағдайдағы газдың сығылу коэффициенті.

Ұңғыма түбіндегі қысым Р_с фонтанды құбырдың башмагы мен түп арасындағы сұйық бағанының гидростатикалық қысымының мәнінен үлкен болады және (9.17) теңдеумен анықталуы мүмкін.

Р_с<Р_нас шартындағы фонтандаушы ұңғымада құбыр аралық кеңістіктегі сұйық деңгейі, сорапты компрессорлық құбырдың башмагында ұңғыма жұмысынан кейін тұрақты режим орнауы керек.

II. Р_с>Р_нас. (9.2-сурет, б).

Құбыр сырты кеңістігіндегі мұнай көлемінен, еріген газ бөлініп тұрады, содан кейін барлық жүйе тепе-теңдікке түседі. Бұл жағдайда сұйық деңгейі h тереңдікте болады. Әртүрлі орналасу тереңдігіне байланысты қысымда әртүрлі болады Р_З.

Бақылау сұрақтары:

1. Фонтанды ұңғыманың түбіндегі қысым қалай анықталады?

2. Ұңғыманың фонтандауы қандай шарттарға тәуелді болады?

3. Фонтанды құбырдың башмагындағы қысымды қалай анықтайды?