EKSPLOATACIJA LIFTOVANJEM Opsti podaci

1. EKSPLOATACIJA LIFTOVANJEMOpsti podaci • Kada se energija ležišta toliko smanji, da nije vise u stanju podici tečnost do površine, potrebno je primeniti metodu dodavanja energije sa površine. Jedna takva metoda jeste upotreba gasa ili vazduha kao sredstvo za podizanje tečnosti sa dna bušotine na površinu. Proces se prema tome naziva gaslift ili aerlift. • Liftovanje nafte može se primeniti tamo, gde postoji na raspolaganju dovoljno gasa i gde ekonomska računica pokaže rentabilnost ovog načina proizvodnje. U poredenju sa metodom pumpanja, daje manji koeficijent iskorišćenja ležišta. • Uronjavanjem tubinga ispod dinamičke visine, mogu se dodavanjem gasa u bušotinu uspostaviti povoljni uslovi za kontinuiran pritok nafte u bušotinu. Liftovanje može biti konitinuirano i povremeno.

2. 1. Sistemi lifta • Obzirom na način opreme uzlaznog sistema u bušotini imamo nekoliko tipova gaslifta. Sl.1.Lift sistema »Pohle«

3. a) Sistem Pohle, sastoji se iz kombinacije uzlaznih cevi većeg precnika i gasnih cevi manjeg precnika. Na slici 1. sematski je prikazan takav sistem. Princip rada lifta sastoji se u sledećem: Kad je bušotina duže vremena zatvorena, tečnost zauzme po zakonu spojenih posuda isti statički nivo u svim cevima. Utiskivanjem gasa sa površine kroz gasni vod snizava se nivo tečnosti u toj cevi ali se istovremeno za jednaki volumen podigne u spoljnjem prstenastom prostoru i u tubingu.Pojačavamo li pritisak na površini, u izvesnom trenutku će nivo u gasnoj cevi stići dopete tubinga. U tom trenutku će se gas probiti u tubing i stvoriti u njemu mešavinu gas—nafta. Težina stuba takve tečnosti se znatno smanji i konačno je gas izbaci na površinu. Na taj način stvoriće se na dnu tubinga mesto manjeg pritiska odnosnoznatna depresija, koja će izazvati najpre dotok tečnosti u tubingu iz spoljnjeg međuprostora, a u sledećem trenutku i iz sloja. Potrebno je pritisak liftovanja i količine iniciranog gasa podesiti tako, da podržavanjem određenog dinamičkog nivoa tečnosti u bušotini uspostavimo ravnomeran pritok. To naravno zavisi o ležišnim uslovima; konkretno o veličini slojne energije, produktivnosti bušotine, propusnosti kolektora te primenjenom

4. režimu liftovanja (pritisak i količina gasa, sistem, dimenzija cevi, dubina uronjavanja tubinga ispod dinamičkog nivoa). • Kod sistema lifta prema Pohlu, prečnik gasne cevi je mali, pa će i količina tečnosti prepuštanja lifta u njoj biti mala u odnosu na prečnik tubinga i kolone. Osim toga je montaža dvojnih cevi koje su na donjem kraju spojene prilično otežana. Iz spomenutih razloga se taj sistem danas u praksi redje upotrebljava. Prednost ovog sistema su međutim, niski startni pritisci. • b) Sledeći sistem se prema autoru zove Saundersov, i može biti u dva oblika: - dvocevni i - jednocevni. Prednosti dvocevnog sistema su sledeće: — Jednostavnija montaža jerse cevi ne spuštaju istovremeno kao kodPohle sistema,nego jedna za drugom. — Pritisci puštanja lifta nisu relativno veliki.

5. SI. 2. Dvocevni i jednocevni sistem »Saunders«

6. Omogućuju bolje iznošenje peska radi veće brzine kretanja tečnosti kod dna gasne cevi nego kod jednocevnog, gde je na toj dubini brzina manja. • Veliki nedostatak ovog sistema jeste što se danas, kad postoji tendencija smanjenja prečnika eksploatacionih kolona, u iste teže mogu smesti dve cevi. • Jednocevni Saundersov sistem ima u bušotini samo jednu cev. Gas potiskujemo kroz međuprostor, tj. kroz 'kezing” u bušotinu dok se kroz tubing diže gasom olakšana tečnost. • Prednost ovog sistema prema dvocevnom su sledeće: — Dimenzije tubinga mogu se odabrati u širim granicama. — Jeftiniji je. • Slabe strane jednocevnog sistema su sledeće: — Potrebni su veći startni pritisci. — Teže je iznošenje peska sa dna bušotine. — obzirom na veći volumen međucevnog prostora postoji većamogućnost pulsacije.

7. c) Osim spomenutih postoji još tzv. Centralni sistem gasiifta. • Kako se iz siike 3. vidi i kod ovog sistema je u bušotinu spušten samo jedan tubing. Gas za liftovanje ulazi u bušotinu centralno, tj. kroz tubing dok tecnost sa gasom izlazi kroz kezing; dakle obrnuto jednocevnom Saunders-ovom sistemu. • Prednosti ovog sistema su sledeće: • Potreban je manjistartni pritisak. • Najbolje je iskorišćen prečnik bušotine. • Nedostaci: • —U slučaju iznošenja peska dolazi do oštećenja spojnica na tubingu, što u izvesnom slučaju može imati za posledicu prekidtubinga.

8. 2. Proračun gaslifta • Efekat gaslifta i stepen iskorišćenja energije za podizanje tečnosti na površinu zavisi od uslova u ležištu i u bušotini, od dimenzijatubinga, tj. dužini i prečniku te konačno o sistemu postrojenja. S obzirom što kod liftovanja dodajemo energiju sa površine, potrebno je uspostaviti takavsistem delovanja, koji će omogućiti podizanje tečnosti uz minimalni utrošak energije. • Prema tome se za uređaj liftovanja postavljaju sledeći zahtevi: a) Podizanje tečnosti treba vršiti uz najboljistepen delovanja; b) Omogućiti optimalnu dobit. Izbor dimenzija tubinga vrši se na osnovu podataka o dubini i prečniku bušotine, podataka o količini tečnosti i gasa, pritisku na dnu, specifičnoj težini tečnosti i o količini rastvorenog gasa. Kad se konstantnim režimom liftovanja podržava konstantni dinamički nivo tečnosti u bušotini,tada će efekat delovanja lifta zavisiti od relativne dubine uronjavanja pete tubiinga.

9. Proračunom gaslifta izračunavaju se sledeći elementi. Kao prvo se proračunava dubina uronjavanja tubinga ispod nivoa tečnosti u bušotini. Zatim se izračuna prečnik tubinga i na osnovu rezultata odabere najbliži standardni prečnik. U svrhu izbora najprikladnijeg kompresora za gas, potrebno je proračunati potrebne startne i radne pritiske i količine gasa, potrebne za dizanje tečnosti i normalan rad lifta. SI. 3.Centralni sistemliftovanja

10. U cilju proračuna potrebno je poznavati niz podataka o sloju, bušotini i nafti odnosno tecnosti. Konkretno je potrebno poznavati: dubinu bušotine i sloja, siojni pritisak i pritisak na dnu bušotine kod različitih režima proizvodnje, fizička svojstva tecnosti, odnosno viskozitet i specifičnu težinu. Poznavanjem pritiska i specifičnih težina, mogu se proračunati statičke i dinamičke visine tednosti u bušotini. Ali, postoje i instrumenti, pomoću kojih se nivo tečnosti u bušotini može izmeriti direktnim putem. Takvi instrumenti su na primer eholot i sonolog. • Važan podatak kod proračuna lifta jeste takođe gasni faktor (GOR) i % sadržaja vode u nafti.

11. 3. Puštanje gasliftne bušotine u rad i proračun startnog pritiska • Kod zatvorene bušotine tečnost u bušotini zauzima isti statički nivo u prstenastom prostoru i u uzlaznoj cevi. Da bi pokrenuli gaslift, potrebnoje radno sredstvo, tj. gas potisnuti do pete tubinga. Razumljivo, da je kod toga potrebno i nivo tečnosti u međuprostoru guruti do pete tubinga. Zato je potreban konstantan pritisak. • Pogledajmo sada, koliki treba biti pritisak, da bi stavilibušotinu u rad.Kao primer uzimamo Saundersov dvocevni sistem (SI. 4. i 5.). • Potiskivanjem tečnosti iz prstenastog prostora između tubinga i gasnog voda, podiže se nivo u kezingu i tubingu, dok deo tečnosti biva potisnut natrag u sloj. Količina ove zavisi od propusnosti sloja. • Princip rada lifta isti je kao sto smo ga već ranije opisali. • Pritisak potreban za izbacivanje stuba tečnosti iz tubinga, u momentu kad gas prodre do pete tubinga zove se pritisak puštanja lifta ili startni pritisak. • Jedan opsti dijagram pritiska puštanja meren na ulazu gasa u bušotinu, prikazan je na sl. 6. • Promena veličine pritiska tačno odgovara procesu opisanom u tumačenju principa rada lifta.

12. Sl. 6.

13. Najveći pritisak u ovom slučaju je 23 bar, i zove se startni pritisak. Posle ovog pritisak dodavanja gasa se ustaliona vrednosti =~ 14 bar. Maksimalni startni pritisak može biti jednak: • gde je; • L — dužima tubinga. • Y— specifična težina tečnostt. Tj. u onom slučaju, kada je potrebno izbaciti stub tečnosti u tubingu, kad je tubing ispunjen fluidom od dna do površine, dakle u dužini L.

14. 4. Načini smanjenja startnih pritisaka Jedan od načina smanjenja startnog pritiska jeste potiskivanje jednog dela tečnosti natrag u sloj. Time se smanjuje stub u bušotini, pa će i pritisak za njegovo izbacivanje biti niži. Ova metoda dolazi u obzir samo tamo, gde se sloj karakterišr velikim koeficijentom produktivnosti, jer sloj treba da se u kratkom vremenu ispuni sa izvesnom količinom tečnosti. Sledeći način bio bi postepeno spuštanje tubinga ispod statičkog nivoa u bušotini. No, ova je metoda usled komplikovanosti u vezi manipulisanja spuštanja tubinga neodgovarajuća.Efikasna metoda sniženja pritiska jeste prekopčavanje sa jednog na drugi sistem. Pošto centralni sistem zahteva najniži startni pritisak, to se njime i pušta lift u rad, dok se, kad bušotina proradi, prekopča na Saundersov sistem. Primena ovog načina dolazi u obzir kod bušotina manjih dubina. Probuši li se tubing na izvesnim dubinama ispod statičkog nivoa, omogućujemo ulaz gasa u tubing pre pete tubinga i time smanjujemo stub tečnosti u tubingu. Ali, taj način ima prilično nedostataka jer otvori ostaju stalno otvoreni, pa se gas stalno probija kroz njih. Taj nedostatak odstranjuje se na sledećl način, koji se sastoji u montiranju nekoliko gasllftnih diferencijalnih ventila.

15. SI. 7. Šema napuštanja i rada lifta

16. Princip rada lifta sa montiranim diferencijalnim ventilima na tubingu se sastoji se u sledećem (SI. 7.): Kad gas u međuprostoru stigne do prvog ventila, tada se usled razlike pritiska otvara i propušta gas u uzlaznu cev. SI.7. Šema diferencijalnog ventila

17. Stub tecnosti se time olakša i pod delovanjem gasa koji ulazi diže prema površini. To izaziva pritok iz kezinga u tubing. Utiskivanje gasa u kezing se nastavlja dok isti ne dostiže sledeći niže smešteni ventil. Gas se sada probija kroz taj ventil i izbacuje stub tecnosti iznad sebe u tubingu. Istovremeno se prethodni gornji ventil zatvorio i na taj način sprecio propuštanje gasa kroz sebe. Isti proces se nastavlja sve dotle, dok gas ne stigne do najnižeg završnog ventila pomoću kojeg se zatim vrši redovan rad lifta, pošto je stub tecnosti u tubingu bio postepeno izbacivan delovanjem prethodnih ventila. Postoji nekoliko raznih konstrukcija ventila. Jedna od mnogih šematski je prikazan na si. 8. I danas se projektuju i izrađuju isključivo ovi sistemi gaslifta sa bočnim ventilima na tubingu jer im je efekat korisnog dejstva u poređenju sa ranije opisanim sistemima neuporedivo bolji.

18. 5. Oprema usta gasliftne bušotine U poređenju sa površinskom opremom koderuptivnih bušotina oprema usta gasliftne bušotine je jednostavnija. Najjednostavnija konstrukcija opreme prikazana je na slici 9.Jednocevni liitni sistem može biti opremljen prema slici 10. Sl. 9. Najjednostavnija konstrukcija usca liftne sonde

19. 6. Sistemi raspodele gasa • Kod načina dobijanja nafte liftovanjem neophodno su potrebni kompresori, koji će komprimovati gas i dobavljati ga u gasliftne bušotine u svrhu podizanja tecnosti sa dna na površinu. Kompresori se smestaju u posebnu prostoriju — kompresorsku stanicu. • S obzirom na nacin raspodele gasa u polju razlikujemo nekoliko sistema: a) Sistem pojedinačne raspodele b) Magistralni sistem i c) Sistem razvodnih stanica. Na slici 11. šematski je prikazan sistem pojedinačne raspodele gasa. Pored kompresorske stanice montiran je sistem cevovoda »baterija«, koji omogućava široku manipulaciju raspodele gasa. Naime, bilo koji kompresor moze pojedinačno snabdevati svaku bušotinu. Magistralni sistem razvoda gasa možemo videti na si.12, iz koje se vidi da kompresori napajaju jedan magistralni cevovod

20. od kojeg se granaju vodovi u pojedine bušotine. U svrhu odvodnjavanja gasa montiraju se na više mesta kondenzacioni lonci. Prisustvo hidrata u gasu prouzrokuje kod niskih temperatura “smrzavanje” cevovoda. U tu svrhu potrebno je na nekim mestima zagrevati cevovode i to električno ili pomoću pare. Izgled jednog uobičajenog kondenzadonog lonca prikazuje slika 13. U svrhu kontrole procesa, potrebno je meriti količine gasa i to pojedinačno za svaku bušotinu. Merni instrumenti, koji semontiraju na gasovode mogu biti raznih tipova i konstrukcija i uglavnom rade na principu merenja razlika pritisaka ispred i iza merne blende.

21. SI. 11. Baterija pojedinačnog sistema raspodele gasa Sl. 10. Oprema ušća jednocevnog litnog sistema SI.12. Magistralni sistem raspodele gasa

22. 7. Pogonske smetnje kod liftovanja • Navedimo nekoliko primera smetnji i njihovo otklanjanje: a) Pritisak na ulazu u bušotinu sporo raste i ne dostiže svoju određenu veličinu. To znači da gasovod negde propušta. Treba gapregledati i popraviti. b) Proizvodnja pada kod normalnog porasta pritiska gasa. To znači da se propusnost tubinga usled taloženja parafina smanjuje. • Proizvodnja se prekida dok pritisak gasa iznenada raste. To znači da se u tubingu verovatno stvorio peščani cep. d) Proizvodnja se prekida ali iznenadaopada i pritisak gasa, što znači da je pesakzatvorio perforaciju. • U cilju normalne proizvodnje bušotine, potrebno je utvrđene nedostatke otkloniti. SI.13. Kondenzni lonac

23. 8. Mere za sprečavanje nesreća i požara kod gasliftne proizvodnje • Treba sprečiti skupljanje gasa u zatvorenim prostorijama. • Cevovodi, ventili i ostala armatura ne sme propuštati. • Gasovodi prema bušotinama trebaju biti opremljeni protivpovratnim ventilima u svrhu sprečavanja eventualnog povratnog udara gasa. • Konstrukcija kompresorske kuće treba biti lake konstrukcije i dobro provetravana. • Rasveta mora biti sigurnosne konstrukcije. • Upotrebljavati alat koji ne stvara varnice. • Zabraniti pušenje i upotrebu otvorene vatre. • Pod zgrade treba biti od materije, koja ne stvara varnice. • Materijal zgrade treba biti iz vatrootpornog materijala.

24. 9. Povremeno liftovanje • Kao što smo u zadnjoj fazi eruptivne proizvodnje imali povremeno eruptiranje, tako ćemo posle vremena, kad će kontinuirano liftovanje usled prevelike specifične potrošnje gasa po toni nafte postati neekonomično morati preći na metodu povremenog liftovanja. Kad međutim dinamički nivo toliko opadne da uronjavanje tubinga u tečnosti postaje praktički nemoguće, potrebno je preći na dubinsko pumpanje nafte. • Period ekonomičnosti liftovanja možemo za izvesno vreme produžiti ali na taj način, da upotpunimo stepen delovanjapostrojenja. To se postiže, ako primetimo povremenu proizvodnju bušotine.

25. 10. Klipni lift • Jedan način produženja liftovanja jeste primena klipnog lifta. Izgled spomenutog postrojenja prikazan je na si. 14. • Delovanje klipnog lifta sastoji se u sledećem: Klip, koji se krece unutar tubinga je suplji cilindar sa automatskim ventilom u donjem delu. Razmak između spoljnog prečnika cilindra i stene tubinga je minimalan (0,8—1 mm). Klip ima na sebi rebra za skidanje parafina uzduž stene tubinga. Klip se stavlja u cevni nastavak bušotine 11 na taj način, što se prethodno zatvori ventil 12, zatim skine kapa 3, u kojoj se nalazi opruga 13 i gumeni prsten 14, što sve predstavlja gornju odbojnu tacku. Čim smo klip umetnuli u komoru, vratimo sve spomenute delove na svoje mesto. Sada puštamo gaskroz levi dovod, kod otvorenog ventila 18, a zatvorenog ventila 15. Time počinje podizanje tecnosti u tubingu prema površini. Kad je započelo prelivanje tečnosti kroz desni odvod 18, otvorimo ventil 12 i ventil 19 kako bi se pritisci iznad i ispod klipa izjednačili.

26. Sada će se ventil u klipuusled vlastite težine otvoriti i omogućiti prolaz tečnosti kroz klip. Klip će na taj način usled vlastite težine početi padati prema dnutubinga sve dotle, dok šipka nožnog ventila klipa ne dodirne blaznicu 6 donjeg odbojnika koji se isto kao gornji sastoji iz opruge 7. Na petutubinga 9 pričvršćena je perforirana cev, kroz koju ulazi tečnost iz bušotine u tubing. • Kada šipka ventila kiipa sedne na odbojnu blazinu, ventil se zatvori i sprečava prolaz tečnosti kroz klip. U tom momentu počeće pritisak gasa gurati klip i tečnost iznad njega prema površini. Tečnost prolazi kroz otvore perforirane cevi 4 na ustima u međuprostor i odatle kroz desni odvod 18. Klip produžuje put u komoru 11 posle čega će i gas koji je gurao klip prolaziti kroz perforiranu cev. Tako pada pritisak ispod klipa, otvori se ventil usled vlastite težine šipke i klip ponovo ponire u dubinu i proces se ponavlja. • Ovaj način proizvodnje koristi energiju gasa iz sloja, pa je prlmenjiv tamo gde je GOR veliki. • Kod proizvodnje parafinske nafte klip vrši ujedno i koristan rad skidanja parafina sa stene tubiniga. • Klipni lift je primenjiv i u bušotinama koje daju pesak sa naftom.

27. Sl.14. Klipni lift

28. Kad lift radi isključivo pomoću injektiranog gasa sa površine, onda je potrebno primeniti pritisak, koji mora savladati sledeće: • h - visina stuba tečnosti koju treba podići, m • y - specifična težina tečnosti • c - brzina dizanja klipa, m/sek • λ- koeficijent hidr. otpora trenja • g - ubrzanje sile teže 9,81 m/sek², • d - precnik tubinga m, • P2 — pritisak na ustima bušotine, ata • Ptrenja — pritisak potreban za savladavanje trenja klipa o stenutubinga, bar • Ptez — pritisak potreban za savladavanje težine klipa, at

29. 11. Komorni lift Sledeci način povremenog lifta je tzv. komorni lift, čiji je izgled prikazan na si. 15. To je sistem povremenog lifta opremljen sa ventilom za pustanje i prekidanje na ulazu u bušotinu i komorom na dnu bušotine. Komoru predstavlja prošireni donji deo gasne cevi. Na dnu komore je smešten protivpovratni ventil, koji omogućuje samo jedan smer kretanja tečnosti i to iz dna bušotine u komoru. Pod delovanjem slojne energije u komori se uspostavi određeni nivo tečnosti. Potiskivanjem gasa sa površine, kroz spoljnu gasnu cev, komora se prazni i tečnost potiskuje u tubing i dalje prema površini. Ventil komore je u to vreme zatvoren i ne dozvoljava da spoljni pritisak deluje na sloj. Posle izbacivanja tečnosti na površinu opadne pritisak u komori. Usled nastale depresije, proradi sloj, čiji pritisak otvori ventil i napuni komoru tečnosću. • Kao sto vidimo, ovaj sistem ne remeti rad sloja, i pritisak na dnu varira znatno manje nego kod običnog lifta. • Frekvencija primene lifta zavisi od jacine dotoka u bušotinu i određuje se praktičnim ispitivanjem.

30. SI.15.Šema povremenog lifta sa komorom SI. 16. Sema opreme povremenog lifta

31. Osim komorom, dna bušotina mogu se opremiti i na drugi način, kao što je prikazano na sl. 16. • Ovde je sloj izolovan od površinskog pritiska pomoću pakera. • Sva tri tipa imaju za cilj sprečiti vraćanje tecnosti natrag u sloj prilikom puštanja lifta. Na taj način smanjuju specifični potrošnju l gasa i time pojeftinjuju proces.

32. 12. Automatizacija povremenog liftovanja • Periodično puštanje i prekidanje gaslifta moguće je automatizovati. S obzirom na mesto gde se vrši prekidanje snabdevanja gasom, aparati se dele u dve grupe. U prvu grupu spadaju oni, koji vrše prekid na ustima bušotine, dok u drugu oni, koji to vrše na dnu, u komori. • Obzirom na mehanizam zaustavljanja, dele se takođe u dve grupe. U jednu grupu spadaju automati, koji vrše puštanje i prekidanje rada lifta pomoću satnog mehanizma, dok drugi vrsi isti rad pomoću regulatora pritisaka i prema tome prekidaju rad lifta kod određenog pritiska. • Kao sto smo ranije spomenuli, trajanje prekida između dva liftovanja za svaku bušotinu određuje se praktički. Automati se prema tome regulišu za određene periode liftovanja.