Основные понятия и области применения газожидкостных смесей (ГЖС)

Применение газожидкостных смесей

Газожидкостные смеси (ГЖС) применяются в мировой практике бурения в качестве очистных агентов уже около полувека. За это время техника и технология применения ГЖС при бурении скважин получила значительное развитие, а внедрение газожидкостных очистных агентов, обладающих низкой плотностью и теплоемкостью, способствовало значительному совершенствованию технологических процессов бурения скважин.

Преимущества

Как показала отечественная и зарубежная практика, ГЖС обеспечивают значительное повышение механических скоростей бурения и снижение затрат времени на ликвидацию геологических осложнений, благодаря чему резко возрастают производительность и экономичность буровых работ.

Физико-химические свойства

К газожидкостным агентам относят туман, пену и аэрированную жидкость. Они представляют собой многофазные дисперсные системы, физико-химические свойства которых зависят от объемного соотношения жидкой и газообразной фаз в смеси, от вида и концентрации в жидкой фазе поверхностно-активных веществ (ПАВ) — пенообразователей, химических реагентов, а также стабилизирующих, ингибирующих, смазывающих и др. добавок, что позволяет регулировать эти свойства в более широком диапазоне значений, чем при использовании буровых растворов на водной основе.

Специфика применения ГЖС в практике бурения

Значительное различие свойств ГЖС в зависимости от газосодержания смеси определяет специфику их применения в практике бурения.

Основная область применения тумана — бурение взрывных скважин на карьерах, разведочных скважин с применением пневмоударников, а также инженерно-геологических и сейсморазведочных скважин.

Разработка техники и технологий бурения в геологоразведочных скважинах с очисткой забоя ГЖС

В разработке техники и технологии бурения в геологоразведочных скважинах с очисткой забоя ГЖС совместно с ВИТРом и его Иркутским отделением принимали участие ведущие вузы, научно-исследовательские специализированные организации, опытно-методические партии новой техники многих производственных геологических организаций России и стран СНГ.

Были разработаны и внедрены в практику геологоразведочных работ :

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Газожидкостная смесь

Газожидкостная смесь до поступления в насос дважды меняет направление своего движения, что способствует отделению газа от нефти. Газ отводится при этом в межтрубное пространство скважины и затем поступает в газосборную сеть. Площадь кольцевого сечения якоря подбирают в соответствии с производительностью насосной установки с таким расчетом, чтобы обеспечить минимальную скорость нисходящего потока, меньшую скорости всплытия пузырьков газа. [7]

Газожидкостная смесь поступает от скважин до групповых установок по трубопроводам, получившим название выкидных линий или шлейфов. Диаметр шлейфов зависит от количества пропускаемого газа и расстояния от скважины до групповой установки. [8]

Газожидкостная смесь после дросселя Д поступает в низкотемпературный сепаратор С-2. Здесь от газа отделяется жидкость. Газ осушенный ( холодный) проходит через теплообменник Т-1, нагревается до положительной температуры и направляется на головные сооружения ГС. [13]

Газожидкостная смесь от скважины направляется в предварительно взвешенную герметичную измерительную емкость, в которой происходит разделение жидкости и газа. Газ из емкости отводится по газовой линии, соединяемой с общим ( сборным) коллектором, одновременно измеряется время заполнения емкости. После заполнения емкости жидкостью она взвешивается и определяется масса жидкости. Количество газа измеряется счетчиком, установленным на газовой линии. [14]

Газожидкостная смесь на выходе из диффузора / попадает в брызгоуловитель 2, где происходит отделение жидкости и раскручивание газового потока. Далее газ поступает в сепаратор, здесь он дополнительно освобождается от орошающей жидкости. [15]

Источник

Газожидкостные смеси ГЖС

Газожидкостные смеси (ГЖС) используются при бурении в качестве очистных агентов

Газожидкостные смеси (ГЖС) используются при бурении в качестве очистных агентов.

Обладают низкой плотностью и теплоемкостью.

Применение ГЖС, способствующих повышению механических скоростей бурения и снижению затрат времени на ликвидацию геологических осложнений, увеличивает производительность труда и экономичность буровых работ.

Низкая теплоемкость ГВС упрощает бурение скважин даже в условиях вечной мерзлоты.

Управление плотностью ГЖС обеспечивает возможность регулирования противодавления на пласт, уравнивая его в необходимых случаях с поровым давлением в пласте, предупреждая или снижая до минимума непроизводительные затраты на ликвидацию геологических осложнений при проходке скважин в условиях частичных или полных поглощений промывочной жидкости, избегать загрязнения вскрываемых пород и кольматации продуктивных пластов.

Использование ГВС позволяет избежать :

большого поглощения промывочной жидкости и связанных с этим затрат на дополнительную доставку воды, химических реагентов, приготов­ление буровых растворов, проведение тампонажных работ, уста­новку обсадных колонн и т. д.;

размыва промывочной жидкостью слабых разностей пород, что затрудняет получение кондиционного выхода керна и ухудшает достоверность геологической информации;

возникновения в процессе бурения скважин осложнений, связанных с размывом стенок скважин, кавернообразованием, накоплением на забое шлама, прихватами бурового снаряда и др.

Источник

Лекция 12. Газожидкостные смеси (ГЖС).

Это смеси на основе жидкой фазы и газообразных веществ.

1) Аэрозоли с плотностью ρ = 0,005 ÷ 0,05 г/см 3

Применяются в устойчивых осадочных горных породах, в пустынных и безводных местностях, в слабосцементированных породах, не терпящих контакта с водными растворами.

2) Пена (вода + пенообразующие ПАВ) с плотностью ρ = 0,05 ÷ 0,3 (0,4) г/см 3

Жидкая фаза вырождается до тонких плёнок (перегородок). Пена имеет плёночно-ячеистое строение.

Применяется при бурении в условиях интенсивного поглощения – до 8 ÷ 10 м 3 /час; при водопритоке до 0,1 ÷ 0,02 м 3 /час; при бурении многолетнемёрзлых пород, так как ГЖС является менее теплоёмкой и теплопроводной средой; при бурении валунно-галечных пород; в засушливых и пустынных районах; при вскрытии продуктивных низконапорных коллекторов углеводородов и подземных вод; при капитальном ремонте скважин на углеводородное сырьё, когда пласты малодебитные в пределах истощенных месторождений.

3) Аэрированные жидкости с плотностью ρ = 0,5 ÷ 0,95 г/см 3

Образуются за счёт насыщения жидкости пузырьками газа или сжатого воздуха. Позволяют снизить гидростатическое давление на забой. В принципе, аэрированию можно подвергнуть любой раствор.

Используются при бурении в условиях высокой проницаемости горных пород и интенсивности поглощения до 5 м 3 /час с целью устранения поглощения буровых растворов.

1. а) механический – когда от компрессора делается ввод воздухопроводной магистрали в линию по которой подается в скважину буровой раствор.

аэратор воздух от компрессора

поток промывочной жидкости

б) от трубопровода высокого давления (природный газ).

2. Эжекционный – основан на применении эжекционного устройства.

1 – смесительная камера (смешивание воздуха и промывочной жидкости)

2 – обратный клапан

3 – подводящий трубопровод

При взаимодействии водной фазы бурового раствора с химическими реагентами выделяется газообразный компонент. Таким реагентом может быть углекислый аммонит – NH₄(CO₃)_2.

Механический способ в сочетании с химическим.

Газожидкостные смеси или пенные газожидкостные смеси (ПГЖС) находят все более широкое применение в геологоразведочном бурении.

Свойства пен.

1. Объёмное содержание газа

V_п = V_г + V_ж – объём газа + объём жидкости

50 см 3 раствора ПАВ

3. Кратность пены – отношение объемов пены и водного раствора ПАВ.

4. Стабильность пены – определяется временем существования пятидесятипроцентного объёма полученной пены – Т_стаб. Время стабильности существования пены Т_стаб ≥15-20 мин.

Q_ж – расход жидкости

Для пен α = 50 ÷ 300

Для аэрированных растворов α = 5 ÷ 40

6. Плотность пены при атмосферном давлении

7. Плотность пены на глубине:

где: ρ_г – плотность газа (воздуха);

Источник

Добыча нефти и газа

Изучаем тонкости нефтегазового дела ВМЕСТЕ!

Определение забойного давления в газоводяных и газоконденсатных скважинах

Пузырьковая структура характеризуется течением пузырьков газа, имеющих средний диаметр, значительно меньший диаметра ствола скважины в потоке жидкости. Эта структура наблюдается при малых объёмах газосодержания.

По мере увеличения содержания газа, когда газовые пузыри занимают почти всё сечение ствола, образуется пробковая структура с сильно деформируемыми газовыми пузырями и жидкостными перемычками.

При вспененной структуре возрастают пульсации давления, жидкость по стенке ствола при восходящем потоке может частично двигаться вниз (против течения газа), в результате чего возникает явление ”опрокидования” потока жидкости. Движение жидкости вниз способствует появлению больших жидкостных скоплений, насыщенных газовыми пузырями, которые с большой скоростью увлекаются потоком газа.

Дальнейшее повышение скорости и газосодержания приводит к кольцевой структуре течения, которая характеризуется движением жидкости в виде волнистой плёнки по стенке ствола.

По мере повышения скорости газа происходит срыв капель жидкости с поверхности плёнки и вовлечение капель в ядро потока. Этот вид течения является разновидностью кольцевого и называется дисперсно-кольцевым.

Определение давления в газожидкостных скважинах по неподвижному столбу газа. Для определения забойного давления в газожидкостных скважинах по неподвижному столбу газа, т.е. по барометрической формуле, достаточно учесть истинную плотность и температуру газа на забое и на устье скважины.

Определение давления в работающей скважине и отличие от гомогенного течения. Расчёт забойного давления в работающей скважине, если в её продукции содержится жидкость, связан со структурой течения. Необходимые расчётные соотношения получаются из законов сохранения двухфазного потока при пренебрежении: изменением количества движения в уравнении сохранения количества движения, кинетической и потенциальной энергиями, работой силы трения в уравнении сохранения энергии.

(2.10)

где

Определение забойного давления в газоводяных и газоконденсатных скважинах [5] src=

images\2-2-3-4-opredelenie-zabojnogo-davlenija-v_3.png width=489 height=105 /

Определение забойного давления при значительном перепаде температуры. Если при работе скважины, в продукции которой содержится жидкость, наблюдается значительный перепад температуры по стволу, то забойное давление определяется по формуле

(2.11)

Методика расчета. Коэффициент гидравлического трения l необходимо определять по результатам исследования скважин на различных режимах.

Потери давления в скважинном оборудовании. При определении забойного давления в работающих скважинах (высокодебитных с небольшой депрессией на пласт), оборудованных пакером, клапаном отсекателем и др., необходимо учесть потери, вызванные этим оборудованием. Данные потери определяются, как потери давления при прохождении газа через отрезок трубы или диафрагму.

Источник