Разработка модели и алгоритмов функционирования газлифтной скважины как объекта системы оперативного управления

• Автор: Барашкин, Роман Леонардович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 152 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1. ТЕХНОЛОГИЯ ГАЗЛИФТА. МОДЕЛИ ГАЗОЖИДКОСТНЫХ ПОТОКОВ. МЕТОДИКИ РАСЧЕТА ГАЗЛИФТНЫХ ПОДЪЕМНИКОВ. ТРЕБОВАНИЯ К МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ.

1.1. Газлифтный комплекс

1.2. Газлифтныс установки. Типовые компоновки газлифгиых скважин

. Выбор типа газлнфтиой установки. Периодический газлифт

1.4. Структуры восходящего газожидкостного потока.

1.5. Модели движения газожидкостного потока. Требования к математической модели

1.6. Методики расчета параметров движения газожидкостного потока

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА ДИНАМИЧЕСКОЙ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ I АЗЛИФТНОЙ СКВАЖИНЫ.

2.1. Допущения динамической математической модели работы газлнфтиой скважины

2.2. Уравнения сохранения и замыкающие уравнения динамической математической
модели газлифтной скважины
2.2.1 Уравнения сохранения
2.2.2. Формулы расчета параметров газа
2.2.3. Формулы расчета параметров жидкости
2.2.4. Формулы расчета параметров смеси.
2.3. Решение системы уравнений динамической математической модели газлнфшой
скважины
2.3.1. Решение системы дифференциальных уравнений в частных производных,
описывающих движение однофазного потока.
.2. Решение системы дифференциальных уравнений в частных производных,
описывающих движение двухфазного потока.
2 Начальные условия.
2.3.4. Граничные условия для периода продавливанпя
2.3.5. Граничные условия для периода лифтирования.
23.6. Граинчпыс условия для периода выброса.
2.3.7. Граничные условия для периода стекания
2.3.8. Гранпчпме условия для периода накопления.
2.4. Передвижение границ раздела фаз.
2.5. Образование фаз при передвижении границ. Смена периодов работы скважины.
ГЛАВА 3. АЛГОРИТМ И ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС РАСЧЕТА
РЕЖИМОВ РАБОТЫ ГАЗЛИФТНОЙ СКВАЖИНЫ
3.1. Анализ существующих программных комплексов.
, 3.2. Алгоритм расчета параметров движения 1ЖП на основе разработанной модели
3.3. Программный комплекс расчета параметров движения ГЖП
3.4. Пример расчета газлифтном скважины с помощью программного комплекса 8 ГЛАВА 4. РАСЧЕТ РЕЖИМА РАБОТЫ ГАЗЛИФТНОЙ СКВАЖИНЫ С ПОМОЩЬЮ РАЗРАБОТАННОГО ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА. СХЕМА ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ПРОГРАММНОГО
КОМПЛЕКСА В СИСТЕМЕ АВТОМАТИЗАЦИИ1 П
4.1. Расчет режимов работы скважины, эксплуатируемой периодическим газлифтом с отсечкой газа на устье.
4.2. Программный комплекс оперативного управления скважиной в системе АСУТП
газлиф того комплекса
ПРИЛОЖЕНИЕ 1.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2.
I СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность


По теме диссертации опубликовано печатных работ, в том числе 3 статьи в журналах из перечня рецензируемых журналов ВАК. Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, выводов, двух приложений и списка литературы. Работа изложена на 2 страницах машинописного текста, содержит рисунков и таблиц. Автор диссертации выражает глубокую признательность научному руководителю профессору В. Е. Попадько за постоянную помощь и поддержу при выполнении работы. Во введении диссертации приведена краткая характеристика работы, представлена актуальность темы, сформулирована цель и задачи' работы, определена практическая ценность. Приведены сведения об апробации работы и о публикациях. В первой главе сформулирована задача оперативного управления газлифтной скважиной. Рассмотрена технология газлифтной эксплуатации скважин, выбран тип газлифтной установки для исследования. Во второй главе разработана структура газлифт ной скважины как об'ь. Разработана динамическая математическая модель скважины. Г1редло^*с^н численный метод дня решения системы уравнений математической моделей. Определены начальные и граничные условия математической моде^дхи. Разработан алгоритм передвижения границ раздела и образования фаз, смены периодов работы скважины и относительной скорости газа. В третьей главе проведен анализ известных программных продуктов расчета режима работы и оперативного управления газлифтпых скважпн. Разработан алгоритм и программный комплекс расчета режима работы газлифтной скважины на базе предложенной математической модели. В четвертой главе с помощью разработанного программного комгитехсса рассчитывался эффективный режим работы газлифтной скважины. Разработана структура функционирования программного комплекса в системе оперативного управления газлифтной скважиной. Глава 1. Технология газлифта. Модели газожидкостных потоков. Методики расчета газлифтиых подъемников. В работе исследовалась газлифтная скважина, как объект управления, которая входит в состав газлифтного комплекса. На рис. Газораспределительная установка подаёт газ в скважины куста /. С каждого куста скважин района добываемая продукция поступает на групповую замерную установку 2, где производится измерение дебита жидкости и расхода газа. Затем продукция через групповой узел сепарации 4 направляется в установку подготовки нефти б для разделения нефти и воды. Очищенная нефть перекачивается по линии подачи нефти 7 в пункт хранения, а пластовая вода по линии 8 направляется для повторной закачки в пласт. От скважин до резервуаров установки подготовки нефти движение продукции осуществляется за счет’ устьевого давления. После сепарации продукции газ низкого давления по газопроводу 9 направляется на вход компрессорной станции . В случае дефицита или излишка газа низкого давления производится компенсация транспортировкой газа из соседнего района или к нему по газопроводу . Клапан позволяет поддерживать давление в газопроводе постоянным, регулируя подачу газа на установку переработки газа по газопроводу . Стабилизируют колебания давления в системе газораспределения также с помощью изменения подачи газа в отдельные скважины. Компрессоры поддерживают постоянное давление в газопроводе высокого давления (ВД). В зависимости от потребности манифольдов газовой инжскции изменяется производительность компрессоров. Регулятор расхода управляется контроллерами нижнего уровня на основе показаний расходомера с поправкой на текущие давление с датчика . Насос предназначен для закачки химреагентов в скважину из ёмкости по трубопроводам через задвижку , обратный клапан и штуцер . Эффективность эксплуатации газлифтного комплекса зависит от согласованности работы его узлов. Задача газлифтного комплекса — обеспечить максимально возможный проектный дебит продукции скважин при минимальных энергетических затратах на единицу добытой продукции []. Заданный дебит обеспечивается, г лавным образом, режимом работы газлифтных скважин. Таким образом, необходимо определять и оперативно контролировать режим работы газлифтных скважин. Ті Г [ Т [ ї (ТЕ). Рис.