Ascensiunea fluidelor prin tevi verticale

ASCENSIUNEA FLUIDELOR PRIN TEVI VERTICALE

Ascensiunea fluidelor prin tevi verticale are loc datorita energiei hidraulice manifestata prin presiunea fazei lichide (energia potentiala de presiune) si datorita energiei de expansiune a gazelor. In cazul zacamintelor cu impingere de apa in perioada initiala energia hidraulica provoaca ascensiunea lichidului la suprafata. La zacamintele care produc in regim de gaze dizolvate importanta energiei hidraulice scade odata cu scaderea presiunii sub presiunea de saturatie. Ridicarea fluidelor la suprafata are loc datorita energiei de expansiune a gazelor.

Acestea dupa ce ies din solutie se destind de la presiunea de saturatie pana la presiunea de la talpa sondei si de la aceasta pana la presiunea de la suprafata p_2. Ascensiunea lichidului datorita gazelor comprimate se produce sub actiunea fortelor de presiune care lucreaza direct asupra lichidului la interfata dintre lichid si gaze, precum si a fortelor de frecare dintre gaze si lichid.

Studiul miscarii fluidelor in procesul de ascensiune spre suprafata implica analiza fenomenelor care au loc pe traseul parcurs de fluid intre punctele de presiune p_d si p_2.

Fazele care se deplaseaza in sonda

Pe portiunea unde se deplaseaza numai lichid ridicarea se face datorita energiei hidraulice.Pe portiunea care incepe din p = p_sat unde gazele incep sa iasa din solutie la ridicare participa gazele respective care pe masura ce se ridica in sus trec la presiuni din ce in ce mai mici se destind si isi maresc volumul. Deoarece sectiunea tevilor este constanta gazele capata o viteza din ce in ce mai mare.In procesul de ascensiune gazele se deplaseaza cu o viteza mai mare decat lichidul antrenandu-l si pe acesta si cedandu-i o parte din energia de expansiune. In figura 1,c pe toata lungimea tevilor de extractie gazele exercita asupra lichidului o actiune de ridicare.

a b c

Fig. 1.

ASCENSIUNEA LICHIDULUI PRIN TEVI VERTICALE (p₂>p_sat)

In cazul in care prin tevile de extractie curge numai lichid curat ascensiunea acestuia are loc datorita energiei hidraulice a lichidului.

Fig. 2.

Presiunea intr-un punct din lungul tevilor de extractie (fig. 2), avand in capul de eruptie presiunea p₂, este data de relatia:

p= p₂ + (1)

in care iar v =

R_e =

Pentru valori R_e < 2300

iar pentru valori R_e >2300

Daca tevile de extractie sunt fixate cu siul in capul perforaturilor, conform relatiei (1), presiunea dinamica de fund va fi egala cu:

p_d= p₂+

Se observa din relatia (2) ca presiunea variaza cu adancimea dupa o dreapta a carei panta este egala cu:

tg α ₌   (3)

Din asemanarea celor doua tringhiuri din figura 2 rezulta:

sau

p = p_{2 +}

Relatia (4) ne permite sa determinam presiunea in orice punct din lungul tevilor de extractie cunoscand presiunea dinamica de fund p_d si presiunea in capul de eruptrie p_2.

Daca din cercetarea sondei se cunosc IP si p_c din relatia

Q = IP(p_c - p_d)  (5)

rezulta:

p_{d =} p_c - (6)

Din relatiile (2) si (6) rezulta:

p_{c - =} p₂ + (7)

Relatia (7) ne permite ca pentru un anumit debit pe care vrem sa-l extragem sa determinam ce presiune p₂ trebuie mentinuta in capul de eruptie, sau invers pentru o presiune p₂ care trebuie mentinuta in capul de eruptie sa determinam cu ce debit va produce sonda.

CORELATIA DE FUNCTIONARE STRAT - SONDA IN CAZUL ASCENSIUNII LICHIDULUI PRIN TEVILE DE EXTRACTIE (p₂ > p_sat)

In acest caz ne intereseaza ca pentru o anumita presiune p₂ care trebuie mentinuta in capul de eruptie, sa determinam debitul maxim Q_max pe care poate sa il produca sonda. Se procedeaza astfel:

cu ajutorul relatiei (5) se traseaza curba de comportare a stratului (curba IPR) -

Q_strat = f(p_d), care caracterizeaza curgerea prin zacamant (dreapta 1- figura 3).

Fig. 3.

- pentru diferite valori ale debitului Q, cu ajutorul relatiei (2) se calculeaza presiunile dinamice de fund corespunzatoare. Se obtine astfel un set de perechi de valori Q, p_d.

- pe aceiasi diagrama pe care s-a trasat curba de completare a stratului se reprezinta grafic setul de perechi de valori Q, p_d determinat mai sus. Se obtine astfel curba de comportare a sondei Q_sonda = f(p_d) - curba 2, care caracterizeaza curgerea prin sonda (prin tevi).

Intersectia dintre cele doua curbe 1 si 2 ne da debitul maxim pe care poate sa-l produca sonda Q_{max sonda} si presiunea de fund corepunzatoare.

Procedeul poate fi repetat si pentru alte valori ale presiunii p₂ in capul de eruptie.