PUNEREA IN PRODUCTIE PRIN DENIVELARE CU AZOT

Pentru a realiza o diferenta de presiune intre strat si gaura de sonda cat mai mare s-a recurs la denivelarea si, in unele cazuri mai rare, chiar la inlocuirea totala a fluidului din sonda cu azot.

S-a ales azotul din urmatoarele motive:

nu formeaza amestecuri explozive;

nu este toxic, nu este corosiv, nu arde, este inabusitor de foc, nu reactioneaza cu fluidele introduse de la suprafata sau cu cele din zacamant;

are o solubilitate redusa in apa si titei;

este usor de procurat (79% din volumul atmosferei este azot).

De regula denivelarea cu azot se efectueaza numai dupa ce fluidul din sonda a fost inlocuit cu apa.

Echipamentul necesar denivelarii cu azot se compune din:

cisterna pentru transportul azotului lichid la sonda;

converterul pentru pomparea si vaporizarea azotului lichid la mare presiune.

Cisterna de azot este un recipient criogenic, cu doua mantale superizolate prin vid si are capacitatea cuprinsa intre 10.000 si 20.000 l azot lichid.

Presiunea maxima in interiorul cisternei este de circa 3 bar, iar temperatura azotului lichid de -195sC.

Cisterna 1 este prevazuta cu o sepentina de vaporizare 2, pentru presurizarea ei cu azot gazos si cu aparatura de masura si control, alcatuita din manometru, manometru diferential, indicator de nivel, supapa de siguranta pentru presiune de 3 bar, membrana de siguranta pentru presiune de 4,2 bar.

Cisterna se monteaza de regula pe un camion, pentru a fi autonoma in privinta transportului.

.

Converterul de azot 3 este un echipament complex care efectueaza pomparea si vaporizarea azotului lichid la mare presiune, cu debit reglabil. Pentru transportul rapid la sonde, el se monteaza, de regula, pe un camion.

Parametrii de lucru ai converterului sunt: presiunea maxima 700 bar; temperatura azotului in stare gazoasa la iesirea din converter 10-50sC; debitul de pompare este reglabil, intre 283 si 2550 m³ N/h; unitatea de forta, un motor diesel.

Pompa centrifuga 4 alimenteaza cu azot lichid din cisterna o pompa triplex 5. Aceasta pompeaza cu mare presiune azotul lichid, care trece printr-un vaporizator 6, se transforma in stare gazoasa si ajunge in sonda la presiunea ceruta de operatia care se executa.

Pompa centrifuga pentru alimentarea si racirea pompei triplex are o turatie variabila pana la 3600 rot/min, presiunea minima necesara pentru alimentarea ei cu azot lichid din cisterna fiind 0,35 bar.

Vaporizatorul are o serpentina de mare presiune, incalzita cu aerul ambiant aspirat de un ventilator, la care se adauga energia termica a unitatii de forta (motorul diesel), degajata de gazele de esapament si de caldura uleiului din sistemul hidrostatic. In acest mod se obtine o temperatura a azotului lichid la iesirea din converter, mai mare cu 10-50sC decat temperatura mediului ambiant. Temperatura azotului gazos la iesirea din vaporizator scade cu cresterea debitului (respectiv a turatiei pompei triplex) si creste cu presiunea de pompare. De aceea, daca este necesar, pentru a se obtine un debit optim in functie de presiunea ceruta de operatia de la sonda, temperatura poate fi redusa de catre operator, prin injectie de azot lichid la intrarea in vaporizator.

Tehnologia denivelarii lichidelor din sonda cu azot si calculul parametrilor de lucru.

Denivelarea fluidului din sonda cu azot, pentru provocarea afluxului, se aplica in urmatoarele situatii:

la punerea in productie a sondelor care deschid formatii cu H₂S si CO₂ in gazele extrase sau sunt amplasate in locuri unde pistonatul este interzis;

la punerea in productie a sondelor de mare adancime, care nu pornesc prin inlocuirea fluidului din sonda cu alte fluide mai usoare si la care pistonatul pana la adancimea 1800-2000 m nu asigura presiunea diferentiala necesara provocarii afluxului din strat;

la evacuarea apei din sondele eruptive de gaze cu presiuni de strat reduse, inundate cu apa.

Avantajele metodei sunt:

pierderile de presiune prin frecare sunt neglijabile, chiar si in cazul tevilor de extractie cu diametre mici;

asigura dislocuirea totala a fluidului din sonda (apa), pana la adancimea de circa 6000 m;

se reduce durata operatiei de denivelare a fluidului din sonda la cateva ore, fata de cateva zile in cazul pistonatului.

Metoda se aplica diferentiat la sondele cu sau fara circulatie.

Denivelarea cu azot la sondele echipate cu packer de coloana

Se procedeaza astfel:

se calculeaza presiunea de pompare necesara la capul de eruptie si volumul de azot lichid necesar pentru operatie;

se monteaza instalatia de pompare a azotului pe pozitie si se fac legaturile la cisterna , la sonda si la cosul de gaze;

se deschide valva de circulatie laterala;

se inlocuieste fluidul din sonda cu apa;

se pune converterul in functiune;

se probeaza linia de impingere a azotului gazos in sonda, la presiunea maxima de lucru calculata pentru operatie;

se pompeaza in tevile de extractie volumul de azot gazos calculat, pana la adancimea de circa 30 m deasupra valvei de circulatie laterala si se masoara la haba volumul de apa iesit din coloana, pentru a avea controlul adancimii la care ajunge perna de azot gazos in tevile de extractie. Este foarte important sa nu patrunda azot gazos in spatiul inelar dintre tevile de extractie si coloana de exploatare, deasupra packerului, deoarece bulele de azot gazos migreaza spre suprafata cu viteza de 300-500 m/h si prin destindere formeaza presiuni suplimentare in capul coloanei;

dupa pomparea azotului gazos in tevile de extractie, se opreste converterul si se inchide ventilul de pe bratul capului de eruptie;

se inchide valva de circulatie laterala;

se deschide sonda pe duza fixa sau reglabila la cosul de gaze si se urmareste comportarea acesteia. Producerea sondei se face lent, daca formatia productiva este slab consolidata sau pe liber, pe ambele brate ale capului de eruptie, daca formatia productiva este bine consolidata si necesita un soc hidrauluic pentru initierea afluxului.

Calculul volumului de azot necesar

Pentru determinarea volumului de azot lichid necesar punerii in productie a sondelor echipate cu packer de coloana, se procedeaza astfel:

se calculeaza volumul V₁(m³) al fluidului care trebuie dislocuit din tevile de extractie cu azot gazos (GN₂), pana la 30 m deasupra valvei de circulatie laterala;

se calculeaza presiunea hidrostatica p_h (bar), exercitata de fluidul din spatiul inelar la adancimea de 30 m deasupra valvei;

se determina presiunea de injectie p_i (bar) a GN₂ in capul de eruptie, utilizand relatia:

  (1)

Pentru calculele practice de santier, presiunea de injectie a GN₂ se determina cu ajutorul diagramei din figura de mai jos in functie de p_h si h.

se calculeaza presiunea medie p_m(bar) a azotului gazos din sonda:

(2)

se calculeaza temperatura medie T_m (K),a azotului gazos:

(3)

unde, t_s este temperatura azotului la iesirea din converter, iar t_h temperatura corespunzatoare adancimii h.

se calculeaza volumul de azot gazos GN₂ necesar pentru operatie. Deoarece azotul se apropie mult de un gaz perfect, pentru calculele de santier se poate aplica legea gazelor perfecte:

(4)

de unde:

(5)

in care :

V₀ este volumul azotului gazos la 0^оC si 1 bar, m³N ;

V_1- volumul lichidului dislocuit de catre azotul gazos, m³.

-se calculeaza volumul de azot lichid LN₂ necesar, stiind ca din 1,5443 l LN₂ prin evaporare se obtine 1 m³N GN₂.

La acest volum se mai adauga pierderile prin evaporare a azotului in cisterna, in timpul transportului, precum si consumul de LN₂ necesar pentru racirea instalatiei de pompare in timpul operatiei conform experientei acumulata in santier.

Observatii:

Volumul de azot lichid necesar se poate determina si cu ajutorul relatiei:

  (6)

in care: M este masa moleculara a gazului, kg / kmol ;

m - cantitatea de gaz lichefiat, kg;

22,4 - volumul ocupat de un kilomol de gaz in conditii normale m³/ kmol.

Pentru aceasta, din relatia (6) se calculeaza cantitatea de azot lichid necesar, m (Kg).

In continuare, tinand seama ca din 1kg LN₂ se obtine 1,2439 l LN₂ se calculeaza volumul de azot lichid necesar.

2.Punerea in productie cu azot se poate aplica si la sondele obisnuite (fara packer) in locul denivelarii cu ajutorul gazelor comprimate.In acest caz, daca pentru punerea in productie trebuie dislocuit si o parte din fluidul din spatiul inelar, atunci pentru p_h, se va considera presiunea hidrostatica maxima p_{h max} cand azotul gazos ajunge la siul tevilor de extractie.